管道靜水壓試驗(yàn)方案與做法

1、南水北調(diào)供水配套工程管道靜水壓試驗(yàn)方案與做法李晨鵬(平頂山市水利勘測設(shè)計(jì)院)李志華(平頂山市南水北調(diào)辦公室)平頂山市南水北調(diào)配套工程12號平頂山市新城區(qū)供水線路是河南省南水北調(diào)辦公室確定的黃河南配套工程第一批管道靜水壓試驗(yàn)試點(diǎn)，本文以12號平頂山市新城區(qū)供水線路為例，采用閥門作為堵板，全線充水，分段式壓，較好地解決了管道試壓問題，為類似水利工程建設(shè)提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。一、工程概況1、分水口門12號馬莊分水口門位于魯山縣辛集鄉(xiāng)馬莊村東南總干渠右岸，主要供平頂山市新城區(qū)規(guī)劃水廠用水，年均分配水量7300萬m3?？陂T處總干渠設(shè)計(jì)樁號為SH(3)20+,設(shè)計(jì)水位130.179m,加大水位130.827m

2、,渠底高程123.179m。分水口門設(shè)計(jì)流量3m3/s,最底控制水位129.506m,閘底板高程123.179m。分水口門設(shè)計(jì)參數(shù)見表3.1.1-1。表3.1.1-1總干渠分水口門參數(shù)表口門口門總干渠樁號渠道流量(m3/s)口門油(m3/s)供水目標(biāo)編P設(shè)計(jì)加大12魯山縣馬莊SH(3)20+3203803平頂山新區(qū)續(xù)表3.1.1-1總干渠分水口門參數(shù)表口門編p口門位置分配水量(萬m5)設(shè)計(jì)流量(m3/s)設(shè)計(jì)水位(m)最低水位(m)加大水位(m)閘底局程(m)12魯山縣馬莊730032、 供水水廠平頂山市新城區(qū)水廠為規(guī)劃水廠，廠址位于平頂山市新華區(qū)西王營村東，設(shè)計(jì)供水規(guī)模20萬m/d,承接南水

3、北調(diào)水量7300萬m。廠址附近地勢平坦、場地開闊，平均地面高程。平頂山市新區(qū)水廠情況見表3.1.2-1。表3.1.2-1承接南水北調(diào)水廠情況口門編P水廠名稱加模(萬m/d)承嫁南北調(diào)水量3(萬m)111建設(shè)期復(fù)文件廠址地面高程(m)12平貝dj勤區(qū)水新華區(qū)四土營東2073001無3、 輸水管道工程1)管道設(shè)計(jì)流量初設(shè)階段在確定管道流量時(shí)，對水廠規(guī)模小，口門分配流量大的輸水線路在管道進(jìn)口預(yù)留了分水口。12號口門輸水管道設(shè)計(jì)流量為m3/s,預(yù)留分水口流量為s。輸水管道設(shè)計(jì)流量見表3.1.3-1。表3.1.3-112號口門輸水管道設(shè)計(jì)流量口門編號輸水線路名稱11(km)年均獴(方m)設(shè)計(jì)規(guī)模(萬m/

4、d)管淳流重(m/s)舞品斯3里(m/s)備注12.門平頂山新區(qū)水廠7300202)進(jìn)出口設(shè)計(jì)水位管道進(jìn)口水位按閘前水位減確定，對規(guī)劃水廠，管道出口水位按管頂以上不小于6.0m預(yù)留。輸水管道進(jìn)出口設(shè)計(jì)水位見表3.1.3-2。表3.1.3-2輸水管道進(jìn)、出口設(shè)計(jì)水位口門編號名稱地卸身程(m)設(shè)計(jì)水位(m)備注12進(jìn)口進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位總干渠水位進(jìn)水池加大水位減0.1m進(jìn)水池最低水位出口手頂山新區(qū)規(guī)劃水3）工程布置輸水管線起點(diǎn)位于馬莊分水口門出口涵洞末端，終點(diǎn)為平頂山新區(qū)規(guī)劃水廠，線路總長6.97km,設(shè)計(jì)流量2.6m3/s,采用DN1400PCCFt。輸水管線自進(jìn)水池引水后，向東偏南經(jīng)馬街南、西王營

