城区内大直径供水管道密封性检测检验

2023-01-11李斌

价值工程 2022年36期

0 引言

随着我国城市的发展，城市居民人口不断增长，使得城市内水资源的消耗量也随之增加，原有的供水系统已无法满足居民用水需求，加之部分供水管道建设时间较早，管道腐蚀较为严重，管道漏水甚至涌水的情况时有发生。因此为保证居民的用水需求，城市供水管道敷设也越来越多，管道直径也越来越大，但大直径供水管道所承受的水压力也很大，当其密封性不严时不但产生泄露涌水现象，影响居民正常用水需求，而且泄露的水压力较大，对周边土体产生冲刷，从而影响周边环境安全。在辽西北供水二期工程施工中，由于供水管道直径较大、管道较长且管道穿越主城区，为保证供水管道可以正常工作，防止后续在供水过程中出现泄露等问题，项目部对安装后的管道进行密封性检测检验，确保管道接口质量合格，杜绝因施工质量问题而引起的返工返修，减少了对城市居民用水的影响，同时也对管道施工的相关工艺进行检验，使得其后续施工质量处于可控中。通过对现场安装后的管道进行密封性检测，确保了其密封性符合有关规定，保障了供水管道的安全运行。

1 工程概况

本合同工程位于铁岭市铁岭县、调兵山市境内，包括辽西北供水二期工程的铁岭老城区供水工程和调兵山市供水工程的输水管道工程。铁岭老城区供水工程供水线路起自柴河水库，经6.86km直径DN1200球墨铸铁管和钢管至铁岭净水厂；调兵山市供水工程起自辽西北供水工程调兵山配水站，经10.94km直径DN900的球墨铸铁管和钢管输送至调兵山净水厂。

为检测供水管材衔接处是否密封不漏水，试验段选择在桩号调兵山市供水工程5+533.623～6+403.868段球墨铸铁管直径DN900，其间有144根标准管节，单根上6m，2根短管节，单根长3.125m，管节接口为承插接口，该里程段之间无阀井。

2 水压试验原理及试验总体布置

管道试验应分预试验与主试验两个阶段进行水压试验。

水压试验两端采用法兰盲板封堵，在两端盲板上安装泄水球阀并且各安装一块压力表，首先向注水孔内进行注水，待管内完全注满水后，将排气球阀关闭，然后将注水阀连接升压阀后进行升压注水，当水压试验合格完毕后，通过排水阀将管道内的水排出泄压[1]。

首段水压试验里程调兵山市供水工程5+533.623～6+403.868段，6+403.868端作为进水口，打压端，水压试验布置如图1和图2所示。

图1 水压试验6+403端布置图

图2 水压试验5+533端布置图

3 首段水压试验准备工作

管道试压采用管道试压泵作为压力源。压力表的选择：调兵山供水线路打压试验压力标高为261m，试验段最高端6+403.868端管中心高程H1=74.06822m，试验段最低端5+533.623端管中心高程H2=73.140504m，△H1=261-74.06822=186.93178m，△H2=261-73.140504=187.859496m。

6+403.868 端压力=Ρ水Vg/1m2=103×186.93178×1×1×9.8/1=1831931.444n/m2=1.83MPa

5+533.623 端压力=Ρ水Vg/1m2=103×187.859496×1×1×9.8/1=1841023.061n/m2=1.84MPa

根据计算水压试验压力为1.83MPa/1.84MPa，压力表采用0-2.5MPa压力表，管道两端各设一个压力表。（压力表使用前必须拿到计量局进行校正，并出具证明）。压力表安装高于管中心高程1m，压力表读书为1.82MPa/1.83MPa时管中心压力已达到试验压力，水压试验时根据压力表度数判断是否达到试验压力。

盲板选择由管厂提供的钢制盲板。后背采用原状土加固后背墙，在盲板和后背墙设置4台50t的千斤顶，为保证盲板的力能够均匀的传递到后背墙，防止盲板因受力不均而产生偏移，四个千斤顶需沿管道中心线对称布置。排气阀设置在管道的最高点处，以此确保管道内部气体能够完全排出。

