P C C P D E管道水壓試驗成果分析與應用

姜潤文

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

P C C P D E管道水壓試驗成果分析與應用

姜潤文

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

通過對采用P C C P D E管道進行長距離、多目標、大流量的壓力密閉輸配水系統的32次水壓試驗方法及相關成果進行整理和對實際滲水量值進行分析，所得出的各項監測技術參數顯示P C C P D E管道系統運行正常，也充分證明產品設計、產品制造、安裝鋪設及調度管理的工作是成功的，可供類似引水工程參考。

P C C P D E；水壓試驗；滲水量；分析

1 概述

大伙房水庫輸水（二期）工程輸水管道主要采用預應力鋼筒混凝土管（簡稱P C C P），即由鋼筒和鋼筒內、外兩側混凝土層組成管芯并在管芯混凝土外側纏繞環向預應力鋼絲，然后制作水泥砂漿保護層而制成的輸水管。本工程使用的輸水管是接頭采用了兩根橡膠密封圈進行柔性密封連接的雙膠圈埋置式預應力鋼筒混凝土管（簡稱P C C P D E）。依據完工統計數據，共安裝P C C P D E管道全長250.5km，其中從上游至下游依次為：D N 3200雙線管道長60.3km，D N 2400雙線管道長152.8km，D N 2400單線管道長37.4km。D N 3200有效長度為5m，D N 2400有效長度為6m。

本管道工程設計要求采用注水法進行水壓試驗，合格的判定依據為允許壓力降值和允許滲水量值兩項指標。分段水壓試驗含沿線交叉穿越的鋼管段及檢修閥、空氣閥、泄水閥、絕緣法蘭等各類設備，只有沿線配水加壓站內鋼管水壓試驗需單獨進行。

2 分段水壓試驗方法

2.1 試驗區段劃分

管道功能性試驗主要目的是為了驗證管材制造和安裝施工質量，當P C C P D E和鋼管兩種不同管材不具備分別試驗的條件，必須組合試驗時，采用不同管材中的管道長度最長、控制最嚴格的標準進行試驗；當不同管徑的同一種管材不具備分別試驗的條件時，依據規范要求分別計算允許滲水量值后用累加值來判定；當有條件要考慮減少臨時封堵對管材的影響時，區段劃分盡力減少。

2.2 試驗壓力

P C C P D E管道設計工作壓力分別為0.6MP a、0.8MP a，相應試驗壓力分別為0.9MP a、1.1MP a；考慮到由于同一試驗區段的管道中心高程存在差異，同一斷面管道內水壓力也存在高程差，將試驗壓力基準點確定為試驗區段管道內底高程最低處，以該點達到試驗壓力為準。

2.3 允許滲水量值

依據《給水排水管道工程施工及驗收規范》（G B 50268-2008）第9.2.11條規定，允許滲水量值按下列公式計算：

預應力鋼筒混凝土管：

式中：q——允許滲水量，L/m i n·km；Di——管道內徑，m m。

按照設計文件要求，本工程P C C P D E管道的允許滲水量為在試驗壓力下不超過2.22 L/m i n·km；鋼管段允許滲水量不超過式計算后與設計文件要求對比見表1，本工程采用設計允許滲水量值做為驗收標準。

2.4 管道封堵方式

本工程采用的管道封堵方式有3種。一是根據試驗壓力、試驗條件，使用有P C C P D E承（插）口按上述公

表1 各種管材及相應的允許滲水量值表

的鋼制堵頭及鋼制背板，支撐系統選用液壓頂進方式，利用兩端堵頭、背板擠壓混凝土預制梁后背的回填土聯合止推，同時可控制和減小加壓過程的變形量，止推計算依據朗肯理論被動土壓力公式進行；二是使用管線上的控制蝶閥代替試驗段兩側的堵頭；三是使用已正常安裝的打壓管方式，利用打壓管附近多節管道與土體的摩擦力傳遞推力。

3 水壓試驗的主要步驟

3.1 準備工作

（1）管道接口單口全部完成2次水壓試驗并驗收合格；管內接口填充材料已驗收合格；管道內清掃干凈。管線的鎮支墩以及混凝土工程等均應完成并達到設計強度。

（2）檢查合格并經相關各方確認后，在空氣閥和閘閥處于開啟狀態下，對管道進行緩慢注水，利用空氣閥充分排出氣體，當管段注滿水時，關閉閘閥。

（3）在不大于工作壓力的條件下充分浸泡72h，并及時排出管道內的氣體。

（4）一般采用0.2、0.4、0.6、0.9 MP a4個級別分級升壓，每級穩壓10m i n，每3km左右設一個壓力監測點。

（5）當升壓至0.2MP a時，統一開啟閘閥，再次排氣和驗證空氣閥是否漏水，隨即關閉閘閥；對于有壓力監測點的空氣閥，閘閥不關閉。

（6）當發現彈簧壓力計表針擺動、不穩，且升壓較慢時，應重新排氣后再升壓；每升一級應檢查后背、支墩、管身及接口，當無異常現象時，再繼續升壓。

（7）水壓試驗時，嚴禁對管身、接口進行敲打或修補缺陷，遇有缺陷時，應作出標記，卸壓后修補。

3.2 預試驗階段

將管道內水壓緩緩地升至試驗壓力并穩壓30m i n，期間如有壓力下降可注水補壓，但不得高于試驗壓力。檢查管道接口、配件等處有無漏水、損壞現象，有漏水、損壞現象時應及時停止試壓，查明原因并采取相應措施后重新試壓。

