大直徑混凝土管道分段水壓試驗方法(精)

1、大直徑混凝土管道分段水壓試驗方法莊新剛摘要通過在試驗管線段兩端設(shè)置封堵管件取代混凝土支墩做管道分段水壓試驗的封堵設(shè)施，利用管道安裝回填土的摩擦力承載管道水壓試驗的水壓力，使得大 直徑管道在水壓試驗的同時能夠進(jìn)行連續(xù)的安裝施工 ，大大提高了施工效率，同時降低了水壓試驗費用。關(guān)鍵詞大直徑混凝土管道分段水壓試驗1引言大直徑混凝土管道整體水壓試驗在我國還沒有成熟的施工經(jīng)驗，以往經(jīng)常使用 的方法是在管段兩端預(yù)留一定長度的原狀土 ，然后制作一個大混凝土支墩，利用支墩與土的摩擦力及原狀土的被動壓力抵擋試驗水壓力，這種方法不但不能保證管道的 連續(xù)安裝，大大影響施工進(jìn)度,而且混凝土支墩制作、拆除及因水壓試驗增加

2、的合攏 管等費用巨大。如直接在管道的鋼制短管內(nèi)焊接堵板，然后將堵板外側(cè)一定范圍內(nèi)管接口用高 強(qiáng)度砂漿填充密實，使之形成一個整體，利用回填土的摩擦力抵擋水壓力，可在滿足試 驗要求的同時正常進(jìn)行管道安裝，而且能夠節(jié)省支墩制作、拆除及管道合攏帶來的 巨額費用。2試驗原理選擇在管道試驗段兩端的鋼制管件上設(shè)置封堵盲板，做好堵板外側(cè)安裝的一定 長度范圍內(nèi)混凝土管內(nèi)外接口砂漿，砂漿標(biāo)號M20。然后進(jìn)行管體回填，分層夯實，每層200mm保證壓實度，使堵板外側(cè)安裝的一定長度范圍內(nèi)混凝土管成為整體，利用外側(cè)土摩擦力做為水壓試驗靠背力。將試驗段內(nèi)的排泥三通、排氣三通等開口管件使用法蘭盲板進(jìn)行封堵，使試驗段形成一個封

3、閉管段。注水點排氣三通法蘭盲板上安裝注水球閥，在排水點排氣三 通法蘭盲板上安裝排水球閥，在試驗段全段最低點排氣三通法蘭盲板上安裝試驗檢 驗儀表，并在各個排氣三通法蘭盲板上安裝排氣球閥（球閥、儀表根據(jù)工程不同自行 選擇。通過注水點注水球閥向管內(nèi)注水，同時打開各個排氣球閥，使管內(nèi)空氣排出。管 內(nèi)注滿水后，關(guān)閉排氣球閥，將升壓泵與注水球閥連接，進(jìn)行升壓注水。 水壓試驗合格 后將排水球閥打開，進(jìn)行泄壓排水。試驗原理見圖1。圖1水壓試驗原理圖注水球閥封堵管件排氣球閥壓力表封堵管件水泵排水球閥3封堵盲板制作以DN2400混凝土管試驗壓力0.9MPa為例:選用20mm鋼板在管件內(nèi)焊接一周 高300mm的圓環(huán)

4、，然后在圓環(huán)基礎(chǔ)上拼制一個 DN2200的鋼板圓，與圓環(huán)均勻搭接,整個堵板一側(cè)進(jìn)行加肋處理，肋板選用同型號鋼板，肋高200mm間距600mm。鋼板 焊接要滿足試驗壓力要求，具體形式見圖2。6000圖2堵板焊接結(jié)構(gòu)圖4靠背處理堵板外側(cè)安裝的一定長度范圍內(nèi)混凝土管，做好內(nèi)外接口砂漿，砂漿加入一定比 例膨脹劑，砂漿標(biāo)號M20。然后進(jìn)行管體回填，分層夯實，每層200mm,保證壓實度。5靠背力學(xué)計算5.1試驗封堵管件的穩(wěn)定條件1封堵管件外側(cè)管道回填土的摩擦合力大于試驗水壓力。2封堵管件管接口砂漿強(qiáng)度滿足試驗壓力破壞，接口為剛性且不發(fā)生壓縮變形。5.2圭寸堵盲板水壓力計算封堵盲板水壓力F的計算按下列公式:

