（山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原030002）

1 工程概況

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。

2 水壓實驗總體規(guī)劃

2.1 試驗條件

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。

2.2 試驗分段及實驗壓力

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。

2.3 檢修閥室穩(wěn)定驗算

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。

2.4 實驗合格標準

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]。

3 實驗方案

3.1 實驗流程

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]。

3.2 實驗方法

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]。

3.3 管道內(nèi)注水

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。

3.4 打壓觀測、數(shù)據(jù)采集

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)。

3.5 卸壓、排水、設(shè)備拆除

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。

4 實驗結(jié)論

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。