管道閉氣檢驗

管道閉氣檢驗第1頁/共40頁1概述

隨著科學(xué)進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新及社會環(huán)保意識的增強(qiáng)，越來越多的排水管道工程采用了塑料材質(zhì)的新型管材。塑料管材用于排水管道具有重量輕、耐腐蝕、管壁光滑過流能力大、水密性好、施工簡便、使用壽命長等項優(yōu)點，同時塑料管道還具有柔性，能夠適應(yīng)管道的不均勻沉降。鑒于以上特點，塑料排水管道在我國正逐漸推廣應(yīng)用。第2頁/共40頁目前在我國應(yīng)用于排水管道工程的塑料管材主要包括硬聚氯乙烯（PVC-U）管、聚乙烯（PE）管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管、增強(qiáng)聚丙烯（FRPP）管，根據(jù)管材及管壁結(jié)構(gòu)的不同其接口形式又分為承插口連接、套環(huán)連接、哈夫件連接、熱熔連接、電熔連接等多種形式，連接形式的不同其密封性亦不盡相同。各生產(chǎn)企業(yè)均有各自的管材生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但僅限于企業(yè)內(nèi)部的產(chǎn)品檢驗，而工程實施以后，目前可以參照執(zhí)行GB50268-2008《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》、DB29-95-2004《混凝土排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》、DB29-155-2006《塑料排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》對管道工程進(jìn)行施工檢驗。第3頁/共40頁此前我院科研人員多年來一直致力于混凝土排水管道與塑料管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定，制定出的《混凝土排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》及《塑料排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》已正在實施中。我們認(rèn)為，在工況環(huán)境不變的情況下，各類排水管道工程的檢驗均可以采用閉氣檢驗方法，采用相同的檢測設(shè)備以及相應(yīng)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)條文，解決工程建設(shè)之急需。第4頁/共40頁標(biāo)準(zhǔn)制定采用的試驗原理、研究方法與天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB29-155-2006、DB29-95-2004的制定基本一致，仍然采用閉水與閉氣對比試驗的原理及方法進(jìn)行試驗研究。同時以美國《PVC管設(shè)計施工手冊》的閉水試驗允許滲水量為依據(jù)，將原閉氣標(biāo)準(zhǔn)DB29-155-2006中的參數(shù)進(jìn)行了擴(kuò)編，新增了D1300～D2200mm十種規(guī)格的閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，使閉氣檢驗范圍擴(kuò)大，等效于國家及行業(yè)現(xiàn)行的排水管道閉水檢驗標(biāo)準(zhǔn)，以GB50268-2008執(zhí)行。第5頁/共40頁管道閉氣檢驗適用范疇混凝土排水管道D300~D2200mm采用標(biāo)準(zhǔn):DB29-95-2004《混凝土排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》、《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268-2008塑料排水管道D200~D2200mm采用標(biāo)準(zhǔn):DB29-155-2006《塑料排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》第6頁/共40頁

國內(nèi)外概況采用閉氣檢驗法檢驗排水管道的施工質(zhì)量，在英國、美國等一些國家均有應(yīng)用。在國內(nèi)，由我院承擔(dān)的建設(shè)部部級課題《混凝土排水管道閉氣檢驗》試驗研究工作，其研究成果《混凝土排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》CECS19:90作為中國工程標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已于1990年頒布執(zhí)行，2004年我院對該標(biāo)準(zhǔn)又重新進(jìn)行了修訂及擴(kuò)編，標(biāo)準(zhǔn)號DB29－95－2004。2005年我院又編制了《塑料排水管道工程閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)》DB29-155-2006，2009年5月又將上述標(biāo)準(zhǔn)并入GB50268-2008，目前正在實施中。多年來經(jīng)全國各地推廣應(yīng)用，由于其方法簡便、省時省工、保證工程質(zhì)量、節(jié)約水資源、不受季節(jié)限制等優(yōu)點，深受建設(shè)、施工、質(zhì)檢部門的好評，其經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益尤為顯著。第7頁/共40頁1.3標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)主要針對D200mm至D2200mm共計二十一種管徑的塑料排水管道進(jìn)行閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)的研究與編制，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《埋地聚乙烯排水管管道工程技術(shù)規(guī)范CECS164：2004及《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技術(shù)規(guī)范》CECS122：2001的允許滲水量參數(shù)為依據(jù)，提出閉氣檢驗新標(biāo)準(zhǔn)的試驗參數(shù)值。其試驗原理、方法與通過建設(shè)部審定的CECS19:90及天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB29-9-2004、DB29-155-2006的試驗原理與方法相同。主要內(nèi)容為：按照閉氣與閉水等效原則，首先制做孔口板，采用新標(biāo)定方法，對孔口進(jìn)行水流量標(biāo)定，確定孔口大小。其次按照確定的管徑規(guī)格進(jìn)行閉氣閉水對比試驗，繪制新的閉氣與閉水試驗對比關(guān)系曲線，找出二者之間的對應(yīng)關(guān)系，從而產(chǎn)生與塑料排水管道閉水檢驗標(biāo)準(zhǔn)等同的閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)。第8頁/共40頁2閉氣檢驗研究方法塑料排水管道工程的檢驗標(biāo)準(zhǔn)的制定，仍可參照以往完成的排水管道的閉氣檢驗方法與標(biāo)準(zhǔn)的制定過程，來確定塑料管道的閉氣檢驗方法、采用的檢測設(shè)備以及檢驗標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。下面將就其具體內(nèi)容做一簡述，同時也對標(biāo)準(zhǔn)制定的特點及創(chuàng)新點進(jìn)行具體論述。第9頁/共40頁2.1排水管道輔設(shè)施工的非嚴(yán)密性原因分析

