管道静水压试验方案与做法

南水北调供水配套工程管道静水压试验方案与做法李晨鹏（平顶山市水利勘测设计院）李志华（平顶山市南水北调办公室）平顶山市南水北调配套工程12号平顶山市新城区供水线路是河南省南水北调办公室确定的黄河南配套工程第一批管道静水压试验试点，本文以12号平顶山市新城区供水线路为例，采用阀门作为堵板，全线充水，分段式压，较好地解决了管道试压问题，为类似水利工程建设提供了经验和借鉴。一、工程概况1、分水口门12号马庄分水口门位于鲁山县辛集乡马庄村东南总干渠右岸，主要供平顶山市新城区规划水厂用水，年均分配水量7300万m3。口门处总干渠设计桩号为SH(3)20+004.9，设计水位130.179m，加大水位130.827m，渠底高程123.179m。分水口门设计流量3m3/s，最底控制水位129.506m，闸底板高程123.179m。分水口门设计参数见表3.1.1-1。表3.1.1-1总干渠分水口门参数表口门编号口门位置总干渠桩号渠道流量(m3/s)口门流量(m3/s)供水目标设计加大12鲁山县马庄SH(3)20+004.93203803平顶山新区续表3.1.1-1总干渠分水口门参数表口门编号口门位置分配水量(万m3)设计流量(m3/s)设计水位(m)最低水位(m)加大水位(m)闸底高程(m)12鲁山县马庄73003130.179129.506130.827123.1792、供水水厂平顶山市新城区水厂为规划水厂，厂址位于平顶山市新华区西王营村东，设计供水规模20万m3/d，承接南水北调水量7300万m3。厂址附近地势平坦、场地开阔，平均地面高程112.38m。平顶山市新区水厂情况见表3.1.2-1。表3.1.2-1承接南水北调水厂情况口门编号水厂名称位置供水规模(万m3/d)承接南水北调水量(万m3)建设性质建设批复文件厂址地面高程(m)12平顶山新区水厂新华区西王营东207300规划无112.383、输水管道工程1）管道设计流量初设阶段在确定管道流量时，对水厂规模小，口门分配流量大的输水线路在管道进口预留了分水口。12号口门输水管道设计流量为2.6m3/s，预留分水口流量为0.4m3/s。输水管道设计流量见表3.1.3-1。表3.1.3-112号口门输水管道设计流量口门编号输水线路名称输水管线长度(km)年均分配水量(万m3)水厂设计规模(万m3/d)管道设计流量(m3/s)预留分水口流量(m3/s)备注12口门~平顶山新区水厂6.977300202.60.42）进出口设计水位管道进口水位按闸前水位减0.1m确定，对规划水厂，管道出口水位按管顶以上不小于6.0m预留。输水管道进出口设计水位见表3.1.3-2。表3.1.3-2输水管道进、出口设计水位口门编号位置名称地面高程(m)设计水位(m)备注12进口进水池设计水位123.80130.08总干渠水位减0.1m进水池加大水位130.73进水池最低水位129.41出口平顶山新区规划水厂112.38116.263）工程布置输水管线起点位于马庄分水口门出口涵洞末端，终点为平顶山新区规划水厂，线路总长6.97km，设计流量2.6m3/s，采用DN1400PCCP管。输水管线自进水池引水后，向东偏南经马街南、西王营南至焦庄西北规划水厂。沿线共布置穿越工程2座，分别为桩号2+990处钢管穿越郑尧高速、桩号4+770处PCCP管穿越应河；各类阀井23座，其中控制阀、检修阀井7座，空气阀井10座，排空阀井3座，流量计井2座，调流阀空气阀井1座，镇墩24个。4、静水压试验分段静水压试验分段可结合工程总体布置从以下几方面考虑：1）静水压试验分段适应管材压力分段。由于计算各桩号管道压力均不相同，为便于管道生产加工，设计将管道工作压力Pw划分为0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa等压力级别。因此在一个试验段内不能出现两个管材压力级别。