東山供水工程PCCP管線分段水壓試驗

弓少君，梁燏，李成材

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

PCCP管道接口安裝質量的好壞直接關系整個管線的使用壽命，而往往由于出現接口滲漏出水，影響整個工程的質量。為檢驗已安裝管道的強度、嚴密性是否滿足設計要求，必須分段進行水壓試驗，避免整體通水運行后管線滲漏、爆裂，為整個工程質量奠定了基礎。

1 工程概況

山西省晉中東山供水工程輸水線路施工十九標，此標段為北圖劃～3#隧洞段輸水線路土建標，上接輸水線路施工十八標，下連輸水線路施工六標3#隧洞進口。北圖劃～3#隧洞進口（樁號BY0-005.45～BY10+690.96）為PCCP 雙管布置段，長2 km×10.70 km，DN1600 和DN1400 雙管并行布置，管中心間距3 m。沿線設置1 座檢修閥室、2 座排水閥井、10 座排氣閥井。穿河溝3次。水平鎮墩17處，豎向鎮墩6處、支墩2處。

輸水線路施工十九標PCCP 管線全長10 696.41 m，其中DN1400PCCP 管 全 線 工 壓 均 為0.60 MPa，DN1600PCCP 管5 405.45 m（BY0-005.45～BY5+400.00）工壓為1.20 MPa，剩余段5 290.96 m（BY5+400～BY10+690.96）工壓為1.00 MPa。

2 PCCP管線分段水壓試驗

2.1 試驗目的

東山供水工程對PCCP管線進行分段水壓試驗目的是：為了檢驗PCCP 管線在規定的內水壓作業下的安全可靠性和嚴密性，同時也是為了檢驗PCCP管線是否滿足供水要求。

2.2 試驗范圍

2.2.1 分段水壓試驗范圍

根據標段管線特點及施工情況，計劃全段PCCP雙管線各做2次水壓試驗，分別為：

2.2.2 第一段水壓試驗范圍

DN1400PCCP 管從施工十七標GH-2#檢修閥室（BG（5）0+070.000）至我標段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），線路總長7.59 km，總容水量約1.20 萬m3，管道設計壓力分別為0.60 MPa、0.80 MPa，壓力表放置在GH-2#檢修閥和BY1#檢修閥。

DN1600PCCP管從施工十八標1#檢修閥室（檢修閥室樁號SBE38+695.02 至起點樁號SBE44+172.55）至標段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50）段，長度約為7.34 km，總容水量約1.50萬m3，管道設計壓力分別為0.60、0.80、1.00 MPa和1.20 MPa，壓力表放置在十八標1#檢修閥和本標段BY1#檢修閥內。

2.2.3 第二段水壓試驗范圍

從BY1#檢修閥室（BYG1+863.50）至施工六標流量調節閥室（IP23樁號BYG10+696.96加3#隧洞長度313.14再加3#隧洞與閥室連接鋼管長度300），雙管長度均為9.45 km，DN1400 管總容水量約1.50萬3，DN1600管總容1.90萬m3，DN1400管道設計壓力為0.60 MPa、DN1600 管道設計壓力為1.20、1.00 MPa，壓力表放置在BY1#檢修閥室和調節閥室。

2.3 試驗依據及合格標準

2.3.1 試驗依據

PCCP管線進行分段水壓試驗的依據是：合同文件，施工圖紙，《給水排水管道工程施工及驗收規范》。

2.3.2 試驗判斷標準

2.3.2.1 允許壓力降

管道水壓試驗應采用注水法，管道水壓試驗合格的判定依據應滿足允許壓力降值。按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》第9.2.10規定，允許壓力降值為0.03 MPa。

2.3.2.2 允許滲水量

按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》第9.2.11規定，允許滲水量值為

此次靜水壓試驗雙管線均分為2段進行打壓，分段打壓時每分鐘允許滲水量如下所示：

DN1400PCCP管道

第一段（BG（5）0+070.000～BYG1+863.50）長度約為7.59 km，每分鐘滲水量q=5.24 L/（min·km）×7.59 km=39.77 L/min。

