大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管線分段水壓試驗(yàn)研究

劉桂文

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧清河 112003）

大伙房水庫輸水（二期）工程是將渾河流域調(diào)來的水由大伙房水庫調(diào)節(jié)后，向下游的撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦6城市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程。工程竣工后，撫順日供水能力將比現(xiàn)在增加45萬t，而其他下游城市居民用水緊張狀況也將有望得到緩解。據(jù)了解，大伙房水庫輸水（二期）工程輸水線路全長261 km。其中隧洞段長29 km，輸水管線長232 km，全線建有6個(gè)配水站、1個(gè)加壓泵站和7座穩(wěn)壓塔，沿途穿越東洲河、太子河、海城河、大遼河等23條河流。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

管線安裝完成后需對開始鋪設(shè)的1km長玻璃鋼管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，目的是對全線分段強(qiáng)度及嚴(yán)密性進(jìn)行試驗(yàn)，以檢查鋪設(shè)質(zhì)量和確定試驗(yàn)方法。以后每3 km可為一試驗(yàn)段。鋼管水壓試驗(yàn)的要求和玻璃鋼管的要求相同。設(shè)計(jì)工作壓力0.8 MPa，設(shè)計(jì)水壓試驗(yàn)壓力1.2 MPa。

2 試驗(yàn)要求

1）水壓試驗(yàn)分段長度第一段為1 km，以后各段為3 km，也可以根據(jù)取水水源、排水溝渠的地理位置適當(dāng)調(diào)整。

2）試驗(yàn)壓力為1.2 MPa。

3）試驗(yàn)儀表采用彈簧壓力計(jì)，精度不低于1.5級，表殼公稱直徑≥150 mm，使用前應(yīng)校驗(yàn)。

4）管道升壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將管道內(nèi)氣體排出。

5）水壓試驗(yàn)前需將試驗(yàn)段管內(nèi)雜物清理干凈。

3 材料與設(shè)備

3.1 試驗(yàn)材料

本次打壓試驗(yàn)所處施工地段全長1.1 km，規(guī)格和材質(zhì)為DN1400玻璃鋼管，管件主要包括DN1400×DN800排氣三通1個(gè)。

3.2 試驗(yàn)設(shè)備

1）儀表選用表直徑150 mm以上，最大量程2.0 MPa壓力彈簧水壓計(jì)。

2）排氣閥選用DN50/PN 1.0 MPa不銹鋼球閥;注水閥選用DN100/PN 1.0 MPa不銹鋼球閥;排水閥選用 DN100/PN 1.0MPa不銹鋼球閥。

3）注水泵選用4#潛水泵;升壓泵選用6級2.0MPa高壓泵。

4）各種連接管件選用相應(yīng)管徑無縫鋼管。

5）封堵盲板選用Φ800×25法蘭盲板。

6）選用2臺15 kVA的發(fā)電機(jī)。

4 試驗(yàn)原理和試壓方案

4.1 試驗(yàn)原理

管道試驗(yàn)段兩端安裝封堵堵頭，堵頭與后背墻之間安設(shè)千斤頂，將試驗(yàn)段內(nèi)的2個(gè)排氣三通開口管件使用法蘭盲板管件進(jìn)行封堵，使試驗(yàn)段形成一個(gè)封閉管段。注水點(diǎn)排氣三通法蘭盲板上安裝注水球閥，在排水點(diǎn)排氣三通法蘭盲板上安裝排水球閥，在試驗(yàn)段全段最低點(diǎn)排氣三通法蘭盲板上安裝試驗(yàn)檢驗(yàn)儀表，在每個(gè)排氣三通法蘭盲板上安裝排氣球閥。

通過注水點(diǎn)注水球閥向管內(nèi)注水，同時(shí)打開各個(gè)排氣球閥，使管內(nèi)空氣排出。管內(nèi)注滿水后，關(guān)閉排氣球閥，將升壓泵與注水球閥連接，進(jìn)行升壓注水。水壓試驗(yàn)合格后將排水球閥打開，進(jìn)行泄壓排水。試驗(yàn)原理見壓水試驗(yàn)布置圖。