5、南至焦莊西北規(guī)劃水廠。沿線共布置穿越工程2座，分別為樁號2+990處鋼管穿越鄭堯高速、樁號4+770處PCCPT穿越應(yīng)河；各類閥井23座，其中控制閥、檢修閥井7座，空氣閥井10座，排空閥井3座，流量計(jì)井2座，調(diào)流閥空氣閥井1座，鎮(zhèn)墩24個(gè)。4、 靜水壓試驗(yàn)分段靜水壓試驗(yàn)分段可結(jié)合工程總體布置從以下幾方面考慮：1）靜水壓試驗(yàn)分段適應(yīng)管材壓力分段。由于計(jì)算各樁號管道壓力均不相同，為便于管道生產(chǎn)加工，設(shè)計(jì)將管道工作壓力Pw劃分為MPa、MPa、MPa等壓力級別。因此在一個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)不能出現(xiàn)兩個(gè)管材壓力級別。2）靜水壓試驗(yàn)分段適應(yīng)工程分標(biāo)試驗(yàn)分段與工程施工分標(biāo)相對應(yīng)，責(zé)任明確，但應(yīng)注意在各標(biāo)段分界點(diǎn)設(shè)置

6、堵頭，其位置是否合適，若分界點(diǎn)沒有合適的堵頭位置，標(biāo)段間應(yīng)相互協(xié)商縮短或延長試驗(yàn)段長度。3）靜水壓試驗(yàn)分段適應(yīng)檢修分段輸水管道沿線每5km左右設(shè)一處檢修閥，并在大型河道、鐵路、公路等穿越工程進(jìn)出口、支線分水口處也設(shè)有檢修閥，靜水壓試驗(yàn)可以檢修閥分段，一個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)可以有多個(gè)檢修閥。4）靜水壓試驗(yàn)分段適應(yīng)管材分段根據(jù)給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50268-2008當(dāng)一條管線管道采用多種管材時(shí)，宜按不同管材分別進(jìn)行試驗(yàn)?？紤]到12號口門輸水管道穿越鄭堯高速公路頂管工程采用的鋼管總體長度只有125ml占輸水管道總體長度比例很小，所以此項(xiàng)試驗(yàn)忽略不計(jì)，整條管線均按PCC對質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)12號口門

7、供水工程現(xiàn)場條件，實(shí)現(xiàn)全線分段靜水壓試驗(yàn)，以檢修閥作為分段節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合輸水管線控制閥、放空閥設(shè)置和管材壓力等級、水源及排水條件等因素，確定分兩段進(jìn)行。第一段：進(jìn)口1#檢修閥井鄭堯高速9服修閥井；第二段：鄭堯高速9#檢修閥井新城區(qū)規(guī)劃水廠23#檢修閥井。詳見表3.2.2-1。表3.2.2-112號口門輸水管道靜水壓試驗(yàn)段劃分明細(xì)表試與尊劃起點(diǎn)及樁號終點(diǎn)及樁號試驗(yàn)長度（m第一試驗(yàn)段1#閥(0+)9#閥(2+)第二試驗(yàn)段9#閥(2+)23#閥(6+)5、 靜水壓試驗(yàn)壓力1）分段水壓試驗(yàn)壓力要求試驗(yàn)壓力取值采用豫調(diào)建201360號文規(guī)定:當(dāng)管道工作壓力Pwc時(shí)，管道水壓試驗(yàn)取值為，當(dāng)Pw時(shí),管道水壓試

