左鳳霞 李廷陽 周萬倫

1 工程概況

銅仁市大興水利樞紐工程位于松桃縣境內(nèi)的大梁河中游，工程主要任務(wù)為城鄉(xiāng)生活、工業(yè)和灌溉供水，兼顧發(fā)電等，是綜合利用的水利工程。水庫總庫容為4 672 萬m3，為中型水庫，工程為Ⅲ等中型工程。電站裝機(jī)容量5 MW，輸水工程有3座梯級泵站和輸水線路。

輸水線路包括主輸水線路、農(nóng)村人畜飲水支線、灌溉支線，其中：主輸水線為大口徑球墨鑄鐵管（DN1 200 mm、DN1 600 mm），球墨鑄鐵管主輸水管線長約19 850 m。

本工程輸水管線所屬地區(qū)地形較陡峭，覆蓋層淺，管線主要沿邊坡及山間洼地通過，沿線地形起伏較大，管線附近大部分基巖裸露，基巖面起伏不平。

2 壓水試驗(yàn)的要求及前提條件

2.1 壓水試驗(yàn)管段確定的原則

本工程主輸水線路的球墨鑄鐵管線路較長，工程量大；現(xiàn)場安裝的彎管、管件較多，現(xiàn)場施工條件復(fù)雜，管材生產(chǎn)供貨以及安裝受外界環(huán)境的影響較大；不允許管道有任何滲漏水現(xiàn)象，管道施工質(zhì)量要求較高。為確保管線的運(yùn)行安全，按規(guī)范要求對管線全線分段進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

根據(jù)GB 50268—2008《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求，壓力管道水壓試驗(yàn)段的長度不宜大于1 km，試驗(yàn)段內(nèi)壓力等級相同。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，為便于排水，試驗(yàn)段在管線變坡點(diǎn)時以其最低最高點(diǎn)分界。

2.2 壓水試驗(yàn)的要求

根據(jù)壓力管道壓水試驗(yàn)相關(guān)要求，試驗(yàn)段管道系統(tǒng)按設(shè)計(jì)要求施工完畢，且變形不超過規(guī)定的數(shù)值；接頭安裝正確；管道系統(tǒng)的止推裝置施工到位；各種閥、泵和壓力表校驗(yàn)合格，閥和泵已固定好，壓力表安裝并設(shè)置在管道的最低點(diǎn)。

試驗(yàn)管段不得用閘閥做堵板，需另行做盲板，管線高點(diǎn)開孔處加短管、閘閥，以便注水時排氣。

根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求：管道最小設(shè)計(jì)壓力為1.0 MPa，最大設(shè)計(jì)壓力為1.2 MPa，按照壓力管道試驗(yàn)壓力一般規(guī)定，則為設(shè)計(jì)壓力P+0.5 MPa 計(jì)算，最小試驗(yàn)壓力1.5 MPa，最大試驗(yàn)壓力1.7 MPa。如圖1 所示。

圖1 壓水試驗(yàn)示意圖

2.3 壓水試驗(yàn)的前提條件

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)所有管道均已安裝完畢，并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格，管道兩側(cè)及管頂以上回填土完成。

試驗(yàn)區(qū)管道沿線所有管件的支墩錨固設(shè)施安裝完畢，未設(shè)支墩及錨固設(shè)施的管件應(yīng)采取加固措施。

試驗(yàn)管段所有的敞口應(yīng)堵嚴(yán)，不得有滲水現(xiàn)象。

3 壓水試驗(yàn)方案

3.1 壓水試驗(yàn)設(shè)施及設(shè)備

3.1.1 后背設(shè)計(jì)及計(jì)算

在距離下一個試壓點(diǎn)預(yù)留3～15 m 不安裝管道，制作打壓后背。盲板選用1 200 mm×50 mm 規(guī)格的定制盲板，后背墻面應(yīng)平整，且與管道軸線垂直，后背設(shè)計(jì)采用素混凝土后背墻及鋼管支撐。

