基于长输管道试压的安全计算

张永

（中冶京诚工程技术有限公司，天津 300181）

基于长输管道试压的安全计算

张永

（中冶京诚工程技术有限公司，天津 300181）

长输管道试压是管道施工时期必须进行的重要工序，经过试压之后可以检测管道的实际强度及不良情况。文章从温江区供水体系工程管网工程项目中的原水输水管道试压概况及试压原理入手，概述选取合理的试压设备及试压的情况，为管道试压及其试压的安全性提供借鉴。

管道试压；试压原理；安全措施

0 引言

随着我国经济的快速发展，城市人口规模持续扩大，这在一定程度上提高了供水管道工程施工的要求。在多数的供水管道施工中会出现一系列质量问题，会对整个地区的供水造成较大影响。管道试压强度及严密性是管道建设的一部分。只有做好管道的试压试验达到标准，才能暴露管材缺陷及钢管的残余承接力，保障管道的安全运行。

1 工程概况及试压原理

1.1 管道试压工程概况

温江区供水体系工程管网工程项目中的原水输水管道试压。该管道线路总长约为10.75 km,采用双管同槽的设计,计划其最大输水承载力为35万t/d,管径为DN1200 mm,管道整体线路采用球墨铸铁管,特殊地方选取钢管进行施工。该管道试压的工作压力设为0.02～0.092 MPa，管道试压的分段长度不能超过1 km，管道主线路采用洁净无泥沙的水作为试压介质。

1.2 管道试压原理

温江区供水体系工程管网管道试压施工采用分段试压，每段试压的长度不能大于1 km。因此，可以把两处阀门井间长度的1 km当做一个试压段开始试压。依照管道试压的设计要求，各个管道线之间的最大高差不能大于2 m。在试压中把高差设为2 m，进行加压情况下水对盲板压力F的计算。

本次试压采用后坐墙为后靠背，在实际施工中，后坐墙的整体强度必须得到保证，确保不会出现滑移的情况。后坐墙的设计采用直立式砼墙的办法，砼强度设置为C25，此次埋地的深度设置为1.5 m，墙体高度3 m，背后填土3 m。进行浇筑采用原槽浇筑的办法，其基础不要设置在人工回填土之上，应该设置在原状土上面。工程的地下和地面同时进行浇筑，地面的高度设置为1.5 m，采用支模浇筑的办法。砼墙宽度为6 m,以便满足两根管道试压的要求。砼墙顶的厚度及底厚度都设置为2 m。实际施工时根据上述情况，算出该工程砼墙所需的混凝土数值为V=2×3×6=36 m3。浇注完成后，墙背后进行回填，随后展开95%的压实施工，湿密度不能小于20 kN/m3。背墙设计如图1所示。

1.3 试压过程中与墙体相关的验算

1.3.1 验算圆管与墙体接触处墙体的抗剪强度

图1 背墙尺寸的设计简图

圆管与墙体接触处墙体的受剪面积S=3.14× 1.2×1.5=5.652 m2

剪应力R=1 013 000 N/5.652 m2=31 710.753Pa= 0.31 MPa

小于墙体抗剪强度（C25砼为4.2 MPa），故结构安全。

1.3.2 验算墙体与地面线接触处墙体截面抗剪强度

受剪面积S=6×1.5=9 m2

剪应力R=1 013 000 N/9 m2=112 555.6 Pa= 1.1 MPa

小于墙体抗剪强度(4.2 MP)，故结构安全。

1.3.3 抗倾覆验算

（1）验算后背填土过程后背墙的稳定性（图2）

在此过程中，后背墙受主动土压力作用，根据朗金主动土压力计算公式：

图2 填土阶段计算简图

故主动土压力为30×6=180 kN

主动土压力对墙趾的力矩：180×1=180 kN·m

后背墙自重对墙趾产生的力矩：36×2.3×9.8× 1=811.44 kN·m

故填土过程中后背墙安全稳定。

（2）验算试压过程中后背墙的稳定（图3）

在试压压力的作用下，墙后填土受被动土压力作用，根据郎金被动土压力计算公式：

图3 试压阶段计算简图

故被动土压力Pp=270×6=1 620 kN

土压力与墙体自重相对于墙趾的力矩：N1= 1 620×1+36×2.3×1=2 448 kN·m

管道试压产生的压力对墙趾的力矩：N2= 1 013 kN×1.95=1 975 kN·m

N1＞N2,故试压过程中墙体不会发生倾覆。

2 选择合理的试压设备及试压

2.1 注水设备

本次管道试压试验的介质都是选择从排水井中抽上来的洁净水源，各段管道试压的长度为1 km，每根管道的装水量是1 150 m3单根进行试压的时间大于24 h,排水井抽出的水符合管道试压的需求。配备1台ISG80-160低扬程注水泵，DN100 mm单级离心泵，其电机额定功率7.5 kW，扬程13.9 m,流量50 m3/h，用来进行排水井抽水工作。选取柱塞泵，型号为3DK-S柱塞泵，如果排出的压力在70 MPa的时候，其额定排量为54 L/min。选取带远传数字输出的流量计进行计量流量的测试，准确度在0.1%之上。选取过滤能力在1.0 MPa条件下为350 L/s。选取DN100 mm的进水和排气控制阀门。

