□張 輝 □陳占柱 □蘇陽旭 □汝會通 □王 紅

（中國水利水電第十一工程局有限公司）

PCCP管道靜水壓試驗是竣工驗收之前必須履行的一個試驗項目，通過水壓試驗來驗證管道各個部件在正常運(yùn)行工況下的管道強(qiáng)度及封閉狀況。國內(nèi)外大多工程在竣工驗收前只對管道接頭、獨立分段進(jìn)行了水壓試驗驗證，而南水北調(diào)北京段PCCP工程利用檢修閥作為堵板、連通井鎮(zhèn)墩作為靠背，連通井處排氣閥作為充水位置，采取全線充水、分段打壓，不僅對管道強(qiáng)度和封閉狀況進(jìn)行了驗證，還對工程設(shè)計、施工安裝進(jìn)行了綜合驗證，也演練了排水人員素質(zhì)及設(shè)備性能、并為大口徑管道結(jié)構(gòu)安全與質(zhì)量的研究提供了依據(jù)。

1.水壓試驗簡介

南水北調(diào)北京段PCCP管道受距離長、管徑大，水源、工期、靠背工程等條件限制，在實際工程施工中，不適宜采用<1.0km分段水壓試驗，經(jīng)過參加各方共同努力，多位專家論證，對水壓設(shè)計方案進(jìn)行多次論證，決定采用在全線管道逐個接頭水壓試驗的基礎(chǔ)上，采取長距離（>1km）的分段方法，全線分四段進(jìn)行水壓試驗。

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

對PCCP壓力輸水管道工程中的管道、接頭、管件、閥件及鎮(zhèn)墩、連通、分水口等附屬建筑物設(shè)計、施工、安裝階段的質(zhì)量進(jìn)行綜合檢驗。

通過管道水壓試驗，驗證管道及各附屬建筑物在正常運(yùn)行工況下的管道強(qiáng)度及水封嚴(yán)密性。

1.2 試驗內(nèi)容

PCCP管道水壓試驗包括：打壓準(zhǔn)備、PCCP管道充水、沿線檢查、分段試驗、打壓、數(shù)據(jù)采集、打壓設(shè)備拆除、水壓試驗完工驗收等。

1.3 試驗方法

每個試驗段采用分級升壓（每級0.1 MPa），每升一級后穩(wěn)壓≥10分鐘（為保持壓力，允許向管內(nèi)補(bǔ)水），檢查試驗管段有無滲漏點，情況正常時方可繼續(xù)升壓。水壓升至試驗壓力后開始記時。每當(dāng)壓力下降，及時向管道內(nèi)補(bǔ)水，但降壓≤0.03 MPa，使管道試驗壓力始終保持恒定，延續(xù)時間≥2 h，并計量恒壓時間內(nèi)補(bǔ)入試驗管段內(nèi)的水量。

2.PCCP靜水壓施工流程

試驗步驟：條件具備→關(guān)閉兩端檢修閥→開啟連通閥→管道水壓試驗

工藝流程見圖1。

3.PCCP靜水壓施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

水源、加壓設(shè)備、壓力計的選擇及安裝完成。壓力試驗設(shè)備必須是經(jīng)過專業(yè)檢測部門率定的合格的專用設(shè)備，必須設(shè)置單向逆止閥，壓水時能夠保證水壓的穩(wěn)定。引接的電源及排水疏導(dǎo)路線施工完成，確保排水出路暢通，排水泵及發(fā)電機(jī)數(shù)量足夠。試驗壓力分級及觀測制度（觀測人員、表格等）落實到位。安全監(jiān)測設(shè)施布設(shè)完畢，完成初始值測量。對試壓設(shè)備、壓力表、連接管、排氣管、進(jìn)水管及管件進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保系統(tǒng)的嚴(yán)密性。對試驗管道的彎頭及三通等處的支撐牢固度進(jìn)行詳細(xì)檢查。安裝測量：打壓設(shè)備安裝完畢后，測量出壓力表中心高程H，進(jìn)行壓力換算；壓力換算：根據(jù)壓力表中心高程H和設(shè)計要求的試驗水位124.2 m，換算出設(shè)計試驗壓力，設(shè)計試驗壓力=(124.2-H)/100（單位：MPa）；對安全監(jiān)測點進(jìn)行水準(zhǔn)基點校核，并進(jìn)行控制點加密；對連通壓力傳感器進(jìn)行修復(fù)。質(zhì)量和安全保證措施、應(yīng)急預(yù)案制定、落實。

3.2 靜水壓試驗組織機(jī)構(gòu)

