管道靜水壓試驗方案與做法

1、南水北調(diào)供水配套工程管道靜水壓試驗方案與做法李晨鵬(平頂山市水利勘測設計院)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試點，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提供了經(jīng)驗和借鑒。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處總干渠設計樁號為SH(3)20+,設計水位130.179m,加大水位130.827m

2、,渠底高程123.179m。分水口門設計流量3m3/s,最底控制水位129.506m,閘底板高程123.179m。分水口門設計參數(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)供水目標編P設計加大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)設計流量(m3/s)設計水位(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，設計供水規(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建設期復文件廠址地面高程(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)管道設計流量初設階段在確定管道流量時，對水廠規(guī)模小，口門分配流量大的輸水線路在管道進口預留了分水口。12號口門輸水管道設計流量為m3/s,預留分水口流量為s。輸水管道設計流量見表3.1.3-1。表3.1.3-112號口門輸水管道設計流量口門編號輸水線路名稱11(km)年均獴(方m)設計規(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)進出口設計水位管道進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預留。輸水管道進出口設計水位見表3.1.3-2。表3.1.3-2輸水管道進、出口設計水位口門編號名稱地卸身程(m)設計水位(m)備注12進口進水池設計水位總干渠水位進水池加大水位減0.1m進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位于馬莊分水口門出口涵洞末端，終點為平頂山新區(qū)規(guī)劃水廠，線路總長6.97km,設計流量2.6m3/s,采用DN1400PCCFt。輸水管線自進水池引水后，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，流量計井2座，調(diào)流閥空氣閥井1座，鎮(zhèn)墩24個。4、 靜水壓試驗分段靜水壓試驗分段可結合工程總體布置從以下幾方面考慮：1）靜水壓試驗分段適應管材壓力分段。由于計算各樁號管道壓力均不相同，為便于管道生產(chǎn)加工，設計將管道工作壓力Pw劃分為MPa、MPa、MPa等壓力級別。因此在一個試驗段內(nèi)不能出現(xiàn)兩個管材壓力級別。2）靜水壓試驗分段適應工程分標試驗分段與工程施工分標相對應，責任明確，但應注意在各標段分界點設置

6、堵頭，其位置是否合適，若分界點沒有合適的堵頭位置，標段間應相互協(xié)商縮短或延長試驗段長度。3）靜水壓試驗分段適應檢修分段輸水管道沿線每5km左右設一處檢修閥，并在大型河道、鐵路、公路等穿越工程進出口、支線分水口處也設有檢修閥，靜水壓試驗可以檢修閥分段，一個試驗段內(nèi)可以有多個檢修閥。4）靜水壓試驗分段適應管材分段根據(jù)給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范GB50268-2008當一條管線管道采用多種管材時，宜按不同管材分別進行試驗?？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，所以此項試驗忽略不計，整條管線均按PCC對質(zhì)進行試驗。根據(jù)12號口門

7、供水工程現(xiàn)場條件，實現(xiàn)全線分段靜水壓試驗，以檢修閥作為分段節(jié)點，并結合輸水管線控制閥、放空閥設置和管材壓力等級、水源及排水條件等因素，確定分兩段進行。第一段：進口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段劃分明細表試與尊劃起點及樁號終點及樁號試驗長度（m第一試驗段1#閥(0+)9#閥(2+)第二試驗段9#閥(2+)23#閥(6+)5、 靜水壓試驗壓力1）分段水壓試驗壓力要求試驗壓力取值采用豫調(diào)建201360號文規(guī)定:當管道工作壓力Pwc時，管道水壓試驗取值為，當Pw時,管道水壓試

8、驗取值為Pw+試驗壓力一般不大于試驗段內(nèi)最不利點管材的設計工作壓力；試驗壓力不得小于正常運行通過加大流量時的管線內(nèi)水壓力。2）分段水壓試驗壓力數(shù)值根據(jù)管道設計靜水壓力，對應試驗段選取相應試驗壓力值。12號口門輸水管道進口最高水位為；第一試驗段管道最低點樁號2+高程為；第二試驗段管道最低點樁號4+高程為；當末端閥門關閉時，各試驗段試驗壓力值見表3.2.3-1。表3.2.3-1各試驗段試驗壓力數(shù)值試驗段樁號試驗長度工作壓力Pw試驗（M壓力pa計算值采用值(MP4第一試驗0+2+第一試驗段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?？紤]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。第一試驗段：水源選用12號口門現(xiàn)地管理房院內(nèi)的機井；第二試驗段：水源選擇在9#閥井附近的農(nóng)用機井。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，注水口選擇在試驗段內(nèi)的上游高程較高點，利用空氣閥進人孔注水不影響沖水時管道排氣。第一試驗段：注水口設在1#閥井進人孔處；第二試驗段：注水口設在9#閥井進人孔處。水源和注水口位置見表3.3.3-1。表3.3.3-1各試驗段水源及注水口位置試驗段水源注水口第一試驗段井水1#閥井進人孔（0+）第二試驗段井水9#閥井進人孔（2+）3）排水若試驗段內(nèi)有多個排空閥，可分段開啟具