在工程實際中，對于排水管道滲漏的原因，可以歸納為以下幾方面:1、在管道輔設(shè)施工中，整體的排水管線是由單根管道連接而成，其接口形式有企口、平口、承插口，各種形式的接口在相互連接時會形成不同程度的縫隙,產(chǎn)生滲漏。2、由于不同管徑的管材密度、厚度不同,同一規(guī)格不同廠家生產(chǎn)的管材的質(zhì)量、密實度各不相同，管道滿水后,其滲漏程度亦不相同。3、個別帶有微小裂縫的管材在管道安裝前未被檢測出來而被輔設(shè)在管線上，因管材裂縫的存在，也會產(chǎn)生一定的滲漏。第10頁/共40頁2.2閉氣檢驗的依據(jù)及閉氣檢驗與閉水檢驗等效原理

2.2.1用孔口代替排水管道滲漏縫隙的理論分析

首先從閉水孔口流量公式進(jìn)行分析如果把排水管道的縫隙看成是斷面面積和流量系數(shù)都在變化的孔口，則兩者的乘積在水壓一定時與漏水量是成一定關(guān)系的。也就是說，盡管管道縫隙千變?nèi)f化，而管道縫隙的漏水量卻總是可以依流量大小排列起來，這就是用孔口流出水量代替縫隙漏水量的原理。當(dāng)管道進(jìn)行閉氣試驗時，氣體孔口流量公式為：從公式中可以看出：氣體孔口流量與閉水時水的孔口流量公式形式上是一樣的，因此水的孔口流出水量與氣的孔口排出氣體的性質(zhì)是一致的。因此，我們可以用孔口代替排水管道的縫隙。

第11頁/共40頁2.2.2閉氣檢驗法中壓降與壓降時間的引用

當(dāng)閉氣管道內(nèi)溫度不變，容積為一定值時，管道漏氣量大小僅與氣體壓降值有關(guān)，依據(jù)波意爾—馬略特基本定律，可以寫出：因此在管道閉氣時，其漏氣量可以用測量管道氣體壓降值和壓降時間來代替。其壓降值是通過實驗方法確定為某一限定值，即壓降起止壓力，將氣體壓力在限定值內(nèi)變化所需的時間測定下來，這一測定值為閉氣壓降時間。由于管道閉水試驗是在恒壓水頭條件下，用一定時間內(nèi)滲水量的大小來判斷該段管道是否合格，而管道的閉氣檢驗既不容易保持氣壓的恒定，又難以測量在某一時間內(nèi)漏氣量的多少。因此，不宜采用測量漏氣量的方法來判斷該段管道是否合格。但是管道漏氣勢必造成壓力的下降，而且漏氣量越大，壓降也越快，如果壓降值是固定的，則漏氣量的大小就只與壓降時間有關(guān)系，而壓降值和壓降時間是很容易測定的，因此可以采用壓降時間作為判斷管道是否合格的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。第12頁/共40頁2.2.4閉氣檢驗與閉水檢驗等效性實現(xiàn)為了尋找“閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)”的準(zhǔn)確數(shù)值，在同一條排水管道內(nèi)，采用閉氣和閉水對比試驗的方法，找出閉氣與閉水之間的對應(yīng)關(guān)系。具體做法是用一根質(zhì)量水合格的排水管道，將管道兩端密封后，向管內(nèi)充氣，當(dāng)管道有缺陷縫隙時，將有漏氣現(xiàn)象產(chǎn)生，導(dǎo)致管道內(nèi)氣體產(chǎn)生壓降，記錄一定壓降值所需的壓降時間，這就是閉氣檢驗的主要過程。閉水時，把管道內(nèi)氣體放掉，再灌水，按照閉水試驗規(guī)定，記錄在一定管長及壓力水頭下，單位時間管道縫隙的漏水量，就完成了閉水試驗，通過繪制壓降時間與閉水流量關(guān)系曲線，閉氣與閉水之間即可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系。閉氣閉水試驗參數(shù)對照表孔口面積S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10閉氣壓降時間t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10閉水流量q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10第13頁/共40頁閉水流量與閉氣壓降時間關(guān)系曲線圖中各散點可以回歸出關(guān)于t=F(q)的曲線方程，得到閉水流量與閉氣壓降時間關(guān)系曲線，那么當(dāng)q=標(biāo)準(zhǔn)允許滲水量時求出的t值，即為標(biāo)準(zhǔn)壓降時間，也稱為標(biāo)準(zhǔn)閉氣時間。因此可以看出閉氣檢驗與閉水檢驗具有等效性。第14頁/共40頁2.3孔口流量標(biāo)定

