南水北調安陽配套工程靜水壓試驗方法

□李擁軍（安陽市彰武南海水庫工程管理局）

1 工程概況

河南省南水北調受水區供水配套工程在安陽市境內輸水線路全長約 120㎞，共設4座分水口門（35、37、38、39號口門）向安陽供水，年分配水量為3.34億m3。4條輸水管線大部分為預應力鋼筒混凝土管（PCCP），少量為預應力混凝土管（PCP），穿越工程為鋼管（SP）或頂進施工法用預應力鋼筒混凝土管（JPCCP）。目前，大部分管道已填埋，閥井、鎮墩已澆筑，閥件已安裝。

2 試驗準備

2.1 試驗分段

根據安陽供水配套工程實際情況，確定以檢修閥或控制閥作為試驗分段節點，并結合工程總體布置、水源及排水條件等因素確定分段原則。

2.1.1 按工程分標分段

試驗分段與工程施工分標相對應，任務清楚，責任主體明確，但應注意在各標段分界點是否有合適的堵頭位置，若分界點沒有合適的堵頭位置，標段間應相互協商縮短或延長試驗段長度。

2.1.2 按檢修閥分段

輸水管道沿線每5 km左右及在河道、鐵路、公路等穿越工程進出口、支線分水口處均設有檢修閥，靜水壓試驗可以檢修閥分段，且一個試驗段內可有多個檢修閥。

2.1.3 按管材壓力分段

由于管道壓力隨著輸水管線長度不同而變化，故安陽供水配套工程設計輸水管道工作壓力（PW）分別為0.40 MPa、0.60 MPa、0.80 MPa、1.00 MPa等壓力級別，因此在一個試驗段內不能出現兩個管材壓力級別。

2.1.4 按管材類型分段

當一條輸水管線管道采用多種管材類型時，應按不同管材分別進行分段試驗。

2.2 試驗壓力

南水北調安陽供水配套工程由于輸水管線分布廣，管材類型多，管道直徑大，內水壓力、水源條件、排水條件不同，管線長短差別大等因素，為統一標準，試驗壓力規定為：當管道工作壓力Pw≤1.50 MPa時，輸水管道靜水壓試驗取值為1.20 Pw，當Pw＞1.50 MPa時，輸水管道靜水壓試驗取值為Pw+0.30 MPa。但應注意兩點：一是試驗壓力應不大于試驗段內最不利點管材的設計壓力；二是試驗壓力不宜小于試驗段內任一點管道工作壓力。根據管線縱斷面設計，以檢修閥為控制節點，計算兩點之間的最大工作壓力，據此確定管道的試驗壓力。

2.3 堵頭（板）確定

閥門（檢修閥、控制閥）可作為靜水壓試驗的堵頭，但應復核受力條件，若不能滿足試壓要求，則應將閥門卸掉焊接堵板或采取其它措施，以確保試壓安全。堵板應采用特制柔性接口堵板，同時在堵板后加肋板。

2.4 止推靠背確定

安陽供水配套工程在檢修閥井前后設置了止推環，閥門關閉后由靜水壓力產生的推力可通過止推環傳到閥井上，故可利用閥井作靠背，但應通過止推計算確認閥井是否滿足抗滑穩定要求。試壓前應注意兩點：一是檢查止推環焊接是否牢固，是否與閥井井壁之間留有縫隙，以免靜水壓產生的推力傳不到閥井上，使閥井起不到靠背作用，引起管道位移；二是檢查閥井墻后填土是否密實，是否與井壁間留有縫隙，以免閥井發生滑移帶動管道位移。

2.5 指揮（導）機構

成立由市建管局、設計、監理、施工、設備廠家等單位人員組成的試驗工作指揮（導）小組，負責試驗的組織、實施、技術指導、突發事件處理、試驗結果確認等工作，見表1。

表1 試驗和通訊設備一覽表

2.6 實施、維護責任單位

成立由監理、施工標段等單位人員組成的試驗工作實施小組。施工單位為試驗責任主體，其項目經理為實施小組責任人，負責實施小組一切試驗工作落實和完成，負責完成各試驗段的人員配置、注水、試驗記錄、突發事件應急處理、修補、排水、試驗資料整理等各項工作。

