驮英灌区东干渠输水工程PCCP水压试验的方法_邓小飞.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 驮英灌区东干渠输水工程 水压试验的方法邓小飞（中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州）摘 要：在长距离倒虹吸工程预应力钢筒混凝土管安装施工完成后，需对管道进行水压试验，以检验施工安装质量，确保满足管道在后续运行中的使用功能。笔者以广西驮英灌区东干渠输水工程东门倒虹吸为例，对长距离大口径预应力钢筒混凝土管水压试验段划分、分段处堵板和后背设计以及试验压力确定进行论述，详细阐述分段水压试验方法和步骤。试验结果满足规范及设计要求，并有效地检验管道安装质量，为以后类似工程积累经验，具有一定的参考价值。关键词：长距离输水工程；预应力钢筒混凝土管；水压试验；倒虹吸中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：(,):(),:;();工程概述广西驮英灌区东干渠输水工程全长 ，共有倒虹吸 座，其中东门倒虹吸线路总长 ，东门倒虹吸 管道长 ，建筑物的设计级别为 级，设计的合理使用年限为 。设计流量为 ，加大流量为 ，糙率为，管道设计流速为 。倒虹吸由进口渐变段、沉沙池、拦污栅、压力前池、埋管段、出口闸门及出口渐变段组成。埋管段长约 ，管径为 ，工作压力为，其中，镇墩内连接管段、检查井、排气井及排水井内管道采用压力钢管，剩余部分采用的是预应力钢筒混凝土管（）。沿线在上凸部分设置排气阀、下凹部位设置排水阀。钢管管材采用（）镇静钢，钢管直径 ，壁厚度均为 。管道型号为 ，管道符合相关规范要求。收稿日期：；修回日期：作者简介：邓小飞（），男，贵州铜仁人，工程师，主要从事水利水电工程施工工作。：。邓小飞：驮英灌区东干渠输水工程 水压试验的方法 水压试验段划分东门倒虹吸 管道（含倒虹吸进口钢管、倒虹吸出口钢管）桩号为，共计 。和钢管管径均为 ，工作压力为。该倒虹吸预应力钢筒混凝土管试验压力为 ，试压时，需要在试压段前后保留一段土体或混凝土块作为试压后背，水压试验的长度不宜大于 。该倒虹吸长度较长，应分段进行水压试验，因此，东门倒虹吸 水压试验需分两段进行。水压试验时，需在拟进行水压试验段的 管道首、尾两端设置堵板和后背。后背主要采用素混凝土结构，水压试验结束后进行拆除，因此，需要在水压试验分段处预留出混凝土后背的位置。水压试验后背示意图如图 所示。图 水压试验后背示意图 根据现场实际情况，东门倒虹吸水压试验分段处选择在 号镇墩处，桩号为，高程，该处为倒虹吸所经过位置的最低点。在进行倒虹吸水压试验前，需先将 号镇墩连接段钢管切割成 节，分别是两端带有承插口的两节和不带承插口的中间节；同时，对已安装的 号镇墩连接段钢管两侧的 各拆除一节。两次水压试验分段桩号 处为后背预留的空间长度为上游一节 管道长度 号镇墩连接段钢管长度下游一节 管道长度。两段的水压试验施工顺序可根据现场实际情况进行确定。水压试验参数计算 水压试验段水压力差值计算东门倒虹吸水压试验分为两段，其中，第一段水压试验桩号为，试验长度为 ；第二段水压试验桩号为 ，试验长度为 。东门倒虹吸沿线地形起伏，根据设计图纸，管道中心点桩号 处的高程为 ，桩号 处的高程为 （该段最低点），桩号 处的高程为 。根据上述分段情况，分别计算水压力差。）计算桩号 段的水压力差：根据公式 ，其中 ，则有 ）计算桩号 段的水压力差：根据公式 ，其中 ，则有 根据上述计算结果可知，在桩号 与桩号 之间存在 的水压力差，在桩号 与桩号 之间存在 的水压力差。