2）静水压试验分段适应工程分标试验分段与工程施工分标相对应，责任明确，但应注意在各标段分界点设置堵头，其位置是否合适，若分界点没有合适的堵头位置，标段间应相互协商缩短或延长试验段长度。3）静水压试验分段适应检修分段输水管道沿线每5km左右设一处检修阀，并在大型河道、铁路、公路等穿越工程进出口、支线分水口处也设有检修阀，静水压试验可以检修阀分段，一个试验段内可以有多个检修阀。4）静水压试验分段适应管材分段根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008，当一条管线管道采用多种管材时，宜按不同管材分别进行试验。考虑到12号口门输水管道穿越郑尧高速公路顶管工程采用的钢管总体长度只有125m，占输水管道总体长度比例很小，所以此项试验忽略不计，整条管线均按PCCP材质进行试验。根据12号口门供水工程现场条件，实现全线分段静水压试验，以检修阀作为分段节点，并结合输水管线控制阀、放空阀设置和管材压力等级、水源及排水条件等因素，确定分两段进行。第一段：进口1#检修阀井~郑尧高速9#检修阀井；第二段：郑尧高速9#检修阀井~新城区规划水厂23#检修阀井。详见表3.2.2-1。表3.2.2-112号口门输水管道静水压试验段划分明细表试验段划分起点及桩号终点及桩号试验长度（m）第一试验段1#阀（0+037.434）9#阀（2+914.326）2876.892第二试验段9#阀（2+914.326）23#阀（6+730.765）3816.4395、静水压试验压力1）分段水压试验压力要求①试验压力取值采用豫调建[2013]60号文规定：当管道工作压力Pw≤1.5MPa时，管道水压试验取值为1.2Pw，当Pw＞1.5MPa时，管道水压试验取值为Pw+0.3MPa；②试验压力一般不大于试验段内最不利点管材的设计工作压力；③试验压力不得小于正常运行通过加大流量时的管线内水压力。2）分段水压试验压力数值根据管道设计静水压力，对应试验段选取相应试验压力值。12号口门输水管道进口最高水位为130.73m；第一试验段管道最低点桩号2+914.326高程为114.82m；第二试验段管道最低点桩号4+695.274高程为105.304m；当末端阀门关闭时，各试验段试验压力值见表3.2.3-1。表3.2.3-1各试验段试验压力数值试验段桩号试验长度工作压力Pw试验压力（MPa）（m）(MPa）计算值采用值第一试验段0+037.434~2+914.3262876.8920.160.1920.2第二试验段2+914.326~6+730.7653816.4390.250.300.36、水源、注水口位置及排水路线确定1）水源可选用总干渠水源或地下水水源。考虑到12号口门管线工程目前已施工完毕，而总干渠尚未通水，故选用地下水做试压水源。第一试验段：水源选用12号口门现地管理房院内的机井；第二试验段：水源选择在9#阀井附近的农用机井。2）注水口位置根据12号口门输水管道沿线的地下水情况及管道情况，输水管道管径较大，注水口选择在试验段内的上游高程较高点，利用空气阀进人孔注水不影响冲水时管道排气。第一试验段：注水口设在1#阀井进人孔处；第二试验段：注水口设在9#阀井进人孔处。水源和注水口位置见表3.3.3-1。表3.3.3-1各试验段水源及注水口位置试验段水源注水口第一试验段井水1#阀井进人孔（0+037.434）第二试验段井水9#阀井进人孔（2+914.326）3）排水若试验段内有多个排空阀，可分段开启具有排水条件的排空阀进行自流排水，过阀流速不大于0.3m3/s。对自流不尽的管道积水进行强排，管道底部通过长轴深井泵排不净的少量存水，可放入便携式潜水电泵进行排水。第一试验段：段内有6#阀井为排空阀，可开启阀门先进行自排，再配置水泵强排至附近的自然沟道内；第二试验段：段内有13#、15#阀井为排空阀，可开启阀门以自排为主结合水泵强排，排至附近自然沟道和应河内。二、试验方案1、试验具备条件1）设计方案、实施计划等已完成、批复并完成打压前相关工作。2）工程完工且通过分部验收，重点检查管道接缝处理、管道清理、内防腐完工情况。