3 試驗實施

水壓試驗基本步驟為：充水→試壓→結果判定→泄壓排水。

3.1 充水

3.1.1 水源

充水水源可根據試驗段實際情況，就近選用河道、水庫、地下水或總干渠水源，但應辦理相關的啟用手續，并完成相關的充水水源建設、臨時建筑物和設施的施工及安裝調試。

3.1.2 水質

充水水源水質應經相關部門化驗，各項指標應滿足Ⅰ～Ⅲ類且不低于Ⅲ類飲用水標準。

3.1.3 充水口

充水口應選擇在試驗段內的上游高程較高點，利用空氣閥、進人孔充水，不影響充水時管道排氣。

3.1.4 充水流速

充水時應控制注水流量，以流速≤0.30 m3/s為宜，以減少余留空氣量及水錘壓力。

3.1.5 充水過程及注意事項

一是充水前必須打開試驗段內所有排氣閥，關閉排空閥。二是充水時，先不安裝試壓裝置，利用管道法蘭孔自由注水，待快注滿管道時，再安裝試壓裝置，繼續注水。三是充水時，應將管段內排氣閥前半球閥全部打開，進行排氣，并從管道低處緩慢注水，注水水量與管道的排氣量相匹配，使管道內的氣體從管道高點自然排出，避免氣體滯留在管內，形成氣囊而影響試驗效果。四是管道充滿水后，用試壓泵向管內注水。五是充水完成后，關閉注水口及閥門，逐個檢查閥井及沿線管道是否存在漏水現象。六是每個閥井處安排專人看守，隨時開關閥門，確保充水安全。3.1.6 管道浸泡

試驗管段注滿水后，宜在不大于工作壓力條件下充分浸泡72 h后再進行水壓試驗，以使管道混凝土細微裂縫充分吸水飽和后愈合。

3.2 試壓

3.2.1 壓力分級

試驗加壓時要逐步緩慢分級升壓，每級0.10 MPa。

3.2.2 預試壓階段

開始升壓試驗時，先進行預試壓，采取逐步緩慢分級升壓，將管道內水壓緩升至試驗壓力，并穩壓30 min，期間如有壓力下降可注水補壓，但不得高于試驗壓力。

3.2.3 主試壓階段

停止注水補壓，穩壓15 min后，根據試驗段管材不同，當鋼管壓力下降為0，PCCP及PCP管壓力下降不超過0.03 MPa時，將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30 min，進行外觀檢查有無漏水現象。

3.2.4 試驗監測

每升壓一級后穩壓≥15 min，進行觀測檢查，對應檢查后背、支墩、管身、鎮墩、閥井、閥件及接口，并及時進行安全監測數據采集，當無異常現象時，再繼續升壓。

3.3 結果判定

3.3.1 進行外觀檢查

重點檢查管道接口、配件等處有無漏水、損壞現象，若無漏水、損壞現象，則水壓試驗合格。

3.3.2 檢查滲水量

若實際滲水量小于規范規定的允許滲水量，則最終判定該段管道水壓試驗合格。

3.4 些壓排水

水壓試驗結束后，利用試驗段內的排空閥進行卸壓排水。但應注意：一是卸壓過程中要緩慢開關卸壓閥，任何情況下閥門不能全開，防止產生水錘，引起管道顫動；同時逐步打開空氣閥，以向管道內補充氣體。二是試壓段排水應根據現場實際，在確保人員、交通、周邊環境及設施安全的前提下，可分段開啟具有排水條件的排空閥進行自流排水，且過閥流速≤0.30 m3/s，對自流不盡的管道積水利用水泵進行強排。三是排水過程中應注意控制閥門的開度，防止形成負壓。四是排水結束后，應檢查排氣閥及排水口處的水位，確認無危險后方可緩慢打開閥門，拆除試壓設備。

4 靜水壓試驗注意事項

一是兩端堵頭是否有足夠的抗壓應力阻擋水壓，堵頭后面的試壓靠背是否穩固。二是管內注水時，試驗人員應24 h巡查管線及各種閥門工作是否正常。三是管道內灌滿水后仍需繼續充水至排氣孔出水為止。四是水壓試驗時嚴禁對管身、接口敲打或修補缺陷，遇有缺陷，應作出標記，卸壓后修補，無法修補的應予拆除。五是試驗儀表在安裝前應進行統一率定。六是水壓試驗過程中，后背頂撐、管道兩端嚴禁站人。