根据设计图纸中的说明“钢筒混凝土管试验压力为 ，试验前，施工单位应编制试验方案，试验时，需要在试压段前后保留一段土体作为试压后背。水压试验的试验长度不宜大于 ，本倒虹吸长度较长，需要在合适的位置进行分段”，因此，在 段进行第一段管道水压试验时，需增设 的水压力，使得在桩号 处的管道试验压力值达到 ，此时在桩号 处的压力为 ；在桩号 段进行第二段管道水压试验时，增设 的水压力可以使得管道试验压力值达到，此时在桩号 处的压力为。水压试验段堵板及后背设计 堵板设计根据现场实际施工情况，在进行两次水压试验时，需分别在试验段桩号、桩号 的两端设置堵板。根据 给水排水管道工程施工及验收规范第 条的技术规范要求，东门倒虹吸水压试验堵板采用 厚厂家定型盲板。后背设计东门倒虹吸首尾两端（桩号 和桩号 红水河 年第 期）处地形为斜坡地，在该处设置后背需沿倒虹吸轴线方向修建斜向施工便道下至倒虹吸基坑底部，中间分段位置桩号 处土方开挖已全部完成。因此，东门倒虹吸 个水压试验段后背无法采用混凝土墩原状土加固后背墙的方式，只能采用全混凝土后背墩的方式。东门倒虹吸在试验段桩号 、桩号 的两端设置后背，均采用 素混凝土后背墙的形式，后背墙面应平整，且与管道轴线垂直，在后背墙上使用机械千斤顶均匀顶住盲板。）后背压力验算。根据公式 ，可推算出 处的后背总推力，具体计算过程如下。在桩号 处的水压力为 ，该桩号处的后背总推力：在桩号 处的水压力为 ，该桩号处的后背总推力：在桩号 处的水压力为 ，该桩号处的后背总推力：）后背混凝土墩尺寸计算。该方案采用 素混凝土墩作为支撑体系，为确保在管道水压试验过程中后背混凝土墩不发生移动，取抗滑系数为。因此，在桩号、处所需要的后背混凝土墩质量分别如下：在桩号 处的后背混凝土墩质量：（）；在桩号 处的后背混凝土墩质量：（）；在桩号 处的后背混凝土墩质量：（）。素混凝土容重取 ，则后背混凝土墩各桩号处所需混凝土方量如下：在 桩 号 处 的 混 凝 土 方 量：；在 桩 号 处 的 混 凝 土 方 量：；在桩号 处的后背混凝土墩方量：。由于东门倒虹吸底板设计开挖尺寸为 ，根据上述所算的后背混凝土墩方量的不同，因此，每处后背混凝土墩的长和高将不同，具体尺寸计算如下：在桩号 处的后背混凝土墩尺寸：（长）（宽）（高）；在桩号 处的后背混凝土墩尺寸：（长）（宽）（高）；在桩号 处的后背混凝土墩尺寸：（长）（宽）（高）。根据上述结果表明，各处后背混凝土墩的尺寸满足管道水压试验的要求。）后背混凝土墩的布置。根据上述计算结果，桩号、处后背混凝土墩的布置示意图如图、图、图 所示。图 桩号 处后背混凝土墩的布置示意图邓小飞：驮英灌区东干渠输水工程 水压试验的方法图 桩号 处后背混凝土墩的布置示意图图 桩号 处后背混凝土墩的布置示意图 ）千斤顶受力计算。根据后背压力验算的结果，考虑到抗滑系数为，且在该方案的水压试验中拟采用 的千斤顶作为支撑体系，则每处所需千斤顶个数具体如下：在桩号 处的千斤顶：；在桩号 处的千斤顶：；在桩号 处的千斤顶：。为了增强抗滑稳定性，拟在后背混凝土基础面按 呈梅花形布置、的插筋，共增设约 根。在打压过程中，为防止因管道内压力增加管道轴向发生位移的情况，千斤顶在堵板上呈梅花形均匀布置，使堵板受力均匀。水压试验堵板及水管布置水压试验堵板及水管布置示意图见图。图 水压试验堵板及水管布置示意图 （图中钢垫板均采用 型钢板；图中注水、进气钢管均采用碳素无缝钢管；千斤顶 底部加垫 厚钢板；东门倒虹吸桩号 处采用 个 千斤 顶，桩号 处采用 个 千斤顶，桩号 处采用 个 千斤顶。）红水河 年第 期 东门倒虹吸水压试验分段处 及钢管安装示意图见图。图 水压试验分段处 及钢管安装示意图 东门倒虹吸两次水压试验完成后，将 素混凝土后背拆除。