張建平 肖家勇

（惠州市水電建筑工程有限公司 516001）

1 工程概況

大亞灣引水工程是向中海殼牌石化項目以及大亞灣（國家級）經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)提供II類地表原水的跨流域調(diào)水重點工程。工程取水流量為4.8m3/s，年平均取水量1.445億m3。輸水線路從東江下源泵站起至中海殼牌石化項目止，總長約為54km。管道為并排兩條預(yù)應(yīng)力混凝土管，由2×4307.585m管道（2×D2000）一個單項組成。管道主要采用溝埋式安裝。

管道設(shè)計工作壓力為0.40MPa，執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268—2008）、《水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范》（DL/T5017—2007）。

2 水壓試驗

大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管安裝后，做整體或分段功能性試驗。壓力管道水壓試驗分預(yù)試驗和主試驗階段。

試驗壓力為 1.5p=1.5×0.40MPa=0.6MPa=600kN/m2。

試驗段為樁號S3+910～S4+900，試驗段長900m。

2.1 預(yù)試驗階段

將管道內(nèi)水壓緩緩升至試驗壓力，穩(wěn)壓30min，期間如有壓力下降可注水補(bǔ)壓，但不得高于試驗壓力；試驗過程中以管道接口、配件等處無漏水、損壞及其他異常情況為合格。

2.2 主試驗階段

停止注水補(bǔ)壓，穩(wěn)壓15min，當(dāng)15min后壓力下降不超過允許壓力降數(shù)值時，將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30min，進(jìn)行外觀檢查，若無漏水現(xiàn)象，則水壓試驗合格。

壓力管道允許滲水量執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

在水壓試驗過程中，應(yīng)設(shè)置應(yīng)變計，以記錄變形之讀數(shù)。水壓試驗后，提交記錄滲漏情況及應(yīng)力與應(yīng)變試驗報告給監(jiān)理工程師。

2.3 壓力管道強(qiáng)度及嚴(yán)密性試驗施工程序

試驗施工程序為：堵頭安裝→充水排氣→浸泡→分級升壓→驗收。水壓試驗加壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2.4 管內(nèi)充水排氣和浸泡

管道通水試壓前，管內(nèi)先充水浸泡。浸泡時間：D2000預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管不小于72h。

在管道的最低端和最高端（包括駝峰點）各需設(shè)一排氣孔（閥）。排氣孔（閥）設(shè)在鋼堵頭上。

進(jìn)行正式壓水試驗之前，一般需進(jìn)行多次初步升壓試驗方可將管道內(nèi)氣體排凈。當(dāng)確認(rèn)管道內(nèi)的氣體已排除后才可進(jìn)行正式水壓試驗。管道內(nèi)氣體是否已排除可以從以下3個現(xiàn)象判定：

a.管道內(nèi)充滿水，當(dāng)升壓時，水泵不斷向管道內(nèi)充水但升壓很慢。

b.當(dāng)用水泵向管道內(nèi)充水時，隨著水壓泵柄的上下?lián)u動，彈簧壓力計表針擺動幅度較大且讀數(shù)不穩(wěn)定。

c.管水壓升至80%試驗壓力時，停止升壓，然后，打開連通管道的排氣孔（閥），放水時水柱中帶有“突突”的聲響并噴出許多氣泡。

以上3個現(xiàn)象出現(xiàn)表明管道內(nèi)氣體未排除。應(yīng)重新排氣后再升壓。當(dāng)以上現(xiàn)象消失，而且用水泵充水升壓很快時，即可確認(rèn)氣體已經(jīng)排除。

圖1 水壓試驗加壓系統(tǒng)大樣圖（單位：mm）

2.5 分級升壓試驗

試驗壓力采取1.5倍的工作壓力。管道升壓分三級進(jìn)行（即 0.2 MPa、0.4 MPa和 0.6 MPa），每升一級應(yīng)檢查后背、支墩、管身及接口，當(dāng)無異?，F(xiàn)象時再繼續(xù)升壓。

3 悶頭設(shè)計安裝

水壓試驗的臨時悶頭是試驗成功與否的關(guān)鍵。一般須采用定制的插頭短管或承插頭短管并焊接加肋鋼盲板（20mm厚），后背澆筑混凝土后支墩，見圖2。

圖2 承、插口短管及堵板大樣圖（單位：mm）

4 后背抗力的核算

試驗管段的后背應(yīng)設(shè)在原狀土或人工后背上，后背抗力的核算按被動土壓力理論進(jìn)行，應(yīng)滿足下列條件：

本例后背墻的寬度b≥KR/Ep；安全系數(shù)=1.5；管道蓋堵水壓力傳遞給后背的總推力為

P的作用點應(yīng)位于后背墻的縱向中心線上，其高度位于后背墻水平軸線之下，一般為墻高的1/3～2/5處，見圖 3。

沿后背受力方向的土層厚度大于7m。

設(shè)定支墩后背土為砂性土，忽略其粘聚力；后背墻面平整并與管道軸線垂直。則被動土壓力為

當(dāng)混凝土后支墩尺寸為ahb=1.2m×5.2m×3.2m、其后背填土高為H=5.5m時，則

支墩自重及土壓重為

圖3 后支墩受力圖（單位：mm）

支墩基底產(chǎn)生的摩擦力為

則 R總=（837.2+76.0）×3.2=2922.2 kN

[K]=R總/P=2922.2/1884=1.55，滿足要求。

以上式中p——工作壓力，MPa；

D——蓋堵盲板內(nèi)徑；

γ——土的重力密度，γ=15kN/m3；

φ——后背土體內(nèi)摩擦角，φ≈35°；

H——后背墻高度，m。

5 結(jié)語

大亞灣引水工程水壓試驗進(jìn)行順利并取得成功，驗證了工程的施工質(zhì)量滿足功能性設(shè)計要求。這種大口徑管道水壓試驗方法亦得到中海殼牌石化項目外方工程專家的認(rèn)可。

隨著管道直徑的增大，做水壓試驗變得越加困難，大口徑管道做水壓試驗技術(shù)上存在一定的難度。其技巧及應(yīng)注意事項如下：

a.起初升壓需多次打開連通管道的排氣孔（閥），排出空氣和混水氣泡。此刻進(jìn)行正式水壓試驗所測的滲水量是真實的。

b.試驗過程中加壓時，每升一級檢查一次后背、支墩、管身及接口有無異常。

c.中途管道卸壓后再升壓時，注意須重新緊固千斤頂，以防悶頭和前端的管道位移脫節(jié)。

d.壓力表應(yīng)在管道每端裝一只。靠表處用一閥門控制，接表時應(yīng)把支管內(nèi)的空氣排凈，裝表的支管應(yīng)同水和升壓設(shè)備分開。采用彈簧壓力計時精度不低于1.5級，最大量程宜為試驗壓力的1.3～1.5倍，表殼的直徑不應(yīng)小于150mm。

e.在管道的最高、最低點，包括設(shè)計調(diào)整管道中段出現(xiàn)的駝峰處，一定要設(shè)置打開連通管道的放水節(jié)門，以便排氣。

f.由于管道口徑大、壓力載荷大，采用定制的短管悶頭與預(yù)應(yīng)力混凝土管須采用軟連接。

g.打壓結(jié)束后，應(yīng)先打開上端的排氣孔（閥），然后方可進(jìn)行管道內(nèi)水的排放，以保證安全。