第二段（BYG1+863.50～施工六標流量調節閥室）長度均為9.45 km，每分鐘滲水量q=5.24 L/（min·km）×9.45 km=49.52 L/min。

DN1600PCCP管道

第一段（SBE38+695.02～BYG1+863.50），長度約為7.34 km，每分鐘滲水量q=5.60 L/（min·km）×7.34 km=41.10 L/min。

第二段（BYG1+863.50～施工六標流量調節閥室）長度均為9.45 km，每分鐘滲水量q=5.60 L/（min·km）×9.45 km=52.92 L/min。

壓力升至試驗壓力后開始計時，當壓力下降時，要及時向管道內補水，但最大壓降不得大于0.03 MPa，保持管道試驗壓力恒定，恒壓延續時間不得少于2h，并計算恒壓時間內補入試驗管段內的水量，水量根據補水計量桶進行計量。若實測滲水量小于允許滲水量，則水壓試驗合格。

2.4 試驗前提

2.4.1 水平推力（閥門壓力）

水壓試驗作用于檢修蝶閥上的作用力用下式計算：

P=PSπR2/4 （1）

式中：P—試壓段管端承受的壓力（kN）；PS—試驗壓力（MPa）；R—管道內徑（m）。

試驗壓力取0.90 MPa進行計算

關河支線管道內徑取DN1400PCCP管道進行計算：最大壓力P=PSπR2/4=0.90 MPa×3.14×1.42 m/4=1 384.70 kN 2#隧洞出口～云竹流量調節閥室管道內徑取DN1600PCCP 管道進行計算：最大壓力P=PSπR2/4=0.90 MPa×3.14×1.62 m/4=1 808.60 kN。

2.4.2 抗滑移驗算

檢修閥室抗滑移穩定驗算用下式計算：

滿足要求。

綜上驗算，沿線檢修閥在進行管道水壓試驗時檢修閥室穩定可靠。

2.4.3 位移監測

2.4.3.1 檢修閥室位移監測

位移監測分兩部分進行監測，第一部分監測檢修閥室土建實體是否有位移；第二部分監測檢修閥室檢修蝶閥是否有位移，全過程采用全站儀進行位移監測，具體監測方法如下：①在檢修閥室周圍取若干固定點建立臨時施工坐標系（例取A1、B1、C1、D1）；②水壓試驗前，先按照建立的上述施工坐標系測量出檢修閥室四周及室內檢修蝶閥固定點先關控制要素（包括樁號、偏距、高程），用以作為水壓試驗過程中閥室是否發生位移的對照量；③水壓試驗過程中，不定時對第2步所測的固定點進行復測，并做好記錄及時計算對比是否發生位移。若發生較大偏移，及時上報并停止加壓，待加固處理后再進行水壓試驗。

2.4.3.2 鎮墩位移監測

鎮墩位移監測全過程采用全站儀進行位移監測，具體監測方法同檢修閥室位移監測。

2.4.4 堵板

根據現場實際情況結合以往施工經驗并參考廠家提供的相關設備型號及參數，此次管道靜水壓試驗采用沿線檢修閥井的閥門作為水壓試驗的堵板。

水壓試驗時管道最大壓力均不大于閥門工壓，故采用閥門作為水壓試驗的堵板可滿足試驗要求。

2.5 水壓試驗

2.5.1 水源引接及初期注水

方案一采用上游來水正充（最優方式）注水口為上游管線標；方案二采用云竹水庫反充注水口為4#隧洞；方案三采用水泵進行抽水，注水口設置在高程最高的排氣閥井（10#排氣閥井），根據業主及監理指示，選用上述方法之一進行管道注水。

2.5.2 加壓、補水設備安裝

加壓、補水設備布置根據線路條件確定，加壓泵采用高揚程多級離心泵（200 m 揚程），用高壓水管加壓，壓力表采用1.60 MPa儀表，注水量用計量桶計量，補水設備用潛水泵補水。