靠背采用预留不开挖沟槽土体作为试压靠背，盲板与钢梁之间的间距采用千斤顶进行调节，千斤顶的施力点为管堵中心和后背中心，施力方向平行于管线轴线方向。若靠背土体开挖断面无法形成垂直断面与盲板之间存在空隙采用三合土（重量比为白灰∶土∶砂子=1∶3∶6）进行空隙的填筑。三合土按重量比1∶3∶6在现场机械拌制；装载机运卸三合土，人工平土。铸铁管道中心线以下分层厚度为200 mm～300mm，夯完两层之后，分层厚度加大到500mm。填土干容重不小于1.8g/cm3。根据本项目所处地质情况，后背布设在原状土后背上，后背墙面必须平直与管道轴线垂直，对于试压后背的长度和宽度，应进行安全核算。

4 后背墙受力计算

计算靠背挡墙的水平推力F：F=P×S

式中F——水平推力，kN；

P——水压试验压强，（1.84MPa）；

S——管道过水面积，=3.1416×0.452=0.636m2。

代入相关数据，求得F=1170.24kN。

后背墙涉及尺寸为4.0m×3.5m，厚度为0.8m，墙体后方为原状粘性土。

被动土压力Ep根据朗金理论土压力公式计算为：

①顶点的被动土压力PpA：PpA=2c×tg（45°+ϕ/2）

式中：Ep——后背墙上的总被动土压力（kN）；

L——后背墙的长度，沿后背受力方向；取0.8m；

b——后背墙的宽度，取4m；

h——后背墙的高度，取3.5m；

γ——后背土体的重力密度，取15.5kN/m3（经验值）；

c——土黏聚力，取20kPa；

ϕ——土壤内摩擦角，取17°。

注：γ、c、ϕ为参考辽西北供水二期工程管道建安工程一标调兵山市供水线路工程地质说明取值。

代入相关数据，求得PpA=2×20×tg（45°+17/2）=54.06kN/m2

②底点的被动土压力PpB：PpB=γhBtg2（45°+ϕ/2）+2c·tg（45°+ϕ/2）

代入相关数据，求得PpB=15.5×3.5×tg2（45°+17/2）+2×20×tg（45°+17/2）=153.136kN/m2

③作用于后背墙上的总被动土压力EP按土压力分布面积乘以墙面宽计算：

Ep=（PpA+PpB）bh/2=0.5×（54.06+153.136）×4×3.5=1450.372kN

④结论：F＜Ep，满足要求。

⑤根据梯形面积形心公式。

形心到下底边的垂直距离hf=h（2a+b）/3×（a+b）=3.5/3×（2×45.06+153.136）/（45.06+153.136）=1.43m。

5 主要试验步骤

5.1 注水与排气

结合工程实际情况，根据进度要求选择水泵型号为4寸潜水泵（80m3/h），配置2台水泵注水，升压是采用150QJ10-250/31-13型水泵进行。开始注水时，灌水进水需从试压管道的进水盲板下方开口端开始注水，排气口需为试压管道的高端部位，确保为最高点进行排气。注水要缓慢进行以免混入空气，管道水流速不超过0.3米/秒。先开排气阀，管道注水时，排气阀门需处于打开状态，使得注入的水将管内气体依次排出，进水管和排气管孔径需＞10cm，以便确保有足够的进水量将管道内部气体完全排出，待管道内部气体完全排出后将排气阀关闭，管道浸泡24小时后才能打压。

5.2 打压阶段

管道试验应分预试验与主试验两个阶段进行水压试验。

5.2.1 预试验阶段

当管道灌水完成且浸泡24h后，重复上述注水排期工序，确保管道内部无残留气体后方可进行打压。首先将管道内外气压调至相等并持续1h。然后关闭所有排气阀，压力缓慢上升，每级0.3MPa，每升一级后稳压不少于10min，将管道内水压缓缓地升至试验压力并持压0.5h，期间如有压力下降可注水补压，但始终小于试验压力，在此期间安排专人检查有无渗漏现象。如有渗漏现象应中止试压，并查明原因采取相应措施后重新组织试压。升压过程中，如发现压力表暨表针摆动、不稳且升压较慢，应重新排气后再升压[2]。

5.2.2 主试验阶段

注水停止后稳压15min；若15min后压力下降值在规定范围内，将试验压力调节到工作压力，稳压0.5h后安排专人检查管道是否漏水，若无漏水则水压试验合格。

水压升至试验压力后开始计时，每当压力下降，应及时向管道内补水，但降压不得大于0.03MPa，使管道试验压力始终保持恒定，延续时间不得少于2h，期间采用水表准确计量出所泄出的水量q，允许渗水量q（L/min·km）为2.9 L/min·km。