水庫長距離供水管水壓試驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計

張向勇

（韶關(guān)市華源水電建設(shè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

1 長距離供水管道水壓試驗(yàn)中間裝置的處理與安裝

1.1 長距離供水管道水壓試驗(yàn)中間裝置的優(yōu)化

傳統(tǒng)的水壓試驗(yàn)方法在對長距離供水管道進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)測試時，由于其需要將管道分為幾段，因此會延長建設(shè)周期，使試驗(yàn)工作難以并發(fā)式進(jìn)行，需要反復(fù)拆卸、安裝相關(guān)試驗(yàn)設(shè)施，并且還會增加連接管道的整體工作量。在此次水壓試驗(yàn)過程中，對其試驗(yàn)方式進(jìn)行優(yōu)化與改良，并且依據(jù)實(shí)際的打壓段落長度條件對現(xiàn)場實(shí)際工程方案進(jìn)行了優(yōu)化與調(diào)整，使試驗(yàn)的最大可處理管道長度大于1 km，該試驗(yàn)優(yōu)化方案主要從以下幾個方面進(jìn)行綜合考慮：管道鋪設(shè)周邊地形的特點(diǎn)、管道的延伸走向、管道鋪設(shè)地點(diǎn)的高程分布情況以及由于管道自身高壓差而在輸水過程中所存在的靜水壓力等，根據(jù)上述條件對水壓試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與優(yōu)化設(shè)計，將其長距離供水管切分為4 段。在打壓段落的兩側(cè)處分別增加用于水壓試驗(yàn)工作的中間裝置，并且將后期最新增加的供水管道與其相連接，使其成為一個完整的供水體，對中間裝置進(jìn)行內(nèi)部的鋼管加厚操作，注意將進(jìn)行試驗(yàn)的長距離供水管道兩端分別設(shè)置在所處地形較高的地區(qū)，并根據(jù)頂撐靠背理論進(jìn)行融合設(shè)計后，得出最后的簡化方案，為了保證水壓試驗(yàn)的穩(wěn)定性，要注意加強(qiáng)管道兩端處后背頂撐的整體工程質(zhì)量，此外，在試驗(yàn)過程中打壓注水試驗(yàn)的注水速率應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)的試驗(yàn)情況進(jìn)行及時調(diào)整，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2 長距離供水管道水壓試驗(yàn)中間裝置的優(yōu)化安裝

水庫的長距離供水管道管線布置主要位于周邊城市道路區(qū)域，盡管當(dāng)?shù)氐牡匦尾⒉粡?fù)雜，但是由于處于車流量聚集區(qū)域，地下管線的布局情況較為復(fù)雜，所以對其輸水管道進(jìn)行布設(shè)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程項(xiàng)目。為了達(dá)到相關(guān)的水壓試驗(yàn)要求，需要在進(jìn)行試驗(yàn)前提前開展大量的布局防御工作，由此可能造成輸水管道布局現(xiàn)場存在被迫中斷建設(shè)流程的局面。除道路以外，該長距離供水管道還途經(jīng)了周邊的農(nóng)田與灌木及河堤等，結(jié)合上述地形因素，不宜留置長度過大的原土進(jìn)行試壓后背，若其長度超過一定的限度則極其容易產(chǎn)生結(jié)水與塌方的危險。