圖1 壓水試驗(yàn)布置圖

4.2 試壓方案

首先選擇在本項(xiàng)輸水工程P190+986.123～P192+112.06段（1 132.347 m）處進(jìn)行第一段水壓試驗(yàn)，該段兩端的后背墻漿砌石結(jié)構(gòu)尺寸為長×寬×高=4 m×6 m×12 m，除打壓后背支撐面一側(cè)外，其它三側(cè)均回填開挖料，開挖料用反鏟分層壓實(shí)。本工程采用內(nèi)徑φ1400的鋼制承、插口分別制作兩個(gè)壓水堵頭，每個(gè)堵頭布置4個(gè)100 t千斤頂，千斤頂安裝在堵頭與后背墻（漿砌石擋墻）之間。

4.3 力學(xué)計(jì)算、校核

4.3.1 封堵堵頭盲板水壓力計(jì)算

封堵堵頭盲板水壓力F的計(jì)算按下列公式：

式中：F為水壓試驗(yàn)對封堵堵頭盲板產(chǎn)生的壓力，Pa;Q為水壓試驗(yàn)壓強(qiáng)，1.2 MPa;S為封堵盲板面積，1.54 m2。經(jīng)計(jì)算，F(xiàn)為188.5 t＜400 t。每端可選用4個(gè)100 t千斤頂。

4.3.2 穩(wěn)定計(jì)算（后背墻）

1）后背墻自重：取后背墻r=1.7 t/m3，則G=489.6 t。

2）抗滑穩(wěn)定性計(jì)算：

漿砌石后背與基礎(chǔ)的摩擦力：取μ=0.4，ΣM=195.84 t

漿砌石后背與左右兩側(cè)回填土的摩擦力，取μ=0.4，∑M=43.2 t。漿砌石后背后側(cè)回填土的土壓力：r=1.5 t/m3，P=18 t抗滑/傾覆力=1.36＞1.3，由計(jì)算結(jié)果得知后背墻比較穩(wěn)定。

4.3.3 封堵盲板的設(shè)計(jì)

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，選用 Q235、δ=20 mm鋼板，單面間隔500 mm，焊接高200 mm網(wǎng)狀豎筋，筋板材質(zhì)與盲板相同。

5 試驗(yàn)方法和要求

5.1 試驗(yàn)方法

每套試壓裝置可進(jìn)行一個(gè)管段的壓水試驗(yàn)，按合同要求，第一次壓水試驗(yàn)長度約1 000 m左右，以后每段壓水試驗(yàn)長度約3 000 m左右。

1）管道試壓前將管道清洗干凈。

2）水壓試驗(yàn)段注滿水后，經(jīng)過24 h再進(jìn)行壓水試驗(yàn)，緩慢地對管道加壓，先將管道內(nèi)壓力逐步升高到工作壓力，檢查管道和接口，如無滲漏再提高到試驗(yàn)壓力，加壓全過程中旁通閥全開啟狀態(tài)，自動排氣閥排氣，保持全線水壓均等，且一旦升壓過程中有問題時(shí)，試壓段的壓力能及時(shí)調(diào)整一致而中間裝置不移動。

3）全線壓力均升到試驗(yàn)壓力1.2 MPa，無異?，F(xiàn)象后，關(guān)閉旁通閥，觀察10 min，壓力降不超過0.05 MPa為合格，即可進(jìn)行滲水試驗(yàn)。滲漏量檢驗(yàn)方法參照GB50268-97有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

