(山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原030002)
山西省東山供水工程關(guān)河支線DN1400PCCP 管道安裝已全部完成并試通水成功,全長32.33 km,沿線布置36 座排氣閥井,9 座排水閥井,4 座檢修閥井。
由于關(guān)河支線試通水已完成,無法采用混凝土作為靠背進行分段水壓試驗。關(guān)河支線關(guān)河泵站蝶閥設(shè)計壓力為1.6 MPa,GH-1# 、GH-5# 檢修蝶閥設(shè)計壓力為1.6MPa,GH-2#、BY1# 檢修蝶閥設(shè)計壓力為1.0 MPa。根據(jù)施工合同文件和規(guī)范要求,水壓試驗壓力為工作壓力+0.3 MPa,不超過沿線各檢修蝶閥設(shè)計壓力,故采用沿線各檢修蝶閥作為后靠背堵板進行水壓試驗。
關(guān)河支線分4 段進行水壓試驗,實驗分段情況如下:
第一段:關(guān)河泵站-GH-1#檢修閥,該段管線長度8.54 km,包括調(diào)壓井、SP 壓力鋼管和PCCP 管。試驗壓力根據(jù)調(diào)壓井最高設(shè)計水位1 062.0 m 進行確定。
第二段:GH-1# 檢修閥-GH-2# 檢修閥,管線長度6.57 km,實驗壓力根據(jù)管線最低點的工作壓力確定。管線最低點工作壓力0.57 MPa,試驗壓力取0.87 MPa。
第三段:GH-2#檢修閥-BY1#檢修閥,管線長度7.77 km,實驗壓力根據(jù)管線最低點的工作壓力確定。管線最低點工作壓力為0.55 MPa,試驗壓力取0.85 MPa。
第四段:BY1# 檢修閥室-調(diào)節(jié)閥室,管線長度9.45 km,實驗壓力根據(jù)管線最低點的工作壓力確定。管線最低點工作壓力為0.49 MPa,試驗壓力取0.79 MPa。
表1 關(guān)河支線水壓實驗各壓力表應(yīng)顯示值計算結(jié)果
水壓實驗壓力表裝在各試驗管段的兩端位置,根據(jù)水頭差計算的各壓力表應(yīng)顯示值結(jié)果見表1。
1)水平推力(閥門壓力)
水壓試驗作用于檢修蝶閥上的水平推力用下式計算:
式中:P——試壓段管端承受的壓力,kN;
PS——試驗壓力,kPa;D——管道內(nèi)徑,m。
試驗壓力取檢修閥室的最大壓力值1.14 MPa,管道內(nèi)徑1.4 m,檢修閥室承受的最大水平推力:P=1.14×103×3.14×1.42/4=1 754.0 kN。
2)摩擦力
關(guān)河支線涉及水壓的閥室包括關(guān)河泵站、GH-1#檢修閥室、GH-2#檢修閥室、GH-5#檢修閥室、BY1#檢修閥室、云竹流量調(diào)節(jié)閥室共計5 座。因流量調(diào)節(jié)閥室能夠提供的豎直方向的重力遠大于檢修閥室,故僅需核算檢修閥室提供的重量能否滿足要求。
檢修閥室C20 混凝土止推墩混凝土澆筑約60 m3,重約140 t,C25 鋼筋混凝土澆筑約260 m3,總重約650 t。檢修閥室提供的摩擦力F=Nμ=(140+650)×9.8×0.45=3 483.9 kN。
3)土壓力
檢修閥室單側(cè)墻體單位長度土壓力用下式計算:
式中:Ea——單位墻長土壓力,kN/m;
γ——填土重度,18KN/m3;
h——填土厚度,4.5 m;
ka——土壓力系數(shù);
φ——填土內(nèi)摩擦角(°),取30°。
經(jīng)計算檢修閥室單側(cè)墻體單位長度土壓力為60.7 kN/m。
檢修閥室墻寬9.2 m,單側(cè)墻體土壓力Fa為558.9 kN。
4)抗滑移驗算
綜上驗算,關(guān)河支線在進行管道水壓試驗時檢修閥室穩(wěn)定可靠。