圖1 工藝流程框圖

成立以項目經(jīng)理為首的水壓試驗領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)水壓試驗的組織實施工作，下設(shè)6個小組，并明確各小組職能。

打壓組：負(fù)責(zé)啟動及關(guān)閉加壓泵及對壓力表讀數(shù)；看護(hù)組：負(fù)責(zé)在升壓過程中閥件的看護(hù)；巡查組：負(fù)責(zé)對沿線建筑物進(jìn)行巡查；檢修組：負(fù)責(zé)處理在打壓過程中閥件可能出現(xiàn)的問題；數(shù)據(jù)采集分析組：負(fù)責(zé)對打壓過程中數(shù)據(jù)的采集和最后對數(shù)據(jù)分析；后勤保障組：負(fù)責(zé)水壓試驗人員的生活和后勤服務(wù)等問題。

3.3 充水

靜水壓試驗采用附近管線的水源進(jìn)行PCCP管道充水，關(guān)閉泵站出口檢修閥、1#連通井上、下游蝶閥，開啟張坊～南水北調(diào)連接站左右線調(diào)節(jié)閥進(jìn)行充水，充水過程中控制單線充水流量＜0.2 m3/s，當(dāng)調(diào)壓池水位達(dá)到60.0 m時停止補(bǔ)水。

充水過程中，巡查人員查看沿線排氣閥、排空井、連通井工作是否正常，有無地表滲水、變形現(xiàn)象，同時對重點部位進(jìn)行監(jiān)測。

3.4 打壓設(shè)備安裝

采用2臺電動試壓泵（規(guī)格：Q=33 m3/h、揚(yáng)程1.0 MPa、功率15 kW），并配備DN100、DN50連接鋼管，DN100蝶閥，DN100逆止閥，DN100球閥，DN50排氣閥，DN100水表，指針壓力表（0～1.6 MPa）等，水壓試驗設(shè)備安裝示意圖見圖2。

圖2 水壓試驗設(shè)備安裝示意圖

3.5 閥門啟閉順序

由打壓總指揮下達(dá)命令，關(guān)閉泵檢修閥、連通井上、下游蝶閥（1#、2#、3#、4#蝶閥）。開啟連通井中間連通閥（5#、6#蝶閥），做好打壓前最后的準(zhǔn)備工作。

3.6 打壓泵加壓

采取分級打壓，逐步分級升壓（每級0.1 MPa），每升一級后穩(wěn)壓≥10分鐘（為保持壓力，及時向管內(nèi)補(bǔ)水）；檢驗試驗管段有無漏處及采集相關(guān)數(shù)據(jù)，情況正常則繼續(xù)升壓，當(dāng)壓力升至設(shè)計試驗壓力時停止加壓。

每升級一次壓力后，進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集工作。如出現(xiàn)閥件漏水、地表滲水等異常情況，由搶修組及有關(guān)人員進(jìn)行處理，如情況正常則繼續(xù)升壓。

3.7 監(jiān)測制度

打壓過程中由閥井看護(hù)組、巡查組及安全監(jiān)測組人員對各種閥件及構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測，在打壓期間，根據(jù)逐步分級升壓（每級0.1 MPa），每升一級后穩(wěn)壓10 min內(nèi)，對以下項目進(jìn)行監(jiān)測：

3.7.1 閥件監(jiān)測項目

排氣閥檢驗：排氣狀況及嚴(yán)密性。監(jiān)測方法：打壓過程中，注意觀測閥件連接部、閥門處等，看是否存在滲水現(xiàn)象。排空閥檢驗：檢驗密封性能。監(jiān)測方法：注意觀測閥件連接部、閥門處等，看是否存在滲水現(xiàn)象。連通閥：檢驗密閉性能。

3.7.2 地表滲水、變性及異常監(jiān)測項目

進(jìn)行裂縫處理過的管道段；出現(xiàn)過打壓不合格的管道接頭部位；本試驗段鎮(zhèn)墩、閥井、跨路等建筑物。

3.7.3 安全監(jiān)測

打壓期間穩(wěn)壓后10 min內(nèi)，在1#連通井壓力計處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。鎮(zhèn)鐓結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定監(jiān)測：結(jié)構(gòu)監(jiān)測：在試驗壓力穩(wěn)定2 h內(nèi)對應(yīng)監(jiān)測并采集3套數(shù)據(jù)；監(jiān)測內(nèi)容包括:土壓力分布、混凝土鎮(zhèn)鐓應(yīng)變、鎮(zhèn)鐓鋼筋應(yīng)力；穩(wěn)定監(jiān)測：每升一級后穩(wěn)壓后10 min內(nèi)，對應(yīng)進(jìn)行檢測并采集數(shù)據(jù)；監(jiān)測內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)與PCCP間縫隙、鎮(zhèn)鐓沉降及位移。