拆除后对后背 深的齿槽采用级配碎石分层回填至设计开挖面高程，分层回填厚度为 。级配碎石上部按设计图纸回填粗砂垫层。管道安装时，先安装 号镇墩连接段钢管两侧各一节（先安装部分）；安装完成后，再分别安装已切割成三节的 号镇墩连接段钢管中带有承插口的两节钢管（次安装部分）；最后安装 号镇墩连接段钢管中间部分，安装好后将 号镇墩连接段钢管焊接成整体。两道焊缝需经探伤检测合格后方可浇筑镇墩混凝土。水压试验 打压设备组装）在排气端堵板（最高点）设置 排气阀门，排气阀门与 钢管连接，钢管与堵板（钢板）焊接，并在 钢管中部焊接 钢管，钢管与压力表连接，方便打压管道段的气体能够被排出。）进水端堵板下口（最低点）设置 进水钢管作为进水管口，并安装 个 球阀；进水端堵板上口设置 钢管连接压力表，并在该处安装 个 球阀，打压时连接打压泵，并在 钢管中部焊接 钢管连接压力表。压力表测量范围为 ，最小刻度为；管道一端装设 个压力表，压力表在使用前进行率定。注水与排气）现场注水时，应在倒虹吸管道桩号、高程 的最低点开始从下游端（最低端）注水，根据实际水压试验的长度计算出所需要的总用水量。预应力钢筒混凝土管内径为 ，按管道规格计算储水量，两个水压试验段的用水量如下：桩号 段，试验段长 ，则用水量 ；桩号 段，试验段长 ，则用水量 ；两个试验段用水量合计：。）为了便于管道内的空气排出，注水时应从试压管道最低处进水堵板下方开口端的位置进行注水。排气口则设置在试压管道的最高点位置，确保空气能够排出。）在注水时应保证注水速度均匀，注水排气的过程应一次性完成。在注水前，首先打开排气阀，然后在进水端进行注水，注水过程中排气阀严禁关闭，待排气阀的端口有水流出后，继续注水 后方可关闭排气阀门和注水端口。）在水压试验前，先将试验管道注满水，在不大于工作压力的条件下 注水排气完成达到 后才能进行水压试验。水压试验水压试验工艺流程如图 所示。）试验压力。根据设计，桩号 段管道管径为 ，的工作压力、设计压力邓小飞：驮英灌区东干渠输水工程 水压试验的方法图 水压试验工艺流程图及设计试验压力均为 。）预试验阶段。先将 内水压缓缓地升至试验压力并稳压，稳压期间若发现压力下降则需要进行注水补压，补压过程中的压力不得超过试验压力；注意观察和检查管道接口、配件等处有无漏水、损坏现象，若有漏水、损坏现象，应立即停止试压，查明原因并采取相应措施后重新试压。）主试验阶段。停止注水补压，稳定 ；当 后压力下降不超过 ，将试验压力降至工作压力并保持恒压 ，进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格。）管道水压试验应符合以下要求。升压时，压力应缓慢上升。在管线压力达到以前，升压速率不大于 ；在管线压力达到以后，升压速率应小于 。管道升压时，管道的气体应排除；升压过程中，当发现弹簧压力计指针摆动、不稳，且升压缓慢时，应重新排气后再升压。在水压试验过程中应分级升压，每升一级压力时应注意观察后背、支墩、管身及接口是否发生异常现象，并观察 ，未发现异常方可进行下一级的升压。在水压试验过程中，水压试验段两端的后背顶撑和管道附近 范围内严禁站人，防止出现因压力阀脱落砸伤人员事件发生。在水压试验过程中，若发现有缺陷，应及时做好标记，待卸压完成后方可进行缺陷修补，严禁在试验过程中修补缺陷。）水压试验完成后，管线的卸压要缓慢进行，卸压速率不大于 ，并及时会签水压试验报告。）管道水压试验完成后，对所用的混凝土后背进行拆除处理，拆除混凝土采用反铲挖掘机带液压破碎锤破碎，配合自卸车运至弃渣场弃置。试验结果试验过程中对各项数据如实观测，并形成试验检测报告。在进行主试验时，每次恒压时间为。