鄂北調(diào)水工程PCCP管水壓試驗(yàn)封堵設(shè)計(jì)

陳 曉，袁延國(guó)，林雄財(cái)

（長(zhǎng)江設(shè)計(jì)公司，武漢 430010）

鄂北調(diào)水工程PCCP管水壓試驗(yàn)封堵設(shè)計(jì)

陳 曉，袁延國(guó)，林雄財(cái)

（長(zhǎng)江設(shè)計(jì)公司，武漢 430010）

鄂北調(diào)水工程試驗(yàn)段采用超大管徑DN3 800 PCCP作為輸水管材，為驗(yàn)證PCCP管安裝質(zhì)量，必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)。為此，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)與施工條件，參考國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PCCP水壓試驗(yàn)堵板和后背進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在水壓試驗(yàn)中采用允許壓降值法進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)證明：PCCP管安裝質(zhì)量合格，水壓試驗(yàn)封堵裝置的設(shè)計(jì)滿足工程要求，可在后續(xù)工程應(yīng)用。

PCCP；水壓試驗(yàn)；堵板；后背；設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)PCCP試驗(yàn)管段做水壓試驗(yàn)時(shí)，封堵裝置多采用鋼制堵板，后背一般設(shè)在原狀土或人工后背上，土質(zhì)松軟時(shí)采取加固措施。如南水北調(diào)工程中，部分試驗(yàn)管段采用檢修閥門做為堵板，閥井做后背；西安市李家河水庫工程中，采用鋼制堵板，后背采用C25砼墩及天然原狀土體作為支撐，堵板和支墩之間采用鋼管支撐。本文參考以上國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程的施工條件，采用鋼制堵板-千斤頂-鋼筋混凝土支墩-原狀土后背墻的設(shè)計(jì)型式。

1 水壓試驗(yàn)封堵設(shè)計(jì)

1.1 工程地質(zhì)與施工條件

鄂北調(diào)水工程試驗(yàn)段所處地層巖性單一，主要為第四系中更新統(tǒng)閻莊組粘土，硬塑狀，土層均勻，分布穩(wěn)定，具中壓縮性，可作為DN3800PCCP管及其鎮(zhèn)墩的天然地基持力層。基坑邊坡主要為臨時(shí)性邊坡，以坡高小于10m的低邊坡為主，局部為中邊坡。

工程區(qū)域地層巖性均為粘土，地下水類型為第四系松散堆積物類孔隙潛水，且多為上層滯水，具儲(chǔ)量小、運(yùn)移緩慢等特點(diǎn)，除遇極端暴雨天氣或局部穿越地表水體部位可能存在基坑積水外，本工程基本不存在基坑涌水及積水問題。對(duì)因極端天氣產(chǎn)生的或局部地表水體附近的基坑積水可以采取抽排處理。

1.2 管端堵板及后背的設(shè)計(jì)

本工程水壓試驗(yàn)段管道工作壓力為0.4MPa，按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268-2008），管段水壓試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍即0.6MPa。水壓試驗(yàn)封堵設(shè)計(jì)總體布置見圖1。

圖1 水壓試驗(yàn)管段堵板及后背總體布置簡(jiǎn)圖

1.2.1 堵板的設(shè)計(jì)

試驗(yàn)段管道安裝完畢，接頭試驗(yàn)合格后，在其兩端安裝0.7m長(zhǎng)，3.8m直徑的承插口堵板。堵板由平蓋封頭、短管和承插口鋼件3部分組成。平蓋封頭由厚26mm直徑3 860mm鋼板制作，短管由厚26mm鋼板卷制而成，短管一端焊接在平蓋封頭上，另一端焊接PCCP管承插口鋼件（見圖2）。

圖2 堵板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

1.2.2 后背的設(shè)計(jì)

采用開挖后的原狀土作為后背墻，后背墻前加混凝土支墩，應(yīng)使推力方向與混凝土支墩寬度的中心線基本重合。混凝土支墩由6塊預(yù)制C30矩形鋼筋混凝土梁組合而成，混凝土梁長(zhǎng)度為10m，高度1m，厚0.8m，后背墻與混凝土支墩之間空隙采用M20砂漿灌實(shí)。混凝土梁外側(cè)預(yù)埋鋼板，鋼板尺寸40cm×40cm，共需40塊，將相鄰兩個(gè)混凝土塊的鋼板焊接在一起，起到固定的作用。混凝土標(biāo)號(hào)C30，支墩內(nèi)配置縱向及橫向的螺紋鋼筋。為確保支墩穩(wěn)定，支墩下方鋪設(shè)100mm厚墊層混凝土，以滿足受力要求，保證混凝土支墩安全可靠（見圖3）。

