焦作市供水配套工程钢管水压试验施工技术

宁凯乐

(中国水利水电第十一工程局有限公司，郑州 450000)

1 工程概况

本标段为焦作供水配套工程施工2标，管线长约9km，设计输水流量为0.7L/s，管材为DN1000的涂塑复合钢管，管道标准段长度为12m和6m，其他非标准段跟实际地形，由厂家定制。管沟形式为城区段垂直开挖，郊区段放坡开挖，覆土深度3-5m，底部采用粗砂垫层，其他部位原土回填。

2 实验的目的及方法

根据招标文件、相关规范及设计图纸要求，对26号线博爱供水工程施工2标进行静水压力试验，检验管道的材质、强度、安装连接及其他阀件质量等，确保工程质量及运行安全。

3 试验小组建立与分工

1)试验前由建设单位组织召开专题会议，确认各方职责，建立联络机制，保持信息畅通。

2)施工方作为试验的实施单位，主要负责落实试验人员的组织、试验器具的准备、按照批复方案实施水压试验、整理试验数据、提交试验报告等[1]。

4 试验段划分

4.1 试验段选取和划分原则

1)分段原则：充分考虑管线坡降、闸阀及工作井位置、管材压力等级、供排水条件等因素确定。

2)考虑到本工程特点，结合管件阀件安装情况，本标段水压试验段长度取2-4km区段进行。

4.2 试验段划分

本工程试验分三段进行，第一段从起点至27号检修阀井，第二段从27号检修阀井至34号检修阀井，第三段从34号检修阀井至终点。详见表1。

5 焊缝暴露

因标段坐落在城区，管线大部分为垂直开挖，开挖深度大，临近县城主要道路、居民小区及厂区，车流量大，路经人员多，进入汛期雨水丰富，管沟不及时回填安全隐患、质量隐患较大，故本次水压试验将部分管道段(避开管道转角、镇墩、阀井等位置)焊缝暴露，暴露焊缝比例控制约占焊缝总量的20%，以检查焊缝质量及渗漏情况[2]。

6 试验前期准备工作

1)按照批复的水压试验方案，配置各工种作业人员及管理人员，明确分工及各自职责；提前准备满足试验要求的各种打压器具和备用器具。

2)根据批复方案做好技术交底、安全技术交底，设计与设备厂家同时参与；

3)管道内杂物已清理，相关闸阀已封闭或者采取其他措施。

4)注水口位置、排水路线设置。

a)注水水源水质为I-III类，第一试验段水源选用就近的机井；第二段和第三段选用就近市政供水管网取水口(消防栓或其他设施)。

b)注水口位置：根据26号分水口门输水管道情况，注水口宜设置在管道试验段下游，利于充水阶段管道排气。

5)试验压力选取及确定：

试验压力选取及确定原则：根据设计院提供管道设计工作压力计算，详见表3。

7 堵头及后靠背设计

7.1 堵板布置

在试验段首尾两端各设置盲板做堵板，堵板用法兰加橡胶垫片，螺栓与管道连接，充水及补水位置堵板留置注水孔和压力表三通，起点第一节以及终点最后一节管道生产加工时与法兰焊接牢固；在各个检修阀井蝶阀伸缩节位置设置水压试验堵板，法兰、螺栓连接[3]。

7.2 堵板以及法兰、螺栓规格

1)堵板规格：堵板采用与主管道同规格Q345C型钢板，厚度为16.1mm。

2)法兰、螺栓规格：堵板所用法兰、垫片及螺栓规格与图纸设计的检修阀井蝶阀伸缩节的法兰、垫片及螺栓规格相同，满足试验要求。

3)堵板厚度计算：堵板厚度可按以下公式进行计算：

(1)

式中：S为堵板厚度，mm；K为堵板系数，取0.45；DW为堵板内径，mm；P为水压试验最高允许压力，MPa；[σ]为许用应力([σ]20℃=12.4kg/mm2)；η为基本应力修正系数，取1.05；

堵板采用特制钢板或由厂家定做。

经计算：堵板厚度S=0.45×1000×1.66÷(100×12.4×1.05)=16.1mm

4)后背：在阀井镇墩回填土压实度达到设计要求的情况下，借用原有水平镇墩、直管段钢管自重及土重、直管段未挖土体以及阀井止推环作为后背。在管线端头后背墙应进行推力验算，千斤顶须间隔、对称、均匀布设。

8 进水管路、加压管路及设备

试验两端进水管路及加压设备如图1所示，主要包含堵板、注水管路、补水管路、加压泵及压力表等[4]。

图1 进水管路、加压管路及设备设计图

9 静水压试验步骤和工作流程

试验步骤及流程见图2。

图2 试验步骤及流程图

10 静水压试验实施

10.1 注水

1)各项准备工作就绪并经工作小组检查确认后即可开始注水。

2)注水流速不超过规范允许值。

3)充水前检查各排气阀为打开状态。

4)充水过程中和完成后，检查阀件与管线工况良好，无滴水。

5) 注水相关要素，见表4。

液压标定装置是由4台液压千斤顶、1只油箱、1台油泵、1台多通路换向阀以及连接各设备的油管组成，在换向阀上安装1台压力变送器，用于检测千斤顶对秤体所施加的压力。换向阀是1个四路出油，另外四路回油的装置，以保证加载在4个称重传感器上的压力一致[9]。

表4 注水相关要素表

10.2 管道浸泡

试验段注水完成后，先对管线浸泡，浸泡压力控制在工作压力以内，时间不低于72h。

10.3 水压试验

1) 水压应缓慢升至试验压力，本管线试验压力为1.66MP，按照批复方案升压程序，每级升压0.2MP。

2)升压泵处安装两个压力表，两个压力表相互校核，确保读数准确。

3)每级稳压不少于10分钟，过程中检验试验管段、闸阀、接口等有无渗水现象，排查整个管线无渗水可继续升压。

4)升压至1.66MP(试验压力)后，保持压力不变，合格标准为稳压时间和补水量不超过设计图纸规定或者规范要求。

5)其他事项参照规范要求执行。

10.4 排水

根据事先规划的排水方案，将水引排至市政雨污管网或业主指定位置。

10.5 注意事项

1)堵头应采用特制钢板，材质符合要求，或由厂家直接定制，试压前进行力学计算。后靠背应牢固可靠，试验过程中不发生变形和移位。

2)试验过程中，安排专职人员进行管线检查，是否存在渗漏、缺陷等，修补前必须先卸压。

11 质量保证措施

2)严格按照计划试验程序实施，并做好记录。

3)管线内空气尽量排出，保证压力表读数准确。

12 安全保证措施

1)对试验人员进行安全技术交底。

2)试压过程中，做好管沟防护及巡查工作，设置警示标志和警示区域。

3)坑、井周边做好防护措施，防止坠落。

4)事先编制应急预案，储备应急物资，并做好交底，一旦发生突发事件，按照应急预案程序进行处置。

13 结 语

试验结果表明，本标段采用上述方法进行静水压试验，试验分段可行，试验准备充足、试验过程安全、试验方法可靠，试验过程未出现较大异常情况，试验程序及试验结果满足设计及规范要求，对于类似供水工程可提供借鉴与参考。