在各試驗段加壓點，加工一塊和加壓處排氣盲板同型號同規格盲板，在新盲板上安裝加壓管、補水管，分別和高壓水管、補水管連接，水管另一頭連接加壓泵，在高壓水管和加壓泵間安置計量水表，在加壓管上再安裝一節三通，連接泄壓水管。加壓管、補水管、泄壓管由閥門分別控制，現場設一儲水桶。

試驗用水利用附近水源，泄壓排水到附近渠道。

2.5.3 試驗流程

安裝加壓設施→管內注水補水→浸泡→關閉試驗段排氣閥→預試驗階段→主試驗階段→泄壓→拆除打壓設施。

2.5.4 試驗步驟

第一，在試驗段加壓點排氣三通安裝加工好的排氣盲板，并安裝加壓設施。第二，管內注水：注水前打開管線所有排氣閥門，關閉排水閥門，把所需檢修閥門關閉后開始注水，直到線路最高點排氣閥無氣體排出，說明管道內已注滿水，停止注水。如管道內注水不足，利用補水設施把管內水補滿。第三，浸泡：注滿水后，浸泡72 h。第四，關閉所有排氣閥門，關閉檢修閥門、旁通閥門。第五，預試驗階段：保證水源供水存足，先把儲水桶注滿，用加壓泵開始加壓。加壓時，壓力表讀數穩定上升，說明管內沒有空氣；如果加壓時發現壓力表讀數不穩，數字上下變化，說明管內有空氣，應重新排氣補水再加壓。第六，主試驗階段：預試驗合格后，進入主試驗階段，保持試驗壓力恒壓15 min，恒壓后壓降不超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，若無漏水滲水現象，則水壓試驗合格。第七，水壓試驗合格后，把泄壓閥打開，泄壓水排到附近渠道。第八，進行下一段壓水試驗。第九，管道卸壓：水壓試驗工作全部完成后，從泄壓管開始卸壓。第十，結論分析：試驗完畢后，根據試壓過程中所記錄的數據進行計算，并與允許滲流量比較，小于或等于允許的滲流量即可判斷本次水壓試驗合格。

2.5.5 試壓

2.5.5.1 DN1400PCCP管道

第一段（BG（5）0+070.000～BYG1+863.50）長度約為7.59 km，試壓段兩端分別為施工十七標GH-2#檢修閥室（BG（5）0+070.000）、此標段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），根據現場實際情況，該段加壓泵設置在本標段BY1#檢修閥室內。第二段（BYG1+863.50～施工六標流量調節閥室）長度均為9.45 km，試壓段兩端分別為BY1#檢修閥室、施工六標流量調節閥室，該段加壓泵設置在施工六標流量調節閥室內。

2.5.5.2 DN1600PCCP管道

第一段（SBE38+695.02～BYG1+863.50），長度約為7.34 km，試壓段兩端分別為施工十八標1#檢修閥室（SBE38+695.02）、此標段BY1#檢修閥室（BYG1+863.50），根據現場實際情況，該段加壓泵設置在施工十八標1#檢修閥室內。第二段（BYG1+863.50～施工六標流量調節閥室）長度均為9.45 km，試壓段兩端分別為BY1#檢修閥室、施工六標流量調節閥室，該段加壓泵設置在施工六標流量調節閥室內。

加壓采取分級打壓的方式，逐步緩慢分級升壓（每級0.20 MPa），每升一級后穩壓不少于10 min。每升壓一級，各部位觀測人員應做好記錄。試壓時如有任何情況，觀測人員應及時向水壓實驗調度負責人匯報。

3 結論

東山供水工程通過有效地對PCCP 管線進行分段水壓試驗，文章從試驗標準、試驗范圍、試驗流程、水壓試驗等方面進行闡述。東山供水工程PCCP管線水壓試驗的成功，說明PCCP管道安裝質量可以滿足供水的需求。管道安全可靠，規避工程質量安全隱患，為東山供水工程正式運行提供了有力的保證，為其他輸水工程類似問題提供了積極有益的參考。