8、驗(yàn)取值為Pw+試驗(yàn)壓力一般不大于試驗(yàn)段內(nèi)最不利點(diǎn)管材的設(shè)計(jì)工作壓力；試驗(yàn)壓力不得小于正常運(yùn)行通過加大流量時(shí)的管線內(nèi)水壓力。2）分段水壓試驗(yàn)壓力數(shù)值根據(jù)管道設(shè)計(jì)靜水壓力，對應(yīng)試驗(yàn)段選取相應(yīng)試驗(yàn)壓力值。12號口門輸水管道進(jìn)口最高水位為；第一試驗(yàn)段管道最低點(diǎn)樁號2+高程為；第二試驗(yàn)段管道最低點(diǎn)樁號4+高程為；當(dāng)末端閥門關(guān)閉時(shí)，各試驗(yàn)段試驗(yàn)壓力值見表3.2.3-1。表3.2.3-1各試驗(yàn)段試驗(yàn)壓力數(shù)值試驗(yàn)段樁號試驗(yàn)長度工作壓力Pw試驗(yàn)（M壓力pa計(jì)算值采用值(MP4第一試驗(yàn)0+2+第一試驗(yàn)段2+6+6、 水源、注水口位置及排水路線確定1）水源可選用總干渠水源或地下水水源。考慮到12號口門管線工程目前已

9、施工完畢，而總干渠尚未通水，故選用地下水做試壓水源。第一試驗(yàn)段：水源選用12號口門現(xiàn)地管理房院內(nèi)的機(jī)井；第二試驗(yàn)段：水源選擇在9#閥井附近的農(nóng)用機(jī)井。2）注水口位置根據(jù)12號口門輸水管道沿線的地下水情況及管道情況，輸水管道管徑較大，注水口選擇在試驗(yàn)段內(nèi)的上游高程較高點(diǎn)，利用空氣閥進(jìn)人孔注水不影響沖水時(shí)管道排氣。第一試驗(yàn)段：注水口設(shè)在1#閥井進(jìn)人孔處；第二試驗(yàn)段：注水口設(shè)在9#閥井進(jìn)人孔處。水源和注水口位置見表3.3.3-1。表3.3.3-1各試驗(yàn)段水源及注水口位置試驗(yàn)段水源注水口第一試驗(yàn)段井水1#閥井進(jìn)人孔（0+）第二試驗(yàn)段井水9#閥井進(jìn)人孔（2+）3）排水若試驗(yàn)段內(nèi)有多個(gè)排空閥，可分段開啟具

10、有排水條件的排空閥進(jìn)行自流排水，過閥流速不大于s。對自流不盡的管道積水進(jìn)行強(qiáng)排，管道底部通過長軸深井泵排不凈的少量存水，可放入便攜式潛水電泵進(jìn)行排水。第一試驗(yàn)段：段內(nèi)有6#閥井為排空閥，可開啟閥門先進(jìn)行自排，再配置水泵強(qiáng)排至附近的自然溝道內(nèi)；第二試驗(yàn)段：段內(nèi)有13#、15#閥井為排空閥，可開啟閥門以自排為主結(jié)合水泵強(qiáng)排，排至附近自然溝道和應(yīng)河內(nèi)。二、試驗(yàn)方案1、試驗(yàn)具備條件1）設(shè)計(jì)方案、實(shí)施計(jì)劃等已完成、批復(fù)并完成打壓前相關(guān)工作。2）工程完工且通過分部驗(yàn)收，重點(diǎn)檢查管道接縫處理、管道清理、內(nèi)防腐完工情況。3）檢修閥、控制閥、排空閥、空氣閥等閥件設(shè)備調(diào)試完成，前期相關(guān)試驗(yàn)完成。4）水源、加壓設(shè)備