5、F=P>A式中:F為水壓試驗對封堵盲板產(chǎn)生的壓力;P為要求水壓試驗壓強(qiáng)0.9 MP a;A為封堵盲板面積4.53m2。代入?yún)?shù)得出:F=p為A=0.9 Xl06X4.53=4080(kN5.3靠背管長度L計算溝埋管道與土的摩擦力按照GB50268-97給水排水管道工程施工及驗收規(guī) 范中第6.4.8條款規(guī)定的頂管頂力計算公式推導(dǎo)：P = f . r . D12H+(2H+D1tg2(45o- © /2+ w/rDI L式中:P為管道的土摩擦合力（kN; r為管道所處土層的重力密度（kN/m3;D1 管 道的外徑（m;H為管道頂部以上覆土層的厚度（m;L為靠背管道的長度（m;f為管

6、道表 面與周圍土層之間的摩擦系數(shù)；©為管道所處土層的內(nèi)摩擦角（0； C為管道單位長度的自重（kN/m。其中P=FXS,S為安全系數(shù)，取1.5。則得出：P=4080X.5=6120(kN。式中各參數(shù)值如表1。表1參數(shù)對應(yīng)表參數(shù) f r/kN . m-3D1 H/m ©w /kN m-1 P/kN數(shù)值0.25 17 2.8 1.5 18 43 6120表 1中f參照GB50268-97給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范中第6.4.8條表1中相關(guān)數(shù)值，并根據(jù)現(xiàn)場實際為粘土故取0.25;r、©根據(jù)現(xiàn)場試驗所得；D1、H、按工程實際情況取值。將表1中所列參數(shù)值代入公式計算得出：

7、6120=0.25 1<7>2.82 *5+(2 X5+2.8 tg2(45o18/2+43/17 2.8區(qū)L=73.9(m即盲板后有74m管成一體,管道回填土的摩擦合力大于試驗水壓力。5.4最大管接口壓力強(qiáng)度計算：水壓實驗對封堵盲板產(chǎn)生的壓力 F與管道的土摩擦力平衡。管道土摩擦力為多根管道土摩擦力的合力，單根管之間的摩擦力通過管接口壓力傳遞進(jìn)行疊加，其中最大管接口壓力位于和封堵盲板管件連接的第一道接口。接口壓力作用在接口填料上，從圖中可以求出接口填料的受力面積S1。S1=3.14(2.62-2.42/4=0.79(m2第一道接口壓力值:F1=T =4080=4.08 103(kN

8、應(yīng)用壓力強(qiáng)度公式得出最大管接口壓力強(qiáng)度q1:q1=F1/S=4.08 106/0.79=5.16 106P a=5.16(M Pa5.5管接口壓力強(qiáng)度校核水壓實驗對封堵盲板產(chǎn)生的壓力 F與管道疊加土摩擦力2P平衡,最大接口壓力F 1作用在與封堵管件連接的第一道接口 ，第二道,第三道接口壓力依次按梯形遞減。當(dāng)接口壓力強(qiáng)度大于接口填料的材料強(qiáng)度時，接口填料將被擠壓破壞，使管道產(chǎn) 生軸向位移，從而破壞管接口。因此，水壓實驗管接口填料的材料強(qiáng)度 Q M必須大于最大接口壓力強(qiáng)度q1,既滿足:Q M> q1安裝規(guī)程要求使用 M20的砂漿填充內(nèi)外接口，則:Q M=20MPa>q1=5.16MPa6結(jié)論通過上述計算證明將堵水盲板后 7