后背的壓力驗(yàn)算。

設(shè)計(jì)最大壓力：1.7 MPa。

盲板的面積：π×R2=π×0.62=1.13（m2）。

后背的總推力：1 700×1.13=1921（kN）=192.1 t。

后背墻計(jì)劃混凝土C15 強(qiáng)度：15 MPa>1.7 MPa（根據(jù)計(jì)算C15 混凝土結(jié)構(gòu)不會被破壞）。

每立方米C15混凝土為2.45 t，192.1÷2.45=78.4 m3；在后背無土石方，為全混凝土澆筑方量不低于78.4 m3（后背可根據(jù)現(xiàn)場土石方量，適當(dāng)降低混凝土量）。

根據(jù)以上計(jì)算在后背墻上使用4 個50 t 的千斤頂均勻頂住盲板，使盲板在打壓時不因管道內(nèi)壓力增加而產(chǎn)生管道軸向位移。

3.1.2 壓力表

壓力表采用彈簧壓力計(jì)，精度不小于1.5 級，最大量程為試驗(yàn)壓力的1.3～1.5 倍（根據(jù)設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，K10 級管段的試驗(yàn)壓力為1.5 MPa，K11級管段試驗(yàn)壓力為1.7 MPa），表殼的公稱直徑不小于150 mm，使用前需校正并具有符合規(guī)定的檢定證書。壓力表安裝在試驗(yàn)段下游的端部。

3.1.3 水源

壓水試驗(yàn)所需水源計(jì)劃從沿線管道附近的溝、渠、塘等清水進(jìn)行抽取。

由于本工程管線沿途多為陡坡地形，水資源極其寶貴，盡量重復(fù)利用。即前段試壓后排水作為后段水源，或在中途加壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

灌水水泵選用流量60 m3/h，動力為柴油機(jī)的自吸泵，便于野外施工，從水源點(diǎn)采用多級泵送注水，灌水需18～20 h。溝槽積水用Φ50 mm 潛水泵排除。

3.1.4 堵板制作

按照DN1 200 mm 球墨鑄鐵管法蘭尺寸，一端采用廠家生產(chǎn)的相對應(yīng)的法蘭堵板，一端定制1 塊DN1 200 mm 鋼板制作堵板。在一側(cè)加焊型鋼加強(qiáng)，并按要求焊接2 個帶絲扣的短管，一個加裝閥門作壓力進(jìn)水管，一個安裝壓力表。

3.2 壓水試驗(yàn)的方法

（1）向球墨鑄鐵管內(nèi)緩慢灌水，以免產(chǎn)生水錘，并打開各高處的排氣閥。待水灌滿后，關(guān)閉排氣閥和進(jìn)水閥，進(jìn)行不小于24 h 的浸泡。試壓時采用柴動試壓泵向管內(nèi)注水，壓力需緩慢升高，加到0.5 MPa 時，維持壓力對管道進(jìn)行檢查，無問題時再繼續(xù)加壓至1.0 MPa，再進(jìn)行管道檢查，未發(fā)現(xiàn)泄露時再緩慢加壓至試驗(yàn)壓力1.5 MPa。

（2）在達(dá)到試驗(yàn)壓力后，停止加壓，穩(wěn)壓15 min，當(dāng)15 min 后壓力表的下降值不大于0.03 MPa 時，則將壓力放水降至工作壓力并保持30 min，巡視檢查管體和接頭處無可見滲漏，不滲漏為合格。

（3）若壓力管道需測量滲水量，即在壓力升至試驗(yàn)壓力后，開始計(jì)時120 min，若期間有壓力下降，則及時向管道內(nèi)補(bǔ)水，但最大壓力下降不大于0.03 MPa，保持管道試驗(yàn)壓力恒定，并計(jì)量恒壓時間內(nèi)補(bǔ)入管內(nèi)的水量。

滲水量計(jì)算公式：

式中q——實(shí)測滲水量，L/（min·km）；

W——恒壓時間內(nèi)補(bǔ)入管道的水量，L；

T——開始時間至保持恒壓結(jié)束時間，min；

L——試驗(yàn)管段的長度，m。

當(dāng)恒壓的實(shí)測滲水量小于3.3 L/（min·km）時，則試驗(yàn)管段試驗(yàn)合格。

（4）水壓試驗(yàn)過程中，后背頂端及管道兩端嚴(yán)禁站人。如遇泄漏，不得帶壓修理。待缺陷消除后應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)。試壓工作完畢后，應(yīng)立即將管內(nèi)存水放凈，不得污染環(huán)境。盡快拆除所有的臨時盲板，核對記錄。若接口暫不安裝，應(yīng)妥善封閉。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果，應(yīng)填入《球墨鑄鐵管道系統(tǒng)試驗(yàn)記錄》。