為了使閉氣閉水試驗更加精確嚴(yán)密，我們重新制做了孔口板及孔口流量標(biāo)定裝置，每種規(guī)格均制做了兩個完全相同的孔口板，以便試驗對比使用。同時我們還根據(jù)試驗管徑的不同分別對其進(jìn)行了孔口流量的標(biāo)定，為閉氣閉水對比試驗孔口板的選擇提供了參考依據(jù)?？卓诎鍨閹в?～3個小孔的圓形薄銅板，直徑10mm，厚度0.8mm孔口板第15頁/共40頁經(jīng)過理論推算我們分別求出了滿足滲水量要求的孔口面積的大小，并將其制做成表2.3.1所示按照孔口面積之和從小到大依次排列的14種規(guī)格的孔口板。試驗時，依據(jù)不同管徑允許滲水量及管長的不同，從表2.3.1中選擇能覆蓋其滲水量附近的一組孔口板，作為等效該管徑縫隙的一組孔口，對其進(jìn)行閉氣閉水對比試驗，從中找出閉氣壓降時間與滲水量之間的對應(yīng)關(guān)系。第16頁/共40頁2.3.2孔口流量標(biāo)定裝置及孔口板的標(biāo)定孔口板制做完成后，需要對孔口流量進(jìn)行標(biāo)定。圖為孔口流量標(biāo)定裝置，主要包括：密封試驗箱，恒壓水箱，系列孔口板及孔口組件，電子秤，燒杯，秒表，環(huán)境溫度計，度量尺。第17頁/共40頁圖2.3.2-2孔口標(biāo)定理論值與實驗值比較曲線從圖2.3.2-2孔口標(biāo)定理論值與實驗值比較曲線可以看出，孔口流量的理論值與室內(nèi)實驗值基本一致，相關(guān)系數(shù)R2均在0.98以上，證明孔口板的制作與孔口標(biāo)定是有效的，這一結(jié)論為室外閉氣閉水對比試驗應(yīng)用孔口板代替管道縫隙所進(jìn)行的孔口板的選擇做好了充分準(zhǔn)備。（請參閱表2.3.2-1）第18頁/共40頁2.3.3閉氣閉水試驗孔口板的選擇根據(jù)本項目研究范圍及試驗要求，我們已經(jīng)制作了十四種規(guī)格的孔口板用于代替格試驗管道的滲漏縫隙，見表2.3.1所示。就某一規(guī)格試驗管道而言，要根據(jù)折算管徑后的管長允許滲水量取值范圍，選擇能夠覆蓋這一滲水量范圍的部分孔口板來代替該管道縫隙，進(jìn)行閉氣閉水對比試驗，這就是孔口板的選擇。第19頁/共40頁2.4閉氣試驗與試驗條件的確定

