姜思寶

（遼寧西北供水有限責(zé)任公司　遼寧　沈陽　110003）

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遼寧省某水電站工程輸水管道水壓試驗研究

姜思寶

（遼寧西北供水有限責(zé)任公司遼寧沈陽110003）

摘要輸水管道水壓試驗是鑒定管道施工質(zhì)量的重要流程，也是后期管道能夠安全、順利使用的保證和前提。文章以遼寧省某水電站輸水管道水壓試驗為例，通過對水壓試驗的分段、流程以及端頭封堵設(shè)計等內(nèi)容進行分析，詳細論述了該水電站輸水管道水壓試驗的技術(shù)和方法。該工程輸水管道水壓試驗取得了良好的成效，不但節(jié)約了工期，而且使得管道施工質(zhì)量達到了預(yù)期的目標(biāo)。文章通過對該項技術(shù)的介紹和總結(jié)，以期為類似工程提供合理有效的試驗經(jīng)驗，供同行參考借鑒。

關(guān)鍵詞水電站；輸水管道；水壓試驗；研究

1　工程概況

遼寧某水電站工程輸水管道布置在某市境內(nèi)，管道全長3000m，直徑為Φ1600mm，采用Q235B型材質(zhì)。工程輸水管道布設(shè)兩條線路，全部為有壓輸水，管道輸水流量為5.36m/s，沿線共布置了15座穿越建筑物，鋼管連接口焊接采用氣體保護焊接的形式，所要求的焊接質(zhì)量等級大于Ⅱ級，端口焊接形式采用“X”型，焊接端口檢測取樣比例大于50%。鋼管所有焊接點全部通過抽樣檢測，其技術(shù)等級及射線透明度以及坡口焊接形式等均符合規(guī)范要求。

2　水壓試驗

試壓前的準(zhǔn)備工作是能否順利進行管道試壓設(shè)計的關(guān)鍵，是管道工程質(zhì)量及試壓試驗安全與否的保證。在進行水壓試驗前，必須對試驗范圍內(nèi)的管道、壓力表及安全閥等設(shè)備進行全面檢查，在保證系統(tǒng)完善合格的情況下方可進行。

2.1水壓試驗設(shè)計

在進行水壓試驗之前，須先編制試驗設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括堵板及后背的設(shè)計，對堵板的安全性能進行檢測與驗算，進水管路及排氣排水孔的設(shè)計，加壓設(shè)備的選擇安裝設(shè)計等，之所以考慮諸多環(huán)節(jié)是為下一步工作做好有效充足的準(zhǔn)備，即試驗段的選擇與安排。

表1　壓力管道水壓試驗的試驗壓力（MPa）

2.1.1管道后背作用力的測算

根據(jù)本電站工程所處地質(zhì)情況，后背墻面必須保持平直且與管道軸線垂直，對于試壓后背的長度、寬度及管道后背作用力，應(yīng)進行安全核算，核算可參考下式：

式中：R—管道對后背的作用力（kN）；

P—試壓管端所承受的壓力（kN）；P1—承插口填料的粘結(jié)力（kN）；

P0—試驗壓力（MPa），取值情況見表1；r—管道內(nèi)徑（m）。

當(dāng)管道的設(shè)計溫度＞試驗溫度時，試驗壓力按照下式計算：

式中：P0—試驗壓力（表壓）；

P—設(shè)計壓力（表壓）（MPa）；

（6）1—試驗溫度下管材的許用應(yīng)力（MPa）；

2.1.2實測滲水量

在水壓試驗進行完畢之后，除了對堵板的安全性能進行測算、評估之外，所測得的管材滲水量必須符合規(guī)定，相關(guān)的規(guī)定詳見表2。

當(dāng)所采用輸水管道的內(nèi)徑不小于上表所列內(nèi)徑時，可以按照下列公式計算所允許的滲水量，計算出結(jié)果后再將其與上表規(guī)定數(shù)字進行比較，如果小于表中數(shù)字，則符合規(guī)定。

（3）采用預(yù)（自）應(yīng)力混凝土管或者是預(yù)（自）應(yīng)力鋼筒混凝土管的情況：

（4）采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土管的情況：q=0.014Di

式中：q—允許滲水量（L/min·km）；

Di—管道內(nèi)徑（mm）；

P—管道的工作壓力（MPa）；

a—溫度—壓力折減系數(shù)，一般情況下試驗水溫應(yīng)在0℃以上，當(dāng)其在0℃～25℃時，a=1；25℃～35℃時，a=0.8；35℃～45℃時，a=0.63。

2.2分段情況及試驗流程

輸水管道必須安裝止回閥，以防止供水管壓力較低時出現(xiàn)的倒灌進而污染水質(zhì)，同時保證管路所有接頭必須嚴(yán)密不漏水。輸水管道水壓試驗分段的基本要求：兩邊取水要靠近水源，而且排水要設(shè)置在方便的地方，分段長度要均勻，必須滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

該工程根據(jù)相關(guān)文件及要求，輸水管道水壓試驗共分為兩段，第一段全長1500m，標(biāo)號為K0+000.00～K1+500.00；第二段全長1500m，標(biāo)號為K1+500.00～K3+000.00，管道名稱分為管道A和管道B兩種。