觀察壓力表并記錄從試驗(yàn)壓力保水狀態(tài)自然壓降0.1 MPa所經(jīng)時(shí)間 T1（min）;將管道壓力補(bǔ)到試驗(yàn)壓力1.2 MPa;通過放水口人工放水，人為將壓力下降0.1 MPa，并收集人工放水量W（L），記錄人工放水時(shí)間T2（min）;然后進(jìn)行實(shí)測滲漏量計(jì)算：

式中：L為試驗(yàn)管段長度，km;W為人工T2時(shí)間內(nèi)放水量，L。

本工程設(shè)計(jì)允許滲漏量2.21 L/min·km。如果滲漏量超標(biāo)，帶壓尋找漏點(diǎn)，待全部找出后，全線泄壓。整體降壓到零后，進(jìn)入檢查維修。

4）滲漏量檢驗(yàn)完畢后，將所有中間裝置的旁通閥打開，進(jìn)行均壓后進(jìn)行降壓。壓力降到零時(shí)打開末端放空閥進(jìn)行組織排水。

5.2 試驗(yàn)要求

1）系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)分級升壓0.1 MPa，每升壓一級應(yīng)檢查背、支墩、管身及接口，當(dāng)無異常現(xiàn)象時(shí)再繼續(xù)升壓。

2）在試驗(yàn)過程中，后背、頂撐、管身兩端接口嚴(yán)禁站人，并設(shè)置禁區(qū)標(biāo)志。

3）水壓試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)禁對管身、接口進(jìn)行敲打或修補(bǔ)缺陷，嚴(yán)禁帶壓修理，如遇缺陷，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后再進(jìn)行修補(bǔ)，缺陷消除后重新試壓。

4）管道進(jìn)行打壓排氣時(shí)，要在每一個(gè)空氣閥處設(shè)置4個(gè)人，每個(gè)管堵及后背處設(shè)2人密切注意管道的穩(wěn)定，如有變化要及時(shí)通過對講機(jī)通知主要負(fù)責(zé)人，并采取措施，使其在控制范圍內(nèi)，保證試壓安全。

6 試驗(yàn)結(jié)果

6.1 水壓試驗(yàn)

2009年5月16日上午開始緩慢對管道加壓，先將管道壓力逐步升高到0.8 MPa，即工作壓力值，檢查管理道和接口，無滲漏，暫停10 min，檢查管道和接口，無滲漏;再升壓到1.0 MPa，暫停10 min，檢查管道和接口，無滲漏;繼續(xù)升壓到1.1 MPa，暫停10 min，檢查管道和接口，無滲漏;最后升壓到1.2 MPa，即試驗(yàn)壓力值，觀察10 min，壓力下降值為0.0125 MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)中“壓力下降值不超過0.05 MPa”的要求。

6.2 滲水試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)合格后即進(jìn)行滲水試驗(yàn)。從9時(shí)45分～12時(shí)25分管道自然降壓，由試驗(yàn)壓力自然降壓0.1 MPa，得T1為160 min，從13時(shí)07分～13時(shí)26分管道放水降壓，由試驗(yàn)壓力放水降壓0.1 MPa，得T2為19 min，同時(shí)測量計(jì)算由試驗(yàn)壓力放水降壓0.1 MPa的放水量W為247 L，根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268的標(biāo)準(zhǔn)q=W/（T1-T2）·L，計(jì)算得出滲水量值為1.75 L/min·km，＜2.21 L/min·km。

6.3 結(jié)論

根據(jù)合同技術(shù)條款及現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268的標(biāo)準(zhǔn)，本次水太試驗(yàn)合格，符合設(shè)計(jì)要求。

大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管線分段水壓試驗(yàn)于2009年5月進(jìn)行，試驗(yàn)實(shí)施嚴(yán)格按照上述要求和方法進(jìn)行，所取得的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，上述管道水壓試驗(yàn)方法已成功地在大伙房水庫輸水管道工程中得到應(yīng)用，該方法操作較為簡單，且安全可靠，為今后類似工程進(jìn)行管道水壓試驗(yàn)提供了很好的借鑒。

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