水壓試驗合格標準的判定依據(jù)有兩種:允許壓力降值和允許滲水量值。允許滲水量值法假定每個接口沿管徑均勻滲漏,滲漏量與管徑、接口數(shù)量成正比,但現(xiàn)在的輸水管道口徑大、輸水線路長,導(dǎo)致計算出的允許滲水量值均偏大,不符合工程要求。因此東山供水工程關(guān)河支線水壓實驗合格標準采用允許壓力降值判定。按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50268-2008)第9.2.10 規(guī)定,允許壓力降值取0.03 MPa。試驗階段,注水補壓完成后,穩(wěn)定15 min;當15 min 后壓力下降不超過0.03 MPa 時,將試驗壓力降至工作壓力并保持恒壓30 min,進行外觀檢查,若無漏水現(xiàn)象,則水壓試驗合格[1]。
管內(nèi)清理、檢查→安裝注水加壓盲板→注水→浸泡→安裝加壓設(shè)備→預(yù)試驗→允許壓力降試驗→允許滲水量試驗→卸壓、排水→臨時裝置拆除[2]。
1)除關(guān)河支線第一段外,其余各段均采取分級打壓,逐步緩慢分級升壓(每級0.2 MPa),每升一級后穩(wěn)壓不少于10 min(為保持壓力,允許向管內(nèi)補水),檢查試驗管段有無漏處,情況正常則繼續(xù)升壓,當壓力表讀數(shù)升至表1中的試驗壓力應(yīng)顯示值時,預(yù)實驗穩(wěn)壓30 min,期間如有壓力下降可注水補壓。每升壓一級,各部位觀測人員應(yīng)記錄實際情況并及時匯報。
2)管道升壓過程中,當發(fā)現(xiàn)壓力表針擺動、不穩(wěn),且升壓較慢時,重新排氣后再升壓。
3)預(yù)實驗完成后,壓力表讀數(shù)達到表1中的試驗壓力應(yīng)顯示值,停止注水補壓,穩(wěn)定15 min,監(jiān)測壓力降,當15 min 后壓力下降不超過0.03 MPa 時,將試驗壓力降至工作壓力,壓力表度數(shù)降至表1中的工作壓力應(yīng)顯示值并保持恒壓30 min。整個試驗期間,每當壓力下降,應(yīng)及時向管道內(nèi)補水,并計量整個恒壓時間內(nèi)補入試驗管段內(nèi)的水量[3]。
根據(jù)現(xiàn)場實際情況,管道注水采用關(guān)河泵站上游來水正充(最優(yōu)方式)、云竹水庫反充及水泵注水三種方式組合進行。
試驗管段內(nèi)注滿水后,應(yīng)在不大于工作壓力條件下充分浸泡不小于72 h,再進行試壓。
水壓試驗時,壓力每升一級,應(yīng)及時采集、記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)。表2為GH-2#檢修閥-BY1#檢修閥段水壓試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)。
水壓實驗驗收合格后,要緩慢打開閥門進行降壓,不能引起顫動,防止產(chǎn)生水錘,同時逐步打開補氣閥,使外界空氣及時補充進管道。
表2 GH-2#檢修閥-BY1#檢修閥段水壓試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)
本次水壓試驗通過打開試壓段內(nèi)排水井中的排水閥進行排水,將管道水放入排水井濕井內(nèi),再由潛水泵抽排至河道,必要時用提前準備好的排水泵在沿線排氣閥井內(nèi)進行抽排,確保管線內(nèi)部水流可順利排出管道。
由GH-2#檢修閥-BY1#檢修閥段水壓實驗監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出,當壓力表讀數(shù)達到表1中的試驗壓力應(yīng)顯示值時,穩(wěn)壓15 min,壓力依舊保持不變,允許壓力降符合規(guī)范要求。
當壓力表讀數(shù)降到工作壓力應(yīng)顯示值時,保持恒壓30 min,未進行管道補水,外觀檢查無漏水現(xiàn)象,水壓試驗合格。