淺談高密度聚乙烯管道水壓試驗設計

【摘要】針對高密度聚乙烯（HDPE）管材自身特性，介紹水壓試驗前期準備、試驗的方法、步驟、合格標準及安全措施來檢驗管道安裝的質量問題，保證輸水管道今后正常運行。方法簡單，操作性強，為以后類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】PE管；水壓試驗；設計標準

1、工程概況

滄州市南水北調配套工程水廠以上輸水管道工程第一設計單元青縣段土建施工第二標段輸水管道工程起始樁號為22+140.65，向北、西北方向敷設，直至青縣地表水廠，終點樁號X54+078.094，全長31.84km。全線采用單排管輸水，樁號22+140.65～34+900主管材采用DN1000高密度聚乙烯（HDPE）管輸水，樁號34+900～X54+078.094主管材采用DN900高密度聚乙烯（HDPE）管輸水條供水管線。

由于管線較長，為保證工程順利進行，首先安裝1km管道作為水壓試驗段，待水壓試驗合格后再繼續鋪設剩余管道，最后做全段試壓。水壓試驗段管道設計規模0.63m3/s，管材規格為DN1000，PE100級，SDR21，工作壓力0.44 MPa，根據《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008要求，試驗壓力為1.5倍的工作壓力，且不小于0.8MPa。所以，此段設計水壓試驗壓力0.8MPa。

2、水壓試驗目的

①檢驗打壓段管道銜接處是否密封不漏水，檢驗壓力是否達到運行要求。

②通過工程投入運行后管道充水過程模擬，總結充水經驗。

③結合水壓試驗，演練搶修和排水人員及設備。

3、水壓試驗組織結構及人員

水壓試驗成立技術領導組和工作組。

技術領導組成員包括：建設項目部領導、監理、設計及安裝施工單位技術負責人，聘請經驗豐富的專家參加指導。技術領導組負責水源協調、占地協調、總體時間安排和重大事項的研究決策。

工作組由安裝施工單位、管道制造單位和閥門制造單位人員組成。以安裝施工單位為主進行水壓試驗工作，三單位人員共同對現場情況事先檢查，試驗中仔細觀察并記錄，試驗后研究處理發現的問題。

安裝施工單位提前做好試驗準備工作，首先編制水壓試驗實施方案及安全應急預案；注水前進行管道、閥件檢查；注水過程中應設閥件、閥井觀察、管路巡查人員和維修人員。

4、水壓試驗前期準備工作

（1）水壓試驗前應清除管道內的雜物。（2）試驗管段所有敞口應封閉，不得有滲漏水現象。（3）管道兩端用閥門作為管道水壓試驗段端頭封堵。（4）連接管上接Φ20無縫鋼管連接打壓泵，打壓泵上安裝有效壓力表。（5）對打壓管段進行回填，管上覆土不小于50cm。（6）搶修排水設備及搶修工具宜采用管道檢修排水泵及柴油發電機作為水壓試驗的排水設備。根據安裝需要每個閥門井配備不少于2套應急搶修緊固工具。根據閥件提供單位的經驗，預備一定數量的止水墊圈、橡膠止水片和臨時緊固鋼帶等應急搶險材料。（7）交通、通訊設備應具備設備搬遷及搶修設備運輸所需的載重搶險車2輛及人員運輸所需車輛若干輛，對講機若干部應滿足試驗要求。（8）試壓管段注滿水后，應充分浸泡24h后再進行打壓試驗。

5、管道水壓試驗水源及水量

在管道水壓試驗段附近灌溉機井取水或者采用水罐車從附近村莊拉水，需水量按管道水壓試驗段管內容積的1.1倍計算，需水量合計707m3。

6、水壓試驗

6.1預試驗

管道水壓試驗段灌滿水后，保持一定的水壓（應不大于工作壓力）充分浸泡24h，并保證接縫處無滲漏現象。將管道內水壓升至試驗壓力0.8 MPa并穩壓30min，期間如有壓力下降可注水補壓，但不得高于試驗壓力0.8 MPa。停止注水補壓后再穩定30min；當30min后壓力下降但不超過0.56 MPa（試驗壓力的70%），則預試驗結束；若壓力將至0.56 MPa以下，則再注水升至試驗壓力0.8 MPa并穩壓30min，壓力降至不超過0.56 MPa為止。

6.2主試驗

在預試驗階段合格結束后，迅速將管道泄水降壓，降壓量為試驗壓力0.1MPa（試驗壓力的12.5%），用泄水管上安裝的水表準確計量出降壓所泄出的水量（ΔV），并按下式計算允許泄出的最大水量（ΔVmax） 。

ΔVmax=1.2×V×Δp×[1/Ew+D/（e×Ep）]

式中：V-試壓管段總容積（L）；Δp-降壓量（KPa）（800×12.5%=100KPa）；Ew-水的體積模量 ；Ep-管材的彈性模量（KPa）；D-管材的內徑（m） （DN1000HDPE管內徑：0.9046m）；e-管材的壁厚（m） （DN1000HDPE管壁厚：0.0477m）。

經查水的體積模量Ew為2170000KPa，管材的彈性模量Ep為710000 KPa，從而得到試驗管段允許泄出的最大水量ΔVmax=2094L，若降壓所泄出的水量△V>2094L時，則停止試壓，查明原因后從預試驗階段開始重新試驗。若降壓所泄出的水量△V≤2094L時，則進行以下步驟試驗：

①每隔3min記錄一次管道剩余壓力，持續記錄30min。且在這30min分鐘內管道剩余壓力有上升趨勢時，則水壓試驗結果合格。

②如30min內管道剩余壓力無上升趨勢，再持續觀察60min。如在整個90min內壓力下降不超過0.02MPa，則水壓試驗結果合格。

③主試驗階段若上述兩條均不能滿足時，則水壓試驗結果不合格。

7、水壓試驗安全要求

壓水試驗工作應執行安全生產責任制。（2）試驗單位編制專項安全預案。（3）所有參加人員必須服從指揮。（4）準備好抽水搶險設備。（5）凡發生意外，應立即停止試驗。（6）安全目標達到零死亡，零事故。

8、結語

管道水壓試驗采取預試驗階段和主試驗階段兩個階段進行，方法簡單，操作性強。結合HDPE管材是一種熱塑性材料，具有膨脹、收縮的特性，試驗過程中預實驗階段管道的壓力下降和主試驗階段泄壓后管道壓力回升均屬于正常現象。

參考文獻：

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[4] 崔福占，隆華線輸水管道水壓試驗方案設計[J].水科學與工程技術，2016年05期

[5] 滄州水利勘測設計院.滄州市南水北調配套工程水廠以上輸水管道工程第一設計單元青縣輸水管道工程設計變更報告[R].2014

作者簡介：崔滿強（1985-），男（漢族），河北滄州人，工程師，主要從事水利工程設計工作，（Tel）13363685097