尼山水庫調蓄水工程鋼管與PCCP混合管道試壓問題探討

金瑞芳

（青島西海岸新區水務發展中心，山東 青島 266500）

1 管道試壓方法概述

管道水壓試驗過程中，水壓力作用會在管道內產生巨大推力，為此管段兩端必須增設止推裝置，根據止推形式的不同，水壓試驗有不同方法。當前常見的鋼管與PCCP 混合管道水壓試驗止推方式包括后背支撐、利用管道內鋼管試壓等。①后背支撐技術：該技術主要在試壓管段端頭設置不同形式的后背支撐以承受試壓過程中產生的推力。根據管道布設情況及工程實際，后背支撐可以采用在直管段新建支墩，可以利用過山管段山體，也可以利用管道原鎮墩。②鋼管試壓技術：管道內關閥壓力主要由閥門井處承受，故可以利用試壓過程中檢修閥門井前后鋼管段所承受的試壓推力達到止推的目的。該技術適用于單線或雙線同時打壓的情況，施工簡單，工期短。對于內外接口均通過砂漿剛性連接的PCCP直管段，部分壓力可沿管線方向傳遞，此時便可借助一定長度直管段自重，在符合打壓靠背要求的基礎上展開壓水試驗。若試壓管段為PCCP 長直段，則可以考慮增設一定長度鋼管，借助鋼管自身承受試驗壓力使所產生的推力達到止推的目的，但該方法對于柔性承插接口形式并不適用。

2 工程實例

2.1 工程概況

尼山世界文明論壇配套提升工程尼山水庫調蓄水工程位于泗河流域，水庫工程由2 座泵站工程、輸水管道工程、3 座橡膠壩工程以及配套管理設施等組成。泗濱一級泵站位于泗濱橡膠壩上游1 km處，泗河水經一級泵站加壓后進入管道輸水，穿京滬高鐵后二次穿越沿京滬高鐵后繼續南下，直至小沂河邊并沿小沂河右岸向東前行，至西余村西南角所設二級泵站并加壓后沿小沂河河道至尼山水庫大壩溢洪閘處匯入尼山水庫。新建尼山水庫調蓄水工程等別為Ⅲ等，工程規模為中型。泗濱一級泵站穿堤涵洞，建筑物級別為2 級，泗濱一、二級泵站、輸水管道工程，主要建筑物建筑級別為3級；小沂河上3處橡膠壩建筑物級別為4級，臨時建筑物為次要建筑物，級別為5級。

2.2 試壓方案

2.2.1 試壓方式

結合工程實際，尼山水庫調蓄水工程借助管線中檢修閥門井前后鋼管和鎮墩展開壓水試驗。根據設計在完成管道和鎮墩安裝澆筑后在暫不安裝閥門的狀態下試壓，閥門用封板代替，并以閥門前后鋼管段為推力承受段，展開壓力試驗，試壓結束后拆除封板并安裝檢修閥。對于端部設置有較大彎頭及鎮墩的管段，應通過后背支撐法加固鎮墩或延長鋼管長度后展開水壓試驗。

管道水壓試驗前，除接口外，管道兩側及管頂回填并分層夯實至管頂以上不小于0.50 m的鎮墩與錨固結構等達到設計強度后才能進行水壓試驗，以防止管線的位移和變形。

2.2.2 試壓參數

根據規范管道運行設計壓力及管材是決定輸水管道水壓試驗壓力及允許壓力降的關鍵參數，此工程第1 管段（泗濱泵站～二級泵站壓力前池）輸水管道設計工作壓力0.60 MPa，第2管段（二級泵站～尼山水庫）輸水管道設計工作壓力0.50 MPa。試驗壓力、允許壓力降及試驗方案具體內容等如下：鋼管試驗壓力為設計工作壓力+0.50 MPa，并應≥0.90 MPa；PCCP 管試驗壓力為設計工作壓力+0.30 MPa。管道水壓試驗包括預試驗和主試驗兩個階段，兩個階段均應嚴格按照相關要求進行，并滿足鋼管/PCCP允許壓力降要求。

考慮到該水庫調蓄水工程管徑大、壓力高，為確保試壓安全，必須單管試壓。結合管線中檢修閥門、轉彎點、試壓水源、施工標段劃分、試壓要求等情況，將試壓分段長度控制在約1 km，而其中樁號36+000～38+140 段及38+141～40+050 段因標段原因，試壓長度分別為2.14 km 和1.90 km，該水庫調蓄水工程共劃分為40段試壓。

