大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管線分段水壓試驗研究

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來的水由大伙房水庫調節后，向下游的撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦6城市輸水的一項大型輸水工程。工程竣工后，撫順日供水能力將比現在增加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個配水站、1個加壓泵站和7座穩壓塔，沿途穿越東洲河、太子河、海城河、大遼河等23條河流。

1 試驗目的

管線安裝完成后需對開始鋪設的1km長玻璃鋼管進行水壓試驗，目的是對全線分段強度及嚴密性進行試驗，以檢查鋪設質量和確定試驗方法。以后每3 km可為一試驗段。鋼管水壓試驗的要求和玻璃鋼管的要求相同。設計工作壓力0.8 MPa，設計水壓試驗壓力1.2 MPa。

2 試驗要求

1）水壓試驗分段長度第一段為1 km，以后各段為3 km，也可以根據取水水源、排水溝渠的地理位置適當調整。

2）試驗壓力為1.2 MPa。

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

4）管道升壓試驗時，應將管道內氣體排出。

5）水壓試驗前需將試驗段管內雜物清理干凈。

3 材料與設備

3.1 試驗材料

本次打壓試驗所處施工地段全長1.1 km，規格和材質為DN1400玻璃鋼管，管件主要包括DN1400×DN800排氣三通1個。

3.2 試驗設備

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。

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的發電機。

4 試驗原理和試壓方案

4.1 試驗原理

管道試驗段兩端安裝封堵堵頭，堵頭與后背墻之間安設千斤頂，將試驗段內的2個排氣三通開口管件使用法蘭盲板管件進行封堵，使試驗段形成一個封閉管段。注水點排氣三通法蘭盲板上安裝注水球閥，在排水點排氣三通法蘭盲板上安裝排水球閥，在試驗段全段最低點排氣三通法蘭盲板上安裝試驗檢驗儀表，在每個排氣三通法蘭盲板上安裝排氣球閥。

通過注水點注水球閥向管內注水，同時打開各個排氣球閥，使管內空氣排出。管內注滿水后，關閉排氣球閥，將升壓泵與注水球閥連接，進行升壓注水。水壓試驗合格后將排水球閥打開，進行泄壓排水。試驗原理見壓水試驗布置圖。

圖1 壓水試驗布置圖

4.2 試壓方案

首先選擇在本項輸水工程P190+986.123～P192+112.06段（1 132.347 m）處進行第一段水壓試驗，該段兩端的后背墻漿砌石結構尺寸為長×寬×高=4 m×6 m×12 m，除打壓后背支撐面一側外，其它三側均回填開挖料，開挖料用反鏟分層壓實。本工程采用內徑φ1400的鋼制承、插口分別制作兩個壓水堵頭，每個堵頭布置4個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 力學計算、校核

4.3.1 封堵堵頭盲板水壓力計算

封堵堵頭盲板水壓力F的計算按下列公式：

式中：F為水壓試驗對封堵堵頭盲板產生的壓力，Pa;Q為水壓試驗壓強，1.2 MPa;S為封堵盲板面積，1.54 m2。經計算，F為188.5 t＜400 t。每端可選用4個100 t千斤頂。

4.3.2 穩定計算（后背墻）

1）后背墻自重：取后背墻r=1.7 t/m3，則G=489.6 t。

2）抗滑穩定性計算：

漿砌石后背與基礎的摩擦力：取μ=0.4，ΣM=195.84 t

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

4.3.3 封堵盲板的設計

根據施工經驗，選用 Q235、δ=20 mm鋼板，單面間隔500 mm，焊接高200 mm網狀豎筋，筋板材質與盲板相同。

5 試驗方法和要求

5.1 試驗方法

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

1）管道試壓前將管道清洗干凈。

2）水壓試驗段注滿水后，經過24 h再進行壓水試驗，緩慢地對管道加壓，先將管道內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壓力，加壓全過程中旁通閥全開啟狀態，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，試壓段的壓力能及時調整一致而中間裝置不移動。

3）全線壓力均升到試驗壓力1.2 MPa，無異?，F象后，關閉旁通閥，觀察10 min，壓力降不超過0.05 MPa為合格，即可進行滲水試驗。滲漏量檢驗方法參照GB50268-97有關規定進行。

觀察壓力表并記錄從試驗壓力保水狀態自然壓降0.1 MPa所經時間 T1（min）;將管道壓力補到試驗壓力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），記錄人工放水時間T2（min）;然后進行實測滲漏量計算：

式中：L為試驗管段長度，km;W為人工T2時間內放水量，L。

本工程設計允許滲漏量2.21 L/min·km。如果滲漏量超標，帶壓尋找漏點，待全部找出后，全線泄壓。整體降壓到零后，進入檢查維修。

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

5.2 試驗要求

1）系統試驗時應分級升壓0.1 MPa，每升壓一級應檢查背、支墩、管身及接口，當無異常現象時再繼續升壓。

2）在試驗過程中，后背、頂撐、管身兩端接口嚴禁站人，并設置禁區標志。

3）水壓試驗時，嚴禁對管身、接口進行敲打或修補缺陷，嚴禁帶壓修理，如遇缺陷，應作出標記，卸壓后再進行修補，缺陷消除后重新試壓。

4）管道進行打壓排氣時，要在每一個空氣閥處設置4個人，每個管堵及后背處設2人密切注意管道的穩定，如有變化要及時通過對講機通知主要負責人，并采取措施，使其在控制范圍內，保證試壓安全。

6 試驗結果

6.1 水壓試驗

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，即試驗壓力值，觀察10 min，壓力下降值為0.0125 MPa，符合標準中“壓力下降值不超過0.05 MPa”的要求。

6.2 滲水試驗

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

6.3 結論

根據合同技術條款及現行國家標準《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268的標準，本次水太試驗合格，符合設計要求。

大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管線分段水壓試驗于2009年5月進行，試驗實施嚴格按照上述要求和方法進行，所取得的各項指標均滿足設計要求，上述管道水壓試驗方法已成功地在大伙房水庫輸水管道工程中得到應用，該方法操作較為簡單，且安全可靠，為今后類似工程進行管道水壓試驗提供了很好的借鑒。

[1]孫淑敏.引大入港輸水工程管道水壓試驗設計與研究[J].河北水利，2007（6）：28-30.

[2]徐偉，關濱，張巖.大型輸水工程中管道滲漏問題的研究及防治[J]. 科技咨詢導報，2007（30）：42-46.

[3]李致廣，焦鵬，等.長距離混凝土輸水管道水壓試驗若干問題的探討[J]. 給水排水，2002（1）：15-19.