2.2 试压标准

依照工程设计的规定，试验的压力设定为0.8 MPa，最大的测试压力不能大于管道的最小强度90%。在开始压力试验之前，必须检查各个试管管段的最高点、最低点，各项达到测试高差标准之后，并对试压段的压力值进行核算。

3 管道试压

3.1 测试管道水压强度

在管道试压之前，必须对管道进行注水养护，管道充水养护的时间为24 h。管道养护达到要求后，就可以展开管道水压的测试工作。进行管道试压选择DN50 mm多级离心泵对管道进行加压。升压：先把管内的空气排除干净，如果出现弹簧压力计表针升压很慢、摆动不稳等情况时，必须再次对管道空气进行排除然后升压。升压时要进行分段，其段值设置为0.6～0.7～0.8，每次升压都要把管身、焊接缝及盲板进行细致检查，进行升压之前打开排气阀。水压上升到测试规定的范围后，保持恒压15 min,检查焊接缝、管身没有出现漏水的情况。压力表的数值下落到0.03 MPa之内，这时的管道测试强度满足工程标准，视为合格。

3.2 检测管道严密性

依照该工程的实际工作情况和钢管口径的要求，选用注水法进行测试，规范的渗水量标准设定为3.3 L/min·km。采用注水法测试的步骤：管道的水压上升到测试规定的压力标准之后，工程人员开始进行记录，如果出现压力下降的情况，为保障管道测试压力一直处于恒定状态，要对管道内进行补水，其压降控制在0.03 MPa，时间不能小于2 h。在测量恒压情况的时候补充测试期的总水量W,进而直接从DN40水表上读出来。测试渗水量的公式为：Q=W/（T*L）。其中用Q表示实测管道的渗水量L/min·km；W表示实测管道注入水量L；T表示从开始测量至保持恒压结束时间min；L表示试验管段长度km。严密性测试合格标准为：Q≦3.3 L/ min·km。

3.3 管道减压

在试压工作结束之后，试压的过程获得检查员及工程监理的合格验收，根据每分钟不大于300 kPa的速率进行减压，防止管道出现颤动。在进行减压的时候必须小心谨慎，避免出现水击荷载损害组装管道的情况,降压的时候不要把阀门全部打开，要保持试压段的水处于静压的状态。

4 结语

管道试压是管道安全运行的重要前提，合理的试压技术可以提升管道的质量。管道的强度试压机严密性试压不仅可以消除管道的缺陷，增强安全性，而且可以确保管道的整体严密性。

[1]全海涛.长输管道试压安全性测算[J].油气田地面工程，2013,(10):70-70.

[2]宋源,贺健，张影，等.浅析天然气长输管道试压[J].中国石油和化工标准与质量,2012,33(15):12.

[3]保延新,刘晓飞.大口径PCCP管与钢管混合管道试压技术[J].中国给水排水,2011,27(4):1-4.

作者：张永(1973-)，男，本科，高级工程师，主要研究方向为项目管理。

江苏省建材行业协会管桩分会会长办公会议在苏州召开

2014年7月29日，江苏省建材行业协会管桩分会会长办公会议在苏州召开。分会副会长及单位代表40余人参加了会议。会议由省建材行业协会管桩分会会长杨余明主持，江苏省建材行业协会理事长聂长兰出席会议。会上，鲁照宁副会长通报了江苏省建材行业运行情况，并作2013年分会工作总结和下一步工作意见；参会各单位就目前自身企业发展和2013年经营情况进行交流，商讨如何开展管桩行业自律；会议还讨论通过了分会工作人员调整名单、变更分会名称的建议说明等。杨余明会长因工作地点变动，管桩分会会长改由建华集团姚静波总经理担任。

（黄烨）

Pipeline pressure test is important in the construction period.The actual strength and adverse conditions of pipelines after pressure test can be detected.From the pipeline pressure test profile and pressure test principle of the Wenjiang water supply pipe network engineering project,it expounds the suitable test equipment and pressure test to ensure the safety of pipelines.

pipeline pressure test;pressure test principle;safety measures

�清)（

2014-6-30）