表2　水壓試驗的允許滲水量試驗表

圖1　輸水管道水壓試驗流程圖

表3　水壓試驗前的浸泡時間參照表

2.3管道充水排氣

這一步驟宜安排在管道試壓前2天～3天進行，在進行充水排氣時先向試壓管道內(nèi)充水將管道浸泡。將事先準(zhǔn)備好的試驗用水沿著管道內(nèi)壁緩緩注入管道，同時打開排氣閥，將管道注滿水后，必須保證管道內(nèi)部壓力小于所規(guī)定的工作壓力，而后充分浸泡，浸泡時間應(yīng)符合表3的規(guī)定。當(dāng)管道底端排出連續(xù)且不帶氣泡的水流時應(yīng)停止充水，隨即關(guān)閉排氣閥。

2.4水壓試驗方法

水壓試驗屬于破壞性試驗，由于過程中存在大量不安全因素，試驗過程具有很大的危險性，因此試驗必須由專業(yè)人士統(tǒng)一指揮，分工明確，后背、支墩、接口以及排氣等特殊環(huán)節(jié)必須進行專業(yè)性檢查，后背必須緊貼后座墻密實，試驗管段不能采用閘閥當(dāng)堵板，且不能放置安全閥、自動排氣閥、消火栓等附件，管件的錨固設(shè)施必須達到設(shè)計強度，未設(shè)置錨固設(shè)施的管件必須采取加固措施，進行檢查確保無誤后方可開展試驗。水壓試驗必須在保證浸泡時間符合規(guī)定的基礎(chǔ)上進行，如無特殊要求，水壓試驗包括升壓、持壓與泄壓三個步驟。

2.4.1分級升壓

升壓時，管道兩端要設(shè)置堵板封口，堵板必須有足夠的強度，以確保升壓過程中堵板不能變形，且與管道接頭處不會漏水。輸水管道水壓試驗正式試壓時分三級進行升壓，每一級升壓過程中都要詳細檢查管道、支墩、接口、端口等有無異響現(xiàn)象發(fā)生，檢查完畢后無任何異響繼續(xù)升壓。水壓試驗壓力升至試驗壓力的一半時，保持恒壓15min，采用壓力表對管道內(nèi)壓力進行觀測，壓力變化在±1%范圍內(nèi)同時無漏水現(xiàn)象發(fā)生時，方可繼續(xù)升壓。升壓過程中，對管道內(nèi)注水的溫度、注水時間以及持續(xù)時間、注水體積、相關(guān)壓力數(shù)據(jù)等進行觀測與記錄，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制管道壓力曲線圖。曲線圖保證直線的情況下，證明管道水壓試驗一切正常，水壓試驗符合設(shè)計及規(guī)范要求；如果升壓過程中曲線圖的曲率變化較大，證明升壓過程中管道內(nèi)還存有空氣，這時要立即進行管道內(nèi)空氣含量的計算，以保證其含量不大于管道總?cè)萘康?.2%。

水壓試驗過程中，后背頂撐及管道兩端不得站人，分級升壓過程中不得對管道、接口進行敲打及修補缺陷，如遇缺陷出現(xiàn)時，應(yīng)作出標(biāo)記，待泄壓后及時進行修補。

2.4.2持壓（穩(wěn)壓）

輸水管道水壓試驗完成后并達到試驗壓力時，停止水壓試驗水泵，將所有的充水水泵及連接管拆開，停止2h并觀察管道內(nèi)壓力的變化，待壓力平穩(wěn)后，便可開始進行管道壓力穩(wěn)壓試驗。穩(wěn)壓時間宜根據(jù)管道實際情況確定，一般為20min，穩(wěn)壓過程中必須對管道試驗壓力變化、水溫等進行觀測，采用記錄儀記錄并繪制成曲線。20min后進行管道外側(cè)及接縫處滲漏檢測，如無滲漏現(xiàn)象則說明水壓試驗合格。

2.4.3泄壓

主試驗階段：在上述預(yù)實驗結(jié)束后，應(yīng)立即將管道泄水降壓，降壓量應(yīng)為試驗壓力的10%～15%，在此期間應(yīng)準(zhǔn)確計量降壓所泄出的水量，按照下式計算。

式中：△Vmax—允許泄出的最大水量；

V—試壓管段總?cè)莘e（L）；

△P—降壓量（MPa）；

EW—水的體積模量，不同水溫下的值可以按照表4取值；

EP—管材彈性模量（MPa），與水溫及試壓時間密切相關(guān)；

en—管材壁厚（m）。

表4　溫度與體積模量的關(guān)系

△V≤△Vmax時，按照正常程序進行作業(yè)，相反若△V＞△Vmax時應(yīng)停止試壓，排出管內(nèi)過量空氣再從預(yù)實驗階段重新開始試驗。

3　結(jié)語

遼寧某水電站輸水管道工程水壓試驗在該工程中取得了非常好的功效，使得大管徑、長管道水壓試驗新技術(shù)得到了推廣，新技術(shù)的使用可以加快管道工程施工進度，確保工程的施工工期，節(jié)約工程成本，整體上提高工程的經(jīng)濟效益。文章通過對該項試驗技術(shù)的闡述和總結(jié)，期望為類似工程施工提供參考和借鑒。陜西水利

參考文獻：

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（責(zé)任編輯：唐紅云）

中圖分類號：TU991

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