此次所提及的橡膠圈與傳統(tǒng)T型接口所對應(yīng)的密封圈保持大概一致，其改進(jìn)之處在于加設(shè)了具有防滑作用的鋼齒塊。在通過橡膠圈對中間裝置進(jìn)行安裝與二次加固時，需要首先檢查該橡膠圈整體是否平順，是否呈現(xiàn)顯著的扭曲現(xiàn)象，但是其在具體的安裝過程中與一般的球管相比并未具有顯著的不同。在將管口承接處裝入承口處時，需要借助雙手將橡膠圈的周圍進(jìn)行平穩(wěn)的按壓，從而使橡膠圈的周圍各部分均保持平整，在安裝時要遵循先慢后快的原則。在安裝后，由于橡膠圈的底部柔軟方位已經(jīng)被徹底壓縮，因此，可以有效起到密封的作用，并且在底部的硬膠部分還可以起到固定的作用。經(jīng)過特殊處理的鋼質(zhì)材料齒輪被固定在硬膠內(nèi)，在安裝過程中注意將齒輪方向與鐵管的推進(jìn)方向相互保持一致，并且不需要額外增加裝配力。在中間的裝配裝置承受來自外力的作用而出現(xiàn)脫拔時，可以通過物質(zhì)之間所產(chǎn)生的摩擦力將橡膠圈的前段較柔軟的部位進(jìn)行變形并將其向外擠壓，鋼質(zhì)齒輪會發(fā)生外部翹起現(xiàn)象。

2 長距離供水管道水壓試驗(yàn)中間裝置的夾墩澆筑優(yōu)化設(shè)計

將整個長距離供水管道通過中間裝置進(jìn)行連接，使其能夠并發(fā)性在同一時間點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行試壓工作，同時達(dá)到了提升試壓效率與減少相關(guān)器械拆卸與安裝次數(shù)的目的，并且能夠有效保證各個管道與承接接口能夠密切的相互連接，從而有效防止部分管道段難以被有效測量而造成水壓試驗(yàn)誤差問題。面向水壓試驗(yàn)的每套試壓裝置既可以獨(dú)立使用又可以將兩個管段相互連接進(jìn)行同時使用，使其相互之間互作后背。為了在試驗(yàn)工作中將管道進(jìn)行有效固定以防止管道出現(xiàn)脫滑的現(xiàn)象，需要在所設(shè)置的中間裝置內(nèi)部進(jìn)行澆筑夾墩。夾墩具體是所述中間裝置的固定端口，其主要承載著軸向張力的作用，并且還可以有效承載來自中間裝置的部分重量和管道的部分質(zhì)量，以及來自所輸送水流的法向力。在進(jìn)行澆筑前要確保基底部分平整、沒有雜質(zhì)，若存在淤泥與坑洼應(yīng)及時清除或者進(jìn)行填補(bǔ)，并且其澆筑的流程整體要遵循由深到淺的原則，澆筑過程應(yīng)進(jìn)行并發(fā)式的分層，每層的澆筑厚度應(yīng)保持在約200 mm，并且每層的最大澆筑厚度應(yīng)該不超過300 mm，在徹底澆筑完第一層后再進(jìn)行第二層的澆筑，要遵循漸進(jìn)式的澆筑順序。

3 面向長距離供水管道的水壓試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計

3.1 各試驗(yàn)分段與壓力試驗(yàn)結(jié)果

將此水庫的長距離供水管道分成4段進(jìn)行水壓試驗(yàn)工作，其具體的分段情況為：第一分段位設(shè)置編號為T1，該段的總體管線長度達(dá)到5.63 km，其中包括了調(diào)壓井、SP 壓力鋼管以及PCCP 管道，水壓試驗(yàn)的壓力依據(jù)最大限度水位1 062 m 制定；第二段設(shè)置編號為T2，整體管線長度為4.73 km，其在試驗(yàn)中的承受壓力根據(jù)管線最低點(diǎn)處的實(shí)際工作壓力確定。具體而言，其最低點(diǎn)處的工作壓力經(jīng)測定為0.57 MPa，因此，在水壓試驗(yàn)中的壓力取值為0.87 MPa；第三段設(shè)置編號為T3，整體管線長度為6.59 km，其進(jìn)行試驗(yàn)時的壓力取值為0.85 MPa；第四段編號為T4，其管線長度為9.44 km，試驗(yàn)壓力取值為0.78 MPa。將進(jìn)行水壓試驗(yàn)所用到的壓力表分別設(shè)置在上述四個管道的兩端外側(cè)處，進(jìn)一步依據(jù)水頭之間的差值對其結(jié)果進(jìn)行核算。