如实记录每段试验压力表上的读数和渗水量，第一段水压试验实测渗水量为 ，第二段水压试验实测渗水量为 。恒压时，管道压力达到 ，而且管道外观和接缝位置均无漏水迹象，说明试验结果满足规范及设计要求。安全保证措施试验前，建立健全安全保障体系。水压试验时，后背 范围内不许站人；由于 为承插管材，因此，水压试验时后背墙必须坚固稳定，不能因压力增大而发生不稳定现象。敞口处应堵严，以防渗水。试验前对 管材插口位置做出标记，重点监视。基坑内作业时注意土壁的稳定性，因水压试验时沟槽回填未全部完成，因此要注意沟槽边坡的稳定，特别是现场地下水位偏高，易造成塌方等重大安全事故，所以要随时观察边坡稳定情况，如发现有裂缝或可能有坍塌的征兆时，要立即撤离现场，并第一时间通知项目负责人，待险情排查后再继续施工。水压试验过程中，一切无关人员一律不得靠近作业面，并配专人负责观察后背、支墩、管身及接口。试验期间，派专人巡视管线，管道两端由专人观察压力表变化情况，发现异常，通过对讲机联系，暂停水压试验，查找原因，正常后，方可重新进行水压试验。（下转第 页）唐 健，吴文倩，黄 馗，等：广西风电出力的时空分布特征及机制分析较强的反调峰特性。）广西风电出力存在较大的波动性，在极端大风、覆冰等天气条件下可能形成风电出力转折下降、风速与出力负相关的特殊情形。未来随着广西风电装机规模的不断扩大，风电出力的时空变化也将演变出不同的分布特征，有待将来风电装机容量继续增加后开展进一步研究。参考文献：张宏，王礼茂，张英卓，等低碳经济背景下中国风力发电跨区并网研究资源科学，（）：刘伟风力发电对环境影响的研究大连：大连海事大学，李恩，张国飞，姚俊超浅析风力发电实现绿色低碳经济的影响中国新通信，（）：谭忠富，鞠立伟中国风电发展综述：历史、现状、趋势及政策华北电力大学学报（社会科学版），（）：中华人民共和国国家发展和改革委员会国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知：发改价格 号（）：国家能源局国家能源局关于 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知：国能发新能 号 （）：陈贞，倪维斗，李政风电特性的初步研究太阳能学报，（）：徐乾耀，康重庆，张宁，等海上风电出力特性及其消纳问题探讨电力系统自动化，（）：姚天亮，吴兴全，李志伟集群风电出力特性评价指标及应用四川电力技术，（）：郭洪芹云南风电出力特性分析及其经济性评价云南电力技术，（）：肖创英，汪宁渤，陟晶，等甘肃酒泉风电出力特性分析电力系统自动化，（）：田年杰，赵倩，姚瑶，等贵州山区风电出力特性研究智能电网（汉斯），（）：，（）：（责任编辑 秦凤荣）（上接第 页）参考文献：赵昕，张晓云，赵明登，等水力学北京：中国电力出版社，水电工程沉沙池设计规范 ：，（）：石雨亮，陆晶，詹义正，等泥沙的水下休止角与干容重计算武汉大学学报（工学版），（）：杨树斌，黄军浅谈沉沙池的布置红水河，（）：（责任编辑 秦凤荣）（上接第 页）结语综上所述，在长距离 进行水压试验时，应根据设计要求、现场实际情况等作全面的分析，制定最佳的试验方案和工艺流程，才能够合理地开展水压试验。通过水压试验，验证了该工程 安装质量满足设计要求，也为后续类似工程提供了宝贵的经验。参考文献：潘中奇，杨丽颖长距离大口径 输水管道水压试验技术应用住宅与房地产，（）：，邵文东，刘锐，郭秀峰浅谈大口径管道分段水压试验方案水利建设与管理，（）：杨晓强长距离大口径输水管道水压试验方法的研究工程技术研究，（）：张志伟大口径球墨铸铁管道水压试验技术研究北京水务，（）：刘万红，王兆祥大口径输水管道的水压试验方法及后靠背设计安装，（）：（责任编辑 秦凤荣）