為確保支墩的整體性和受力均勻性，采用6根200mm×102mm×9mm型號(hào)工字鋼進(jìn)行加固。封堵與混凝土支墩之間用5個(gè)150t千斤頂頂嚴(yán)。

圖3 混凝土支墩設(shè)計(jì)示意圖

升壓后管內(nèi)的水壓力通過堵板、千斤頂、支墩等的傳遞，擠壓支墩后土體，可能會(huì)產(chǎn)生少量位移，將壓力降下來后，用千斤頂定壓堵板，反復(fù)操作直至幾乎不產(chǎn)生位移，最后進(jìn)行試壓。由于千斤頂與堵頭接觸面積較小，須采取補(bǔ)強(qiáng)措施。

1.3 后背墻計(jì)算

采用被動(dòng)土壓力公式計(jì)算作用于后背墻上的總被動(dòng)土壓力，校核后背墻設(shè)計(jì)合理性。

作用于后背混凝土支墩的力（總推力）要小于后背混凝土支墩上的總被動(dòng)土壓力。

作用于后背的力（總推力）：F=PSπd2/4=0.6×1 000×3.1 416×3.82/4=6 801.7kN。

后背墻按照10m（寬度）×6m（高度）×0.8m（長(zhǎng)度，沿后背受力方向）設(shè)計(jì)。墻后為粘性土（原狀土）。

根據(jù)朗金理論土壓力公式計(jì)算總被動(dòng)土壓力Ep。經(jīng)計(jì)算：墻頂點(diǎn)的被動(dòng)土壓力ppA=49.55kN/m2；墻底點(diǎn)的被動(dòng)土壓力ppB=225.73kN/m2；作用于后背墻上的總被動(dòng)土壓力EP=8 258.44kN，F(xiàn)＜Ep，符合要求。

1.4 效果檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)封堵設(shè)計(jì)效果，試驗(yàn)管段水壓試驗(yàn)過程中，對(duì)堵板的水平偏移情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)觀測(cè)（見表1）。

表1 水壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量記錄（允許壓降值法）

從表1數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)歷一個(gè)完整的升壓-達(dá)到試驗(yàn)壓力-持壓-降壓過程，西側(cè)堵板的水平位移累計(jì)值為1.5cm，東側(cè)堵板的水平位移累計(jì)值為1.2cm，滿足要求，說明封堵設(shè)計(jì)合理，可在后續(xù)工程應(yīng)用。

2 結(jié)語

鄂北調(diào)水試驗(yàn)段工程中，通過精確的受力計(jì)算，采用了鋼制堵板-千斤頂-鋼筋混凝土支墩-原狀土后背墻的設(shè)計(jì)型式。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)實(shí)踐證明，堵板與后背的設(shè)計(jì)成果滿足工程需要，為鄂北調(diào)水工程后續(xù)PCCP管段水壓試驗(yàn)提供了良好的借鑒。

（責(zé)任編輯：周 群）

Pipe closing design of PCCP water pressure test for Ebei Water Delivery Project

CHEN Xiao，YUAN Yan-guo，LIN Xiong-cai
（Changjiang Design Co.，Ltd.，Wuhan430010，China）

Ebei Water Delivery Project is designed with PCCP pipeline of extra big diameter up to DN3800.Water pressure test is required to examine the erection quality.According to the engineering geological and construction conditions while with reference to domestic and international experience，the closing plate and its back were de?signed.Permissible pressure drop method was adopted.The results of test demonstrate that erection quality of PCCP is up to standard；the pipe closing works were designed in conformity with engineering requirements and are able to be used by following construction.

PCCP；water pressure test；closing plate；back；design

TV672.2

B

1003-1510（2016）05-0072-03

2016-07-14

2016-08-08

陳 曉（1985-），男，河南項(xiàng)城人，長(zhǎng)江設(shè)計(jì)公司工程師，碩士，主要從事水利水電工程監(jiān)理、招投標(biāo)工作。