大口径输水管道安装项目水压试验

大口径输水管道安装项目水压试验

摘要：给排水管道的水压试验是对管道的接口、管材、施工质量的全面检查，也

是工程验收之前必须履行的一个试验项目。本文通过工程实例，详细阐述了水

压试验的方案设计、施工要点及注意事项，可为类似工程提供参考。

关键词：大口径输水管道水压试验

一、工程概况及水压试验技术要求

某工程为南水北调配套输水管道安装工程，全线总长约8Km，试验段长度1000m，管沟深5m，沟内管道两端上部土体挖除1.4m，h=3.6m，管沟两侧1:0.3放坡。根据工程地质勘察报告，该段施工深度内地层为褐黄色粉质粘土，其工程地质技术参数：г=18.5KN/m3，φ=20°，c=19KPa。施工深度范围无地下水。

管道材质为球墨铸铁管道，管径DN1600，设计工作压力0.25MPa，设计试验压力0.5MPa。采用压降法进行压水试验，试验压力下，压力变化幅度不大于

0.03MPa。

二、方案设计

压降法水压试验是主要针对管道安装工序的质量验收，是在现状安装状态下，注水并逐级加压至试验压力后，通过对管道压力变化幅度的连续观测，管道试验压力的衡定时间，判断管道安装质量合格与否。在试验压力下，大型输水管道两端尤其是两侧用于试验的盘承、盘插柔性接口处，会承受强大的水平推力，致使柔性接口逐渐张开，导致试验失败乃至发生安全事故。因此，管道两侧能够提供足够的水平反力，是试验成功的重要保证。水平反力可利用朗肯土压力理论通过计算被动土压力获得。试验段两端为没有开挖的土体，长度均不小于500m。可按照半无限土体考虑。

即：满足F反≥F推墙

F反= Ep*D F推墙= F1-F2

Ep*D≥F1-F2

即：D≥(F1-F2)/ Ep

式中：F反—土体产生的水平总反力

F推墙—试验压力下管道传递给后靠背的水平总推力

D—后靠背宽度

F1—土体产生的水平总反力F2—柔性接口摩擦阻力

1、后靠背承受水平总推力F推墙

F1=0.5MPa×0.8m×0.8m×3.14=1000KN

F2很小，忽略不计。

F推墙≈F1=1000KN

2、土体产生的水平总反力F反

Kp=tg2(45°+20°/2)=2.04 p

K=1.428

Ep=1/2гh2tg2 Kp +2ch p

K=439.905 KN/m。

3、后靠背宽度设计

D≥(F1-F2)/ Ep=1000/439.905=2.273m

安全系数k=1.2，则挡土墙宽度L实际=2.273×1.2=2.73m。

4、后靠背刚度设计

后靠背需垂直，表面光滑，并应具有满足试验的刚度要求。为此，本工程采用厚度10mm的钢板按设计尺寸焊制成长方形箱体，内用C30混凝土浇筑而成。箱体厚度500mm。在千斤顶位置，用20a槽钢并排焊接在铁板上，形成工字型，保证后靠背接收推力的整体性。

5、传力装置设计

后靠背受到管道的水平推力，挤压墙后土体，

使土体产生压缩变形，随着土体压缩变形的增大，

柔性接口会逐渐产生外移，对水压试验产生不利影

响。实践中，常用在管道堵板与后靠背之间设置可

调传力装置，来消除，来补偿这种变形，保持柔性

承插接口相对位移始终处于规范允许范围。螺旋式

千斤顶是常用的可调传力装置。为了将巨大的管道插图1 传力装置

水平推力均匀传递给后靠背，分别在盲板圆周上和圆心位置设置螺旋式千斤顶5台。根据推力大小及中间空间大小选用合适的规格型号。

单台千斤顶承担的推力=1000KN/5=200KN，根据中间空间大小，最大伸长量为300mm，承重320KN型号QL-32的螺旋式千斤顶。:千斤顶与盲板之间设置槽式垫板，以防千斤顶滑脱。见插图1。

6、注水、排水方案设计

本工程输水管道采用DN1600球墨铸铁管，单位长度容积2.01m3，试验段为水平段，长度800m，中间设置排气井一眼，自排气井三通注水，需注水1608m3。

注水设备选用2台200QJ40-78/6潜水泵从附近农用井中取水，约需24小时可将试验段注满清水。试验完毕，就近排入农田浇地。

试验段两侧盲板设置φ25mm排气孔，试验前将管道内气体排净。

7、加压设备、压力计的选择

加压设备选用BW-250型活塞式压力泵加压，管道两侧盲板设置弹簧压力计，压力计精度1.6级，量程1MPa，大于试验压力0.5 MPa的1.5倍，公称直径100mm，使用前进行校正。见水压试验示意图。

三、施工准备

1、试验段管道安装完毕检查合格后，除阀井、三通、弯头等处其他位置分层碾压回填至管道顶以上0.5m。检查支墩、镇墩混凝土强度，应达到设计要求。

2、安装调试管道连侧盲板、后靠背及压力计、排气阀。

3、安装可调传力装置，5个千斤顶均匀加力，使后靠背垂直紧贴在墙后土体上，并对土体产生预压效果。根据后靠背移动情况，在千斤顶后加设垫块，保证水压试验时千斤顶有不少于100mm的预留伸长量。

4、自中间三通向管道连续注水至已满，并注意观察各接口是否漏水。加压泵间断性低档运转，缓慢加压，加速管道内气体溢出。确定气体排净后，补水并用盲板封闭中间三通。

5、充分侵泡不小于24小时。使管道内混凝土衬充分湿润。

四、施工步骤及要点

1、预试验

开启加压泵，将管道内水压缓慢升高，并在管道两侧利用排气阀排气。分级加压至试验压力，每级0.1MPa，每升高一级后稳定15分钟，检查管道接口、配件等处是否有漏水、损坏现象，有漏水和损坏现象应及时停止试验，查明原因并采取相应措施后再恢复试验。升至试验压力后，稳定30分钟，观察弹簧压力计压力是否变化，压力下降要及时补水。

2、主试验

停止注水补压，稳定15分钟，15分钟后，压力下降小于等于0.03MPa时，将试验压力降至工作压力，稳定30分钟，进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格。

五、注意事项

1、传力千斤顶沿圆周均匀设置，安装时均匀给力，最后由现场技术人员进行调整，使几个千斤顶给力均匀，预留行程不小于10cm，给试验过程中留足调整空间。

2、用塑料管连接排气管，将排气所带出的清水引出槽沟。

3、试验过程中，后背顶撑、管道两侧严禁站人，安排专人负责随时观察支墩、阀井、后背及接口情况，并保持一定安全距离。

4、试验过程中，严禁对管身、接口进行修补缺陷，发现问题，做好标记，卸压后进行修补。