11、、壓力計(jì)的選擇及安置已完成。壓力試驗(yàn)設(shè)備必須經(jīng)過專業(yè)檢測部門率定的合格的專用設(shè)備。5）電源引接及排水疏導(dǎo)路線施工已完成，確保排水出路暢通，排水泵及發(fā)電機(jī)數(shù)量足夠。6）試驗(yàn)壓力分級及觀測制度（觀測人員、表格等）已落實(shí)。安全監(jiān)測設(shè)施布設(shè)完畢，完成初始值測量。7）質(zhì)量和安全保障措施已制定、落實(shí)。8）試驗(yàn)指揮機(jī)構(gòu)成立，分工明確，職責(zé)清晰，通訊設(shè)施齊備。9）編制應(yīng)急預(yù)案，成立應(yīng)急小組。10）試驗(yàn)前由設(shè)計(jì)、設(shè)備廠家等專業(yè)人員進(jìn)行試驗(yàn)前技術(shù)培訓(xùn)、各崗位培訓(xùn)，熟練掌握操作規(guī)程。2、靜水壓試驗(yàn)步驟和工作流程（1）試驗(yàn)基本步驟試驗(yàn)前準(zhǔn)備一注水試壓一結(jié)果判定合格一泄壓排水1）第一段靜水壓力試驗(yàn)先把1#至9#閥井之間

12、所有排氣閥、檢修閥、控制閥等閥門打開，排空閥閥門關(guān)閉，再把1#、9#閥井處的排氣閥、檢修閥卸掉，從1#閥井進(jìn)人孔向管道內(nèi)注水，全線觀察，彳e水位快到1#9#閥井進(jìn)人孔口時(shí)，分別用法蘭裝上裝有試壓泵、壓力表、表彎、三通旋塞閥等的管道。這樣在1#、9#閥井處同時(shí)各安裝有2個(gè)壓力表，繼續(xù)向管內(nèi)注水至壓力，觀察靜水壓力情況。2)第二段靜水壓力試驗(yàn)過程基本同第一靜水壓力試驗(yàn)過程，只是可先把第一試驗(yàn)段管內(nèi)的水先直排至第二試驗(yàn)段，能排進(jìn)去的排，不能排進(jìn)去用水泵在9#閥井處強(qiáng)排至附近的自然溝道內(nèi)。當(dāng)水源充足時(shí)，宜采用全線充水分段打壓試驗(yàn)比較安全。試驗(yàn)段起始、終端閥井處用法蘭裝上裝有試壓泵、壓力表、表彎、三通旋

13、塞閥等的管道，具體見圖4.2.1-1，其中右側(cè)圖片為16號口門禹州輸水管線靜水壓試驗(yàn)壓力表。(2)試驗(yàn)工作流程3、靜水壓試驗(yàn)實(shí)施(1)注水試驗(yàn)前各項(xiàng)工作準(zhǔn)備就緒，報(bào)請現(xiàn)場試驗(yàn)小組驗(yàn)收，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)小組批準(zhǔn)后，方可進(jìn)行管道充水工作。充水水源水質(zhì)應(yīng)經(jīng)相關(guān)部門進(jìn)行化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足Im類不低于田類飲用水標(biāo)準(zhǔn)。本方案水源采用打井抽水，在既定閥井處安裝流量計(jì)，通過DN100的供水管線，控制注水流量，注水流速不大于s,以減少余留空氣量及水錘壓力。充水過程及注意事項(xiàng)：1)充水前必須打開試驗(yàn)段內(nèi)所有DN250勺排氣閥；2)充水時(shí)，先不安裝試壓裝置，利用管道法蘭孔自由注水，待快注滿管道時(shí)，再安裝試壓裝置，繼續(xù)注

14、水。充水速度要緩慢，充水時(shí)間大于等于72小時(shí)，充滿水后，用試壓泵向管內(nèi)注水；3)管道注水時(shí)應(yīng)將管段內(nèi)排氣閥前半球閥全部打開，進(jìn)行排氣，如排氣閥排氣不良，或有漏水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)通知閥件廠家專業(yè)人員進(jìn)行檢查、維修，直到滿足要求為止。4)充水完成后，關(guān)閉注水口及閥門，逐個(gè)檢查各個(gè)閥井及沿線管道是否存在漏水現(xiàn)象。5)每個(gè)閥井處安排專人把守，隨時(shí)開關(guān)閥門，確保充水安全。注水相關(guān)要素，見表4.3.2-1。表4.3.2-1注水相關(guān)要素表試驗(yàn)段注水口試驗(yàn)管段長注水總量(m3)單位注水量3(m/24h)注水時(shí)間(天)A試驗(yàn)段1#閥井600第二試驗(yàn)段22#閥井600(2)管道浸泡試驗(yàn)管段灌滿水后，宜在不大于工作壓力