10、有排水條件的排空閥進行自流排水，過閥流速不大于s。對自流不盡的管道積水進行強排，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行排水。第一試驗段：段內(nèi)有6#閥井為排空閥，可開啟閥門先進行自排，再配置水泵強排至附近的自然溝道內(nèi)；第二試驗段：段內(nèi)有13#、15#閥井為排空閥，可開啟閥門以自排為主結合水泵強排，排至附近自然溝道和應河內(nèi)。二、試驗方案1、試驗具備條件1）設計方案、實施計劃等已完成、批復并完成打壓前相關工作。2）工程完工且通過分部驗收，重點檢查管道接縫處理、管道清理、內(nèi)防腐完工情況。3）檢修閥、控制閥、排空閥、空氣閥等閥件設備調(diào)試完成，前期相關試驗完成。4）水源、加壓設備

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

12、所有排氣閥、檢修閥、控制閥等閥門打開，排空閥閥門關閉，再把1#、9#閥井處的排氣閥、檢修閥卸掉，從1#閥井進人孔向管道內(nèi)注水，全線觀察，彳e水位快到1#9#閥井進人孔口時，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#閥井處同時各安裝有2個壓力表，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過程基本同第一靜水壓力試驗過程，只是可先把第一試驗段管內(nèi)的水先直排至第二試驗段，能排進去的排，不能排進去用水泵在9#閥井處強排至附近的自然溝道內(nèi)。當水源充足時，宜采用全線充水分段打壓試驗比較安全。試驗段起始、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壓力表。(2)試驗工作流程3、靜水壓試驗實施(1)注水試驗前各項工作準備就緒，報請現(xiàn)場試驗小組驗收，經(jīng)現(xiàn)場試驗小組批準后，方可進行管道充水工作。充水水源水質(zhì)應經(jīng)相關部門進行化驗，各項指標應滿足Im類不低于田類飲用水標準。本方案水源采用打井抽水，在既定閥井處安裝流量計，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：1)充水前必須打開試驗段內(nèi)所有DN250勺排氣閥；2)充水時，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，再安裝試壓裝置，繼續(xù)注

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

15、條件下充分浸泡后再進行水壓試驗，浸泡時間不少于72小時3）水壓試驗1）開始水壓試驗時，先進行預試壓，將管道內(nèi)水壓緩緩地升至試驗壓力，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壓力表，以便復核壓力讀數(shù)，避免錯誤；管道升壓時，管內(nèi)氣體應排除，升壓過程中若發(fā)現(xiàn)壓力計表針擺動、不穩(wěn)，且升壓較慢時，應重新排氣后再升壓。3）每升一級后穩(wěn)壓不少于15分鐘，分級升壓過程中，每升一級應檢查閘閥、管身、鎮(zhèn)墩、閥井及接口，并及時進行安全監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)，當無異常現(xiàn)象時，再繼續(xù)升壓。4）試驗過程中，出現(xiàn)管壓升不上去或管堵?lián)p壞時，應立即停止試驗，找出原因，采取有關措施后，再重新試壓。5）升至水壓試驗壓力

16、值后穩(wěn)壓2小時。期間如有壓力下降可注水補壓，但不得高于試驗壓力。6）當試驗用允許壓力降作為判定合格依據(jù)時，最大壓降不得大于,進行外觀檢查，若無漏水現(xiàn)象，則水壓試驗合格；當采用允許滲水量進行最終合格判定依據(jù)時，注水補壓到試驗壓力時穩(wěn)壓2小時，當實際滲水量小于允許滲水量min-km時判定合格。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)象時應及時停止試壓，查明原因并采取相應措施后重新試壓。8）管道水壓試驗合格后，應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)有關人員簽字后歸檔。（4）排水根據(jù)試驗方案結合工程實際情況，第一試驗段可開啟6#閥井排空閥門先進行自排，再配置水泵強排至附近的自然溝道內(nèi)；第二試驗段可開啟13#、15#閥井排空閥門以自排為主結合水泵強排，排至附近自然溝道和應河內(nèi)。局部積水采用水泵強排至附近溝道內(nèi)。5）試壓作業(yè)注意事項1）兩端堵頭有足夠的抗壓應力阻擋水壓，堵頭后面的試壓靠背要穩(wěn)固。當采用閥井做靠背時，要復核閥井前后止推設施的安全性，必要時采取相應措施（如增設鎮(zhèn)墩）。2）管內(nèi)注水時，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。當試驗過程中，出現(xiàn)管壓升不上去