3.8 排水、卸壓、拆除打壓設(shè)備

逐步緩慢卸除管道內(nèi)的水壓力，卸壓完畢后立即進(jìn)行排水工作，并拆除打壓設(shè)備，完成打壓工作。開啟連通井蝶閥，使PCCP管道正常運(yùn)行。靜水壓試驗完成后，及時上報打壓成果；設(shè)備及試驗人員有序退場，恢復(fù)試驗用地。

4.水壓試驗成果

4.1 水壓試驗結(jié)果判定要求

水壓試驗采用水量補(bǔ)償進(jìn)行實際滲水量測定。按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268-2008要求，水壓試驗時不得有漏水現(xiàn)象，且當(dāng)每公里每分鐘補(bǔ)償水量<8.85 L即為合格。

4.2 水壓試驗成果整理方法

管道密封性試驗時，不得有漏水現(xiàn)象，且實測滲水量應(yīng)≤允許滲水量。

實測滲水量應(yīng)按下式計算：

式中：q—實測滲水量（L/（min·m）；W—恒壓時間內(nèi)補(bǔ)入管道的水量（L）；T—從開始計時至保持恒壓結(jié)束的時間（min）；L—試驗管段的長度（m）；以第一試驗段為例：試驗段2 h恒壓時間內(nèi)共補(bǔ)水232 L，根據(jù)以上公式算出實測滲水量為0.167 L/(min·km)。

允許滲水量按下列公式計算：

式中：Q—允許滲水量（L/（min·km））；D—管道內(nèi)徑（mm）。根據(jù)以上公式第一試驗段的允許滲水量為8.85L/（min·km）。因為實測滲水量遠(yuǎn)小于允許滲水量，所以靜水壓試驗是合格的，并按以上標(biāo)準(zhǔn)對其它試驗段進(jìn)行檢驗。

5.質(zhì)量和安全保證措施

5.1 水壓試驗質(zhì)量控制措施

5.1.1 打壓準(zhǔn)備的質(zhì)量控制

水壓試驗有關(guān)材料向監(jiān)理報驗，并獲得批復(fù)。管道水壓試驗實施方案及看護(hù)方案提前報送監(jiān)理審批。做好水壓試驗可能出現(xiàn)險情的應(yīng)急預(yù)案。打壓技術(shù)準(zhǔn)備到位，各種施工設(shè)備配合到位，完善各種施工準(zhǔn)備。打壓設(shè)備安裝完成后進(jìn)行調(diào)試，確保打壓設(shè)備運(yùn)行良好。

5.1.2 水壓試驗過程質(zhì)量控制

水壓試驗過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計要求和施工方案進(jìn)行操作，確保打壓施工質(zhì)量。另外，打壓過程中各小組成員及時溝通，保證通訊順暢，確保水壓試驗順利進(jìn)行。

5.1.3 水壓試驗結(jié)果質(zhì)量控制

水壓試驗完畢后，及時整理水壓試驗成果報告，對水壓試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，為以后的大型PCCP靜水壓試驗提供經(jīng)驗。

5.2 水壓試驗安全控制措施

加強(qiáng)施工人員的安全培訓(xùn)，形成嚴(yán)格的管理機(jī)制，遇到問題時及時報告，確保問題得到及時解決。嚴(yán)格執(zhí)行水壓試驗操作步驟，每項試驗前均確保具備試驗條件。水壓試驗過程中，由專人現(xiàn)場值班負(fù)責(zé)安全工作，指導(dǎo)施工人員安全作業(yè)。水壓試驗過程中，嚴(yán)禁后背支撐、管道兩端人員停留。水壓試驗時嚴(yán)禁對管身、接口敲打或修補(bǔ)缺陷。遇有缺陷，作出標(biāo)記，卸壓后修補(bǔ)。打壓過程中，加強(qiáng)現(xiàn)場排氣閥、排空井、連通井、末端閥井和管道沿線的看護(hù)工作，有問題及時發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后及時處理，避免安全問題的產(chǎn)生。

6.結(jié)語

在全線管道逐個接頭水壓試驗、全線閉水試驗基礎(chǔ)上，采取對供水影響小的“利用閥件部分段水壓試驗”是合理的、可行的。

利用閥件部分段水壓試驗施工簡單，不存在棄水問題，投資省，工期短，符合工程實際情況，可操作性強(qiáng)。