3）检修阀、控制阀、排空阀、空气阀等阀件设备调试完成，前期相关试验完成。4）水源、加压设备、压力计的选择及安置已完成。压力试验设备必须经过专业检测部门率定的合格的专用设备。5）电源引接及排水疏导路线施工已完成，确保排水出路畅通，排水泵及发电机数量足够。6）试验压力分级及观测制度（观测人员、表格等）已落实。安全监测设施布设完毕，完成初始值测量。7）质量和安全保障措施已制定、落实。8）试验指挥机构成立，分工明确，职责清晰，通讯设施齐备。9）编制应急预案，成立应急小组。10）试验前由设计、设备厂家等专业人员进行试验前技术培训、各岗位培训，熟练掌握操作规程。2、静水压试验步骤和工作流程（1）试验基本步骤试验前准备注水试压结果判定合格泄压排水1）第一段静水压力试验先把1#至9#阀井之间所有排气阀、检修阀、控制阀等阀门打开，试验前准备工作（闸阀启闭、管道清理）排空阀阀门关闭，再把1#、9#阀井处的排气阀、检修阀卸掉，从1#阀井进人孔向管道内注水，全线观察，待水位快到1#、9#阀井进人孔口时，分别用法兰装上装有试压泵、压力表、表弯、三通旋塞阀等的管道。这样在1#、9#阀井处同时各安装有2个压力表，继续向管内注水至压力0.2MPa，观察静水压力情况。2）第二段静水压力试验过程基本同第一静水压力试验过程，只是可先把第一试验段管内的水先直排至第二试验段，能排进去的排，不能排进去用水泵在9#阀井处强排至附近的自然沟道内。当水源充足时，宜采用全线充水分段打压试验比较安全。试验段起始、终端阀井处用法兰装上装有试压泵、压力表、表弯、三通旋塞阀等的管道，具体见图4.2.1-1，其中右侧图片为16号口门禹州输水管线静水压试验压力表。（2）试验工作流程NY注水加压至试验压力值（稳定30min）水压强度试验浸泡（≥72h）检查处理不合格NY图4.2.2-1静水压试验流程图3、静水压试验实施（1）注水试验前各项工作准备就绪，报请现场试验小组验收，经现场试验小组批准后，方可进行管道充水工作。充水水源水质应经相关部门进行化验，各项指标应满足Ⅰ~Ⅲ类不低于Ⅲ类饮用水标准。本方案水源采用打井抽水，在既定阀井处安装流量计，通过DN100的供水管线，控制注水流量，注水流速不大于0.3m/s，以减少余留空气量及水锤压力。充水过程及注意事项：1）充水前必须打开试验段内所有DN250的排气阀；2）充水时，先不安装试压装置，利用管道法兰孔自由注水，待快注满管道时，再安装试压装置，继续注水。充水速度要缓慢，充水时间大于等于72小时，充满水后，用试压泵向管内注水；注水补压至试验压力值（保持恒压2h）水压严密性试验不合格合格合格泄压排水3）管道注水时应将管段内排气阀前半球阀全部打开，进行排气，如排气阀排气不良，或有漏水现象，应及时通知阀件厂家专业人员进行检查、维修，直到满足要求为止。4）充水完成后，关闭注水口及阀门，逐个检查各个阀井及沿线管道是否存在漏水现象。5）每个阀井处安排专人把守，随时开关阀门，确保充水安全。注水相关要素，见表4.3.2-1。表4.3.2-1注水相关要素表试验段注水口试验管段长注水总量（m3）单位注水量（m3/24h）注水时间（天）第一试验段1#阀井2876.8924428.6316007.4第二试验段22#阀井3816.4395874.9516009.8（2）管道浸泡试验管段灌满水后，宜在不大于工作压力条件下充分浸泡后再进行水压试验，浸泡时间不少于72小时。（3）水压试验1）开始水压试验时，先进行预试压，将管道内水压缓缓地升至试验压力，采取逐步缓慢分级升压，每次升压以0.1MPa为宜。2）在加压泵处安装两个压力表，以便复核压力读数，避免错误；管道升压时，管内气体应排除，升压过程中若发现压力计表针摆动、不稳，且升压较慢时，应重新排气后再升压。3）每升一级后稳压不少于15分钟，分级升压过程中，每升一级应检查闸阀、管身、镇墩、阀井及接口，并及时进行安全监测、采集数据，当无异常现象时，再继续升压。4）试验过程中，出现管压升不上去或管堵损坏时，应立即停止