张峰水库输水XI标预应力钢筒混凝土管道分段静水压试验

刘 洁

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 试验段概况

张峰水库输水XI标预应力钢筒混凝土管道（PCCP）安装工程采用内衬式PCCP管道输水，管道直径分为DN1600和DN1400两种，全长12.318km。为检验PCCP管道强度及严密性，特进行PCCP管道静水压试验。由于本标段PCCP管道线路较长且全线静水压试验注水量太大，故采取分段静水压试验方法，试验段为T11+379.75～T12+239.7（859.95m），包括12号检查井、2号检修阀室及三个水平镇墩，具体布置见图1PCCP管静水压试验布置图。

图1 PCCP管静水压试验布置图

2 试验段选取原则

1）此段管线土方回填已达到管顶50cm并经监理工程师验收合格。

2）此段管道单个接头3次打压试验及管道接缝砂浆强度均验收合格。

3）此段可利用2号检修阀室排气钢配件排气装置，且此段上下游已验收合格的混凝土镇墩可作为后背。

4）此段中所有阀井机电设备全部安装调试完成并验收合格。

3 试验步骤

3.1 试验程序

试压准备→管道充水、静水→管道升压，强度及严密性试验→管道排水、恢复。

3.2 试压准备

1）清扫管道内部及管道接口。

2）制作堵头并与管道焊接。

依据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》（DL/T5054-1996）堵头壁厚计算如下：

式中：Sc—堵头壁厚，mm；

Di—管道内径，1400mm；

P—设计压力，0.9MPa；

[σ]t—许用应力，[σ]t=300N/mm2；

φ′—与堵头结构有关的系数，1.05；

故堵头制作为带加强筋的两块半径为0.725mm、厚32mm的圆形16MnR容器钢板，一块焊接于T11+379.75处46号水平镇墩钢配件内，一块焊接于T12+239.7处2号检修阀室第一个排气钢配件内。

3）试验器具安装

上游堵头底部安装1个DN100排水阀用于放水。下游堵头预留孔处焊接支管，从2号检修阀室下游排气阀引出，端口接打压泵，支管上安装2个压力表，确保压力值准确。

4）在12号检查井附近开挖水井，提供地下水源，安装2台水泵（备用1台），准备注水。

5）成立专门组织机构，安排操作、监视、巡视、记录人员并备齐通讯设备。

3.3 管道充水、静水

试压准备就绪，经监理工程师批准且业主到达现场后，采用0.5m3/s水泵抽水，从12号检查井口缓慢注水，注水流量不大于0.5m3/s，以利于排尽空气确保试压准确且减少水锤压力，待水注满后，关闭12号检查井阀门。根据《给水排水管道施工及验收规范》（GB50268-97）要求，当管道工作压力大于等于0.1MPa,试验管道不超过1km，管径大于1000mm时，管线在充满水不大于工作压力条件下，充分浸泡72h，使混凝土管芯吸水至全饱和，避免管线加压试验时，因管壁仍在吸水，产生压降造成管线渗漏的假象，同时也可为正确确定裂缝位置提供足够的时间。

3.4 管道升压，强度及严密性试验

根据《给水排水管道施工及验收规范》（GB50268-97）要求，当管道工作压力小于等于0.6MPa时试验压力为工作压力的1.5倍。即本试验段工作压力为0.6MPa，试验压力为0.9mPa。

待管线充水浸泡72h后，打开注水口进行补水，注满后安装好注水口阀门进行充压。充压时每0.2MPa为一级进行加压，加压后保持恒压10min，巡视人员检查管道接口及管身有无破损及漏水现象。经检查每升一级加压后，压力表读数无摆动、不稳及升压较慢现象，管身也无漏水现象。加压至试验压力0.9mPa后，恒压10min，检查管道强度。本试验在检验管道强度时，实际加压至0.91MPa，因为一般情况下管道有渗水，当水压升到试验压力后在10min内压力恒定，管道的强度试验是为保证管道在特殊情况下（如水锤）仍处于安全运行状态而采取的一种检验方法，因此试验过程中，只要压力始终不低于所要求的试验压力，就能保证管道的正常使用。所以在实际操作时，将水压增加0.01MPa，使它始终大于或等于试验压力，从而保证管道达到设计的强度标准。0.9MPa恒压10min检验管道强度后，继续保持压力达到2h，检验管道的严密性。本试验采取注水法进行，即在2h内，压力表读数下降时，对管道内进行补水，补水人员用10L量筒灌水后缓慢注水，记录每次注水量Qi。2h后，统计总渗水量根据《混凝土压力管道手册》标准，水压试验允许补水量为1L/mm/km/24h(升/毫米内径/千米/24小时)。本试验允许补水量为Q允=1×1400×859.95/1000×2/24=100.33L。

3.5 管道排水、恢复

试压工作全部完成后，打压泵开始卸压，待压力表指示没有压力后可开始排水。排水人员从11号检查井孔进入到达46号水平镇墩堵头处，打开底部DN100排水阀后迅速原路返回撤离到地面，然后打开13号排水阀井阀门，把水抽排出地面。管内充水全部放完后，拆除堵头，对管道进行通水冲洗，试验人员取样化验出水口处水浊度、色度达到与进水口处冲洗水的浊度、色度相同。

4 试验结论

1）试验压力0.9MPa下，恒压10min内管线接口、管身无破损及漏水现象，本标段管道强度试验合格。

2）试验压力0.9MPa下，恒压2h内补水3次，补水总量42L，小于允许补水量100.33L，管道严密性试验合格。

5 结束语

压力管道水压试验分为接头水压试验、分段水压试验及全线水压试验。接头水压试验只检验管道的严密性，而分段水压试验和全线水压试验还能检验管道强度。分段水压试验和全线水压试验用水量较大，对后背承载能力要求高，并且需制作堵头、加固后背，同时需要对管道注水并配备复杂的充水设备，这给工程验收造成不便且费用较高，特别是在缺少水源的地方，水压试验更是不便。再者分段水压试验也有局限性和特殊性，1km以内管道性能不能完全代表全线管道性能。因此，笔者认为加强并改进PCCP管厂家强度生产标准和安装后严格进行管件单个接头3次打压试验，可较好解决一般管道验收中水压试验存在的问题，使试验变得可靠而简单易行，并且费用低廉。