15、條件下充分浸泡后再進(jìn)行水壓試驗(yàn)，浸泡時(shí)間不少于72小時(shí)3）水壓試驗(yàn)1）開始水壓試驗(yàn)時(shí)，先進(jìn)行預(yù)試壓，將管道內(nèi)水壓緩緩地升至試驗(yàn)壓力，采取逐步緩慢分級升壓，每次升壓以為宜。2）在加壓泵處安裝兩個(gè)壓力表，以便復(fù)核壓力讀數(shù)，避免錯(cuò)誤；管道升壓時(shí)，管內(nèi)氣體應(yīng)排除，升壓過程中若發(fā)現(xiàn)壓力計(jì)表針擺動、不穩(wěn)，且升壓較慢時(shí)，應(yīng)重新排氣后再升壓。3）每升一級后穩(wěn)壓不少于15分鐘，分級升壓過程中，每升一級應(yīng)檢查閘閥、管身、鎮(zhèn)墩、閥井及接口，并及時(shí)進(jìn)行安全監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)，當(dāng)無異?，F(xiàn)象時(shí)，再繼續(xù)升壓。4）試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)管壓升不上去或管堵?lián)p壞時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，找出原因，采取有關(guān)措施后，再重新試壓。5）升至水壓試驗(yàn)壓力

16、值后穩(wěn)壓2小時(shí)。期間如有壓力下降可注水補(bǔ)壓，但不得高于試驗(yàn)壓力。6）當(dāng)試驗(yàn)用允許壓力降作為判定合格依據(jù)時(shí)，最大壓降不得大于,進(jìn)行外觀檢查，若無漏水現(xiàn)象，則水壓試驗(yàn)合格；當(dāng)采用允許滲水量進(jìn)行最終合格判定依據(jù)時(shí)，注水補(bǔ)壓到試驗(yàn)壓力時(shí)穩(wěn)壓2小時(shí)，當(dāng)實(shí)際滲水量小于允許滲水量min-km時(shí)判定合格。7）檢查管道接口、配件等處有無漏水、損壞現(xiàn)象；有漏水、損壞現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)停止試壓，查明原因并采取相應(yīng)措施后重新試壓。8）管道水壓試驗(yàn)合格后，應(yīng)立即利用排空井排水以解除管道內(nèi)水壓力；填寫試壓記錄（見附表），經(jīng)有關(guān)人員簽字后歸檔。（4）排水根據(jù)試驗(yàn)方案結(jié)合工程實(shí)際情況，第一試驗(yàn)段可開啟6#閥井排空閥門先進(jìn)行自排，再配置水泵強(qiáng)排至附近的自然溝道內(nèi)；第二試驗(yàn)段可開啟13#、15#閥井排空閥門以自排為主結(jié)合水泵強(qiáng)排，排至附近自然溝道和應(yīng)河內(nèi)。局部積水采用水泵強(qiáng)排至附近溝道內(nèi)。5）試壓作業(yè)注意事項(xiàng)1）兩端堵頭有足夠的抗壓應(yīng)力阻擋水壓，堵頭后面的試壓靠背要穩(wěn)固。當(dāng)采用閥井做靠背時(shí)，要復(fù)核閥井前后止推設(shè)施的安全性，必要時(shí)采取相應(yīng)措施（如增設(shè)鎮(zhèn)墩）。2）管內(nèi)注水時(shí)，工作人員24h值班，沿線巡查管線及各種閥門是否工作正常。管道內(nèi)灌滿水后仍需充足排氣至排氣孔出水為止。當(dāng)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)管壓升不上去