3.2 對檢修閥室進(jìn)行穩(wěn)定優(yōu)化核算

3.2.1 水平推力

對于水壓試驗(yàn)在檢修蝶閥中所產(chǎn)生的水平推力借助下述公式進(jìn)行測算，并且試驗(yàn)壓力如上文所示具體按照管道最低點(diǎn)處的現(xiàn)實(shí)工作壓力進(jìn)行制定，具體為：P=PSπD2/4 （1）

式中：P 代表進(jìn)行試驗(yàn)的管道端口所承受的水壓壓力，其單位為kN，PS為實(shí)際的試驗(yàn)壓力，其單位為kPa，而D為管道內(nèi)部寬度。此次水壓試驗(yàn)中，所應(yīng)用的試驗(yàn)壓力應(yīng)取檢修閥室所能承受的最大化水平推力，經(jīng)上述公式計算后，其結(jié)果為1 754 kN。

3.2.2 摩擦力的核算

由于在管道中流量調(diào)節(jié)閥室可以提供最大豎直方位的產(chǎn)生重力相較于檢修閥室更大，因此，在此次水壓試驗(yàn)中僅需要對檢修閥室所能提供的最大重量能否滿足水壓試驗(yàn)要求進(jìn)行驗(yàn)證。位于檢修閥室夾墩的混凝土總體澆灌厚度達(dá)到60 m，整體重量為140 t，C25 鋼筋混凝土的澆鑄體積總體為260 m3，整體的質(zhì)量為650 t。因此，檢修閥室提供的摩擦力F=Nμ=（140+650）×9.80×0.45=3 483.90 kN。

3.3 優(yōu)化水壓試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)要求

針對水壓試驗(yàn)結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)共分為兩種類型，分別為允許壓力降值與允許滲水量值。第二種情況下，假定在每個管道的接口處出現(xiàn)均勻滲漏現(xiàn)象，并且滲漏的總體水流量同接口的數(shù)量之間呈現(xiàn)正比關(guān)系，但是該種核驗(yàn)方式忽略了現(xiàn)存輸水管道口的口徑大于標(biāo)準(zhǔn)值且整體輸水線路較長的情況，致使最終計算所得可允許范圍內(nèi)的滲透水流量相對于標(biāo)準(zhǔn)值更大，因此，難以符合相關(guān)的工程要求。

結(jié)合上述不足，文章對該水庫長途輸水管道采用允許壓力降值進(jìn)行針對水壓的判定，具體為：按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》第9.2.10規(guī)定，允許壓力降值取0.03 MPa。

3.4 優(yōu)化試驗(yàn)流程

除T1段管道外，其余各段管道均實(shí)行分級打壓，其具體過程為分步驟的緩慢分級升壓，在每一次的升級過后，其穩(wěn)定壓時間不能少于10 min，并且在這一過程中要對試驗(yàn)管道是否存在漏水現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格檢查，若一切情況正常則繼續(xù)進(jìn)行升壓，在升壓期間如果存在壓力下降現(xiàn)象，則可以適當(dāng)注入一定量水；在管道升壓的整體流程中，若作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)測試儀器中的壓力表針出現(xiàn)不穩(wěn)定的擺動現(xiàn)象，并且整體的升壓速度相對較慢，則需要進(jìn)行排氣與再次升壓工作。

試驗(yàn)管道內(nèi)注水，進(jìn)行打壓過程動態(tài)監(jiān)測與相關(guān)數(shù)據(jù)采集。排水、卸壓與拆除相關(guān)試驗(yàn)裝置。

4 結(jié)語

對某水庫長距離供水管道水壓試驗(yàn)方法系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，將其分為T1～T4 四個試驗(yàn)分段，對其水壓實(shí)際分析，驗(yàn)證了此優(yōu)化設(shè)計方案的有效性與可行性。