2.2.3 封板設計

封板在水庫調蓄水工程鋼管與PCCP 混合管道試壓過程中發揮著重要作用，該工程管道壓水試驗封板設計厚度30 mm，封板上肋板采用高度300 mm、厚度30 mm的Q235B鋼板，在整個板面橫縱各加設9道封板。

2.3 試壓過程

2.3.1 PCCP管接頭打壓

為增強密封性能，PCCP管材通常采用雙膠圈柔性承插接口，其中鋼制插口環一般由雙膠圈型材制作，并在插口環膠圈間擋膠臺上對稱設置兩個帶絲扣打壓預留孔，便于對接頭實施嚴密性水壓試驗。在進行管道安裝的過程中，預留的打壓預留孔應分別處于管道上下部，作為排氣孔和進水孔使用，并在管道安裝時通過絲堵封堵。考慮到承插口環工作面間隙均不足1 mm，兩條密封圈間的圓環空腔寬度僅16 mm，所以試壓所需水量較小。

調蓄水工程施工期間，在兩節相鄰管道安裝的間隙必須展開接頭水密性試驗。采用與管道外保護層相同的普通硅酸鹽水泥砂漿對接頭外縫灌漿，接頭內縫則通過聚硫雙組份密封膏密封處理。打壓器由1 臺便攜式手壓泵、1 個連接打壓預留孔的專用接頭、1根長度約為2 m的高壓膠管組成，試壓前將以上部分組裝連接，并在手壓泵箱內加水至高出吸水口4～5 cm，在通過人工水壓泵加壓至工作壓力，穩壓10-20 min后檢查外觀，如果管道接頭處等部位無漏水現象，且壓力穩定，則表明管道接頭處于較好的密封狀態，試壓合格。具體見圖1。

圖1 PCCP管接頭打壓處理圖

調蓄水工程施工結束后分段壓水試驗前，還應再次對接口實施打壓試驗，以檢驗管道密封情況。

2.3.2 試壓流程

在管道接口均驗收合格且管頂回填土厚度≥30 cm以上、止推設施強度符合設計要求后進行管體試壓，試壓過程中必須封閉管段全部敞口。將試壓段管道內雜物徹底清理干凈，安裝好加壓設備，水源、壓力計均已落實；管道試壓設備必須為經過專業檢測部門標定的專用設備，并增設單流閥；水壓應穩定。

2.3.2.1 連接及注水

連接試壓設備和管道系統，將各類試壓用閥門、壓力表等均安裝在試驗系統內，并在最高點和最低點分別安裝放氣閥和泄水閥，關閉泄水閥后打開管道高處的DN150 的排氣閥并注水。試壓現場通過DN100 供水管線向管內緩慢勻速充水，以避免發生管道水錘現象，對管道造成損壞。充水過程中空氣經由排氣閥排除；充水結束后，改用多級泵向管內注水。

2.3.2.2 升壓及持壓

管道系統充水后不得急于升壓，必須再次檢查系統是否存在滲水，應將試驗管段注滿水后在工作壓力內浸泡至少72 h，再展開水壓試驗。升壓過程通過電動試壓泵進行，并應保證升壓緩慢平穩，將管段系統內壓力升高至試驗壓力的1/2后暫停升壓，全面檢查管道系統，無誤后繼續升壓，并待升壓至試驗壓力的3/4后再進行一遍全面檢查，無異常后升壓至試驗壓力。

在預試驗階段，待管道系統中壓力升高至試驗壓力后穩壓30 min，穩壓過程中如壓力下降，則應注水補壓至試驗壓力，同時檢查管道接口、配件等處是否存在漏水及損壞，若存在，必須及時停止試壓，查明原因并修復后重新試壓；在主試壓階段，待水壓升高至試驗壓力后便停止注水補壓，穩壓15 min且允許壓降不超出0.30 MPa 時將試驗壓力降至工作壓力，繼續穩壓30 min，若不存在滲漏即為合格。

3 結論

綜上所述，尼山水庫調蓄水工程鋼管與PCCP混合管道試壓過程中必須嚴格按照規范要求進行試壓分段，對于個別超長段應視為獨立驗收段，無需斷管分段而增大試驗難度；混合管段試驗壓力根據規范要求應按照較高壓力管材控制，而此工程試壓結果表明，按照較低壓力管材控制也能確保管線密閉性，且運行實踐也證明輸水正常，所以混合管段壓水試驗壓力可根據工程實際進行選擇，只要符合調蓄水工程運行壓力即可。