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(cè)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(hào)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(hào)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?jiǎn)栴}，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(hào)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(hào)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(hào)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(shì)平坦、場(chǎng)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(duì)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(hào)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(hào)口門輸水管道設(shè)計(jì)流量口門編號(hào)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(duì)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(hào)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(zhǎng)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(hào)2+990處鋼管穿越鄭堯高速、樁號(hào)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(hào)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(jí)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(jí)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(duì)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(zhǎng)試驗(yàn)段長(zhǎng)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(hào)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(zhǎng)度只有125ml占輸水管道總體長(zhǎng)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(duì)質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)12號(hào)口門

7、供水工程現(xiàn)場(chǎng)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(jí)、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(hào)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(hào)終點(diǎn)及樁號(hào)試驗(yàn)長(zhǎng)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(hào)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(duì)應(yīng)試驗(yàn)段選取相應(yīng)試驗(yàn)壓力值。12號(hào)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(hào)2+高程為；第二試驗(yàn)段管道最低點(diǎn)樁號(hào)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(hào)試驗(yàn)長(zhǎng)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?？紤]到12號(hào)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(hào)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(hào)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(duì)自流不盡的管道積水進(jìn)行強(qiáng)排，管道底部通過長(zhǎng)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(cè)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(jí)及觀測(cè)制度（觀測(cè)人員、表格等）已落實(shí)。安全監(jiān)測(cè)設(shè)施布設(shè)完畢，完成初始值測(cè)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(hào)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(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)小組驗(yàn)收，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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(jí)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(dòng)、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(jí)后穩(wěn)壓不少于15分鐘，分級(jí)升壓過程中，每升一級(jí)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(cè)、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