某水資源配置工程工作井鋼岔管水壓試驗過程分析

伍玉龍

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

1 工程概況

工程B3標段采用1條輸水干管，長11.36 km，設計輸水流量60 m3/s，輸水管內徑6.40 m。包括輸水隧洞及線路上的工作井等主要建筑物。鋼管制造安裝工程包括5座工作井內鋼岔管及GS05#→GS06#段95 m內襯鋼管。井內鋼管主管內徑6.40 m，板厚40 mm，材質Q355C，其上安裝通風、進人和檢修吸水等管；GS04#和GS08#為三通式調頭岔管，由U/腰梁、錐管段、支直管段和橢圓悶頭組成；所有支管的壁厚均為40 mm，主管上安裝支管處均需補強，補強板厚20 mm,寬400-500 mm。GS05#→GS06#段內襯鋼管長約95 m，內徑6.40 m，壁厚32 mm，加勁環厚40 mm，高200 mm。

水壓試驗技術參數與要求：各工作井井內鋼管設計內水壓力1.30 MPa，試驗壓力為工作壓力的1.25倍，即1.625 MPa。①水壓試驗前按設計圖紙及相關規范進行焊縫無損探傷檢測，并驗收合格。水壓試驗前后焊縫殘余應力測試；水壓試驗中應力、應變監測。②水壓試驗必須緩慢充水，防止充水過程產生氣爆，且確保氣體全部排出；水壓試驗完成并卸壓后，再確認排氣孔閥門打開后，方可進行鋼岔管內水的排放作業。排水必須緩慢，防止排水過程出現負壓導致鋼管失穩。③水壓試驗應分級加載，緩慢增壓；分級卸載，緩慢減壓。各級穩壓時間及最大實驗壓力下的保壓時間，不應短于30 min。加、減壓速度宜不大于0.05 MPa/min。④岔管水壓試驗需進行兩個完整的壓力循環過程。第一次打壓試驗結束后，將壓力全部卸掉，待鋼岔管本體結構恢復初始狀態，才能進行第二次水壓試驗。第二次水壓試驗在升壓前需重新進行排氣，確保岔管內無空氣。加載打壓過程中，隨時檢查各監測點位置的應力，如果任何一個測量應力達到其上限應力，停止升壓；整個試驗過程中應無滲漏和其他異常情況，升壓中如有漏水、局部有害變形、裂紋、異常聲響等問題，立即停止升壓試驗。泄壓過程中發現任何漏水、局部有害變形、裂紋、異常聲響等問題應立即停止試驗；⑤水壓試驗完成后需對焊縫進行無損探傷，所有焊縫的外觀檢查和無損探傷應滿足設計圖紙及《水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范》要求；水壓試驗完成后，需檢查管壁表面，防腐脫落的部位需鏟除一定范圍，并除銹后，再涂刷防腐涂料。⑥注意事項：水壓試驗時環境溫度≥10℃，水溫≥5℃；鋼岔管內水溫與管殼相近時方能升壓，且不能大于5°C。不得在試驗壓力下靠近鋼岔管檢查，待壓力降至試驗壓力的80%時再靠近鋼岔管檢查。⑦做好管壁內外防腐并驗收合格；⑧編制水壓試驗技術方案，確定臨時悶頭形式和試驗場地等條件。

2 水壓試驗施工流程

水壓試驗主要工序流程見圖2。

圖2 水壓試驗施工流程示意圖

3 水壓試驗過程分析

3.1 水壓試驗前的檢查

①排氣管口焊接、高壓閥門、三通及壓力表安裝符合試驗安全規則。試驗區域設置安全達標。②水壓試驗前，將水壓試驗人員、人員全部落實到位。確定照明設施工作正常。再次確認對講機調試正常，百分表、水壓表和手電等數量備齊。③充水前檢查管道，各類焊縫、閥門及其附件等檢測合格。④確認卸壓和泄水的排放水通道沿途無障礙物，保持正常暢通排放。⑤所有參與承受水壓的管路和器具附件其壓力值不得低于2.00 MPa。水壓試驗前技術安全交底。