4 資源配置

4.1 設(shè)備及工器具

柴動高壓試壓泵3 臺；自制盲板4 套，壓力等級1.8 MPa；壓力表、泄水閥，排氣閥，減壓閥各2 套，其中各備用1 套；用于后背支撐的鋼板3 塊（1 m×1 m，d=10 mm）；50 t 千斤頂8 臺，用于試驗(yàn)段管與后背墻間連接。

4.2 人員配置

項(xiàng)目部成立專門的管道壓水試驗(yàn)作業(yè)組，配置負(fù)責(zé)人1 名，技術(shù)人員2 名，操作人員5 名，勞務(wù)人員6 名，24 h 作業(yè)直至本段實(shí)驗(yàn)完畢，確保壓水試驗(yàn)圓滿順利完成。

5 壓水試驗(yàn)質(zhì)量及安全保證

5.1 質(zhì)量措施

5.1.1 技術(shù)交底

壓水試驗(yàn)實(shí)施前，首先由項(xiàng)目總工組織有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底，充分了解壓水試驗(yàn)方案的意圖，嚴(yán)格按照壓水試驗(yàn)方案、施工技術(shù)規(guī)范和施工措施組織施工。

試壓前除管口部位外管道兩側(cè)應(yīng)及時回填，上部應(yīng)回填厚度h≥0.5 m 的砂以避免管子移位。

管道灌水應(yīng)從下游緩慢灌入，并在試壓管段的上游管頂處設(shè)排氣閥，將管道內(nèi)氣體排除，試壓要在管道充滿水24 h 后進(jìn)行。

管道試壓時采用的設(shè)備、儀表規(guī)格及其安裝應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，即當(dāng)采用彈簧壓力計(jì)時其精度不小于1.5 級，最大量程宜為試驗(yàn)壓力的1.3～1.5倍，表殼的公稱直徑不小于150 mm，使用前應(yīng)校正，水泵、壓力計(jì)應(yīng)安裝在試驗(yàn)段下游端部與管道軸線相垂直的支管上。

如果管道較長且高差較大，則在確定水壓試驗(yàn)壓力時應(yīng)考慮液體靜壓差。

管道升壓時管內(nèi)的氣體應(yīng)排除，如升壓過程中發(fā)現(xiàn)彈簧壓力計(jì)表針擺動（不穩(wěn)）且升壓較慢時應(yīng)重新排氣后再升壓。

應(yīng)分級升壓，每升一級應(yīng)檢查后背、支墩、管身及接口，當(dāng)無異?，F(xiàn)象時再繼續(xù)升壓。經(jīng)過以上程序進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，當(dāng)壓力升至試驗(yàn)壓力（1.5 MPa）并穩(wěn)壓15 min 后，其壓力降應(yīng)小于0.03 MPa，檢查管口及管身均無滲漏現(xiàn)象，且目測管道無變形，這說明強(qiáng)度試驗(yàn)合格。

5.1.2 準(zhǔn)備工作檢查

壓水試驗(yàn)實(shí)施前，由壓水試驗(yàn)負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)技術(shù)人員按壓水試驗(yàn)方案中的要求對各項(xiàng)準(zhǔn)備工作嚴(yán)格檢查，確保各項(xiàng)工作準(zhǔn)備到位。

5.2 安全注意事項(xiàng)

（1）分級升壓速度應(yīng)與液壓千斤頂?shù)捻斶M(jìn)速度同步進(jìn)行，以防管堵受力不均衡使管體產(chǎn)生移位。

（2）水壓試驗(yàn)過程中后背頂撐、管道兩端嚴(yán)禁站人，離兩管端一定距離應(yīng)設(shè)專人觀察后背、支墩、管身及接口以防發(fā)生事故。

（3）在水壓試驗(yàn)時嚴(yán)禁對管身及接口進(jìn)行修補(bǔ)缺陷，如遇有缺陷時應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后再進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）灌水時水流速度不可太快，防止滯留在管內(nèi)的氣體壓縮而將管道脹裂。