3.3 主試驗階段

停止注水補壓，穩定15m i n；當15m i n后壓力下降不超過允許壓力降數值0.03 MP a時，將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30m i n，進行外觀檢查若無漏水現象，則允許壓力降值合格。

當壓力升至試驗壓力后開始計時，每當壓力下降，應及時向管道內補水，但最大壓降不得大于0.03MP a，保持管道試驗壓力恒定，恒壓延續時間不得少于2h，并計量恒壓時間內補入試驗段內的水量，實測滲水量不超過2.22L/m i n·km時為合格。

由于本工程管道較長，無條件分段過細，同時為了避免由于分段過細增加的堵板破壞管道結構，試驗分區段主要以沿線設置的檢修閥門為區段劃分界限，造成試驗區段較長，且含有不同管材和設備。按從嚴原則，在主試驗階段當試驗壓力逐級升至試驗壓力后，穩壓15m i n滿足規范要求時，P CC P D E管線段不再將試驗壓力降至工作壓力，直接在試驗壓力下恒壓30m i n進行外觀檢查，以達到試驗區段內全部管道水壓力大于工作壓力進行觀測，直至合格為準，與規范相比也更加嚴格。

4 水壓試驗結果

根據設計文件要求及《給排水管道工程施工及驗收規范》（G B 50268-2008）規定，P C C P D E管線段（含過河、過路鋼管段）分別進行了7段1km首段水壓試驗和25段通水前水壓試驗，在預試驗和主試驗2個階段中，全線各段壓力降值、實測滲水量值均滿足設計及規范要求，分別見表2、3。

表2 1k m首段水壓試驗成果表（7段）

表3 通水前水壓試驗成果表（25段）

5 結語

本管道工程采用長距離、多目標、大流量的壓力密閉輸配水系統，其結構和組成十分復雜，由于壓力密閉的特點，干支線水力聯系密切，相互作用、相互影響，組合工況多，經水壓試驗各段實測壓力降值及滲水量值均滿足設計及規范要求。同時自2010年11月14日正式通水運行以來，已累計安全運行1330多天，向下游六城市供水7.6億m3，發揮了較大的社會效益和經濟效益。

3年多來，P C C P D E管道系統運行管理過程中所取得的各項監測技術參數顯示該管道系統運行正常，也充分證明了產品設計、產品制造、安裝鋪設及調度管理的工作是成功的，可供類似的引水工程參考。

［1］G B/T 19685-2005.預應力鋼筒混凝土管［S］.

［2］G B 50268-2008.給水排水管道工程施工及驗收規范［S］.

［3］張海森，王平.大伙房水庫輸水工程P C C P管安裝靜水壓試驗［J］.廣西水利水電技術，2012（06）.

圖7 系統運行成果圖

（2）關鍵生產環節監測指標的控制原則

①水壓試驗設備：采用壓力偏差0.03和打壓次數不超過3次來進行控制；

②蒸養設備：利用監測數據可分析升溫和恒溫蒸養的時間、偏差值（10℃）來控制；

③纏絲設備：采用纏絲應力偏差來控制（5%）；

④噴漿與拌合：采用各項指標的偏差率來控制（水泥、摻和料、水、外加劑稱量允許誤差+1%，骨料稱量允許誤差+2%）。

4 結論

（1）本成果的研究采用理論結合實踐的方式進行，首先在1#管廠建設示范研究，在試驗應用成熟后，在其他六座管廠進行了推廣應用，該模式起到了良好的效果。

（2）通過系統的研發與應用，實現了對管廠關鍵生產過程數據的全程記錄和信息化管理，有利于軟件直接形成分析、評價和報警報告，對管廠的生產質量保障能力提升顯著。

（3）目前，P C C P管在我國大型輸水工程中得到了廣泛的應用，作為供水工程主體的一個基本單元，其生產質量關乎工程質量和供水安全。因此本成果在P C C P管生產領域具有廣闊的推廣前景，其產生的經濟效益十分顯著。

參考文獻

［1］周玉濤，耿運生.P C C P制作安裝中的幾個常見問題［J］.水利規劃與設計，2014（12）：44-45+86.

［2］張玉民.有壓管道輸水工程設計中的幾個問題［J］.水利規劃與設計，2004（03）：67-69.

［3］劉家珩.談質量控制的幾種措施［J］.水利技術監督，2002（05）：35-38.

T V 672+.2

B

1672-2469（2015）06-0053-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.018

姜潤文（1967年—），男，高級工程師。