3.2 試驗過程壓力分級

①設計壓力1.30 MPa，試驗壓力為1.25 倍設計壓力，即1.625 MPa。②水壓試驗三個階段：第一階段打壓到P1=0.65 MPa，穩壓并檢查各部位是否有漏水現象，水壓試驗支撐是否有明顯變形，同時注意壓力表是否有泄壓現象。第二階段打壓到P2=1.3 MPa，穩壓并檢查與第一階段操作相同。第三階段打壓到額定壓力P3=1.625 MPa，穩壓并檢查與第一階段操作相同。

3.3 水壓試驗步驟

3.3.1 充水階段

①水壓試驗用水采用已經敷設至安裝現場附近的自來水管網，從自來水管網引出一根水管，設置閥門后使用PVC管或消防軟管接至岔管進水管。②據自來水在水管中的流速1～3 m/s，一般取2 m/s，使用2 組DN80 的進水管同時充水，則充水速率為：π×0.035×0.035×60×60×2×2=55.40 m3/h。③首先打開排氣管閥門，然后開啟自來水閥門，向鋼管內充水，充水過程中對岔管各部位的變形、漏水情況查看，并做好記錄。為防止充水過程產生氣爆，水壓試驗必須緩慢充水，當發現排氣管排氣出現尖嘯時，調整閥門降低流速。④當水從排氣管溢出1～2 min后，停止充水，靜置約2 min后，再次開啟自來水閥門，并將閥門至最小進行二次充水，直至水從排氣管溢出1～2 min后，關閉進水管閥門，再關閉排氣管閥門。⑤充水結束后，打壓之前對主岔管、支岔管肋板等重要部位進行一次有無滲漏水檢查，同時檢查水壓試驗各部位的支撐有無變形，并做好記錄。充水結束約10 min，待岔管內水平穩后開始升壓階段。

3.3.2 升壓階段

①用加壓泵向鋼管內加壓，升壓次序為：0.65 MPa（穩壓30 min）→1.3 MPa（30 min），關閉加壓泵的進水閥門，穩壓30 min，并對岔管等進行檢查，無異常情況，繼續升壓。②用加壓泵向鋼管內繼續加壓，升壓到額定壓力1.625 MPa后，關閉加壓泵的進水閥門，穩壓不少于30 min（倒車岔部分穩壓不少于60 min），并對岔管等進行檢查，觀察壓力表指針是否顫動，讀數否有變化，檢查焊縫情況，并對檢查過程進行記錄。

3.3.3 卸壓階段

①升壓到1.625 MPa，并穩壓30 min，壓力表讀數穩定，各項檢查均無異常后，進行泄壓。②卸壓速度不宜大于0.05 MPa/min。泄壓程序與升壓程序相同，降至工作壓力（1.30 MPa）后穩壓30 min，無異常后繼續降壓，當排氣管上壓力表指針指示為0 MPa時，即顯示泄壓完成。其記錄表為水壓試驗升壓過程情況記錄表反向記錄。

3.3.4 放水卸壓階段

泄壓完成后（監控壓力表顯示為0 MPa），首先打開排氣管閥門，同時打開排水閥排水，出水管接消防水帶或PVC管排至現場排水溝。直至鋼管內無水排出后，再進行下一步工作。

3.4 水壓試驗過程監控及記錄

①儀器布置。鋼管、加強梁應力應變——碳纖維復合基應變感測光纜；封頭應力應變——碳纖維復合基應變感測光纜；鋼管變形——碳纖維復合基應變感測光纜、激光掃描儀。②基準值及觀測頻次要求。③儀器安裝埋設要求。④線纜敷設。敷設要求，尾纜保護注意事項。⑤水壓試驗資料整編。⑥監測設備主要技術指標。監測設備主要技術指標表（略）。

3.5 試驗場地地面變形監控措施

水壓試驗設備布置全部完成后，在鋼管支撐結構上布置一鋼板尺，在距離10 m 外的位置設置一水平儀對準鋼板尺并記錄此時鋼板尺刻度。打壓過程中注意刻度值變化并做好記錄，當刻度差過大時，停止試驗，確認安全后方可繼續試驗。

4 結語

綜上所述，全面認識工程概況，了解水壓試驗施工流程；同時就水壓試驗前檢查、試驗過程壓力分級、水壓試驗步驟、水壓試驗過程監控及記錄和試驗場地地面變形監控措施等方面實施工作井鋼岔管水壓試驗過程分析。