2.4.1閉氣試驗裝置閉氣裝置示意圖第20頁/共40頁閉氣現(xiàn)場試驗裝置第21頁/共40頁2.5閉水試驗與試驗條件的確定

2.5.1閉水試驗裝置閉水裝置示意圖第22頁/共40頁閉水裝置現(xiàn)場試驗第23頁/共40頁2.5.2閉水試驗及試驗條件首先通過恒壓水箱向試驗管道注水，并保證管內(nèi)空氣從排氣管排凈，灌滿水后需要浸泡。根據(jù)試驗管道吸水情況，適當(dāng)?shù)叵蛟囼灩艿纼?nèi)補(bǔ)水，浸泡時間不應(yīng)小于24小時，直致飽和為止。然后將待測孔口置于孔口板安裝位置上旋緊，調(diào)整恒壓水箱水位至規(guī)定高度(表2.5.2-1規(guī)定)，水位恒定后，即可進(jìn)行孔口流量的測試。進(jìn)行閉水試驗時，根據(jù)各管徑標(biāo)準(zhǔn)允許滲水量及試驗管道管長允許滲水量的要求（見表2.2.3及表2.5.3所示），首先選定一組孔口板，對每一孔口重復(fù)3次進(jìn)行水流量測定。操作過程如下：首先給恒壓水箱稱重，記錄恒壓水箱重量；其次將收集孔口出水流量的燒杯置于孔口前方，打開孔口出水節(jié)門，在打開孔口出水節(jié)門的同時開始計時，見圖2.5.1-2所示；經(jīng)過單位時間后，關(guān)閉出水節(jié)門停止計時，稱量燒杯中收集到的水的重量并再次稱量恒壓水箱的重量，將試驗數(shù)據(jù)記錄于表2.5.2-2中。第24頁/共40頁第25頁/共40頁3.5D200mm～D2200mm管徑塑料排水管道閉氣試驗數(shù)據(jù)匯總分析

回歸公式y(tǒng)＝6.9xx為管道直徑（mm）y為閉氣時間（s）第26頁/共40頁管徑DN(mm)閉水試驗閉氣試驗水位允許滲水量（m3/24h·km）管內(nèi)氣體壓力P（Pa）規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)閉氣時間t(min)起點壓力終點壓力200上游管內(nèi)頂以上2米0.922000≥1500113001.38164001.84225002.30286002.76337003.22398003.68449004.145010004.605611005.066112005.526713005.987214006.447815006.908316007.368917007.829518008.2810019008.7410620009.2011121009.66117220010.12123第27頁/共40頁5現(xiàn)場試驗驗證為了結(jié)合工程實際檢驗工作，我們選擇了有代表性的三種規(guī)格的混凝土排水管道在北京的三項工程中分別進(jìn)行了閉氣與閉水的生產(chǎn)性應(yīng)用試驗，取得了預(yù)期效果，現(xiàn)將各試驗結(jié)果匯總并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。第28頁/共40頁其中管道允許氣壓降值為500Pa，這一評價系數(shù)表明其值愈小，漏氣愈小，工程越優(yōu)。同理，我們也可以歸納出閉水檢驗評價系數(shù),評價系數(shù)值越小，管道滲水量越小，工程越優(yōu)。因此可以得出這樣的結(jié)論：在同一排水管道檢測中閉氣檢驗評價系數(shù)與閉水檢驗評價系數(shù)越接近，越說明閉氣檢驗與閉水檢驗的等效性，也就證明了本次新修訂的閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)所確定的壓降時間是正確的。兩種檢驗方法所取得的評價系數(shù)相近，如果排除了檢測中的誤差，其評價系數(shù)更為接近。這也就說明了閉氣檢驗與閉水檢驗的等效性，同時也佐證了我們確定的修編和擴(kuò)編后的閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)的正確性。第29頁/共40頁6混凝土管道與塑料管道閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)之比較從圖6-1可以看出，在GB50268-97閉水檢驗標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中隨著管徑增加，允許的滲水量增加緩慢，也就是說混凝土管道的閉水檢驗標(biāo)準(zhǔn)管徑越大越嚴(yán)格，塑料管道允許滲水量為一條直線。允許滲水量的量值上，也可以看出塑料管道標(biāo)準(zhǔn)要大大嚴(yán)于混凝土標(biāo)準(zhǔn)。圖6-1閉水曲線對比第30頁/共40頁如果以閉氣與閉水等效的思路來分析，在兩種閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)上也應(yīng)有上述同樣的對應(yīng)關(guān)系。圖6-2為兩種閉氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)對比曲線，從圖6-2可以直觀的看到這種對應(yīng)關(guān)系非常明顯。第31頁/共40頁7閉氣檢測設(shè)備第32頁/共40頁第33頁/共40頁閉氣檢驗現(xiàn)場