管道静水压试验方案与做法.docx
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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+，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+
320
380
3
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
7300
3
2、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。
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
20
7300
规划
无
3、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m3/s，预留分水口流量为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
7300
20
2）进出口设计水位
管道进口水位按闸前水位减确定，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
总干渠水位
减0.1m
进水池加大水位
进水池最低水位
出口
平顶山新区规划水厂
3）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MPa、MPa、MPa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+）
9#阀（2+）
第二试验段
9#阀（2+）
23#阀（6+）
5、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≤时，管道水压试验取值为，当Pw＞时，管道水压试验取值为Pw+；
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；
第一试验段管道最低点桩号2+高程为；
第二试验段管道最低点桩号4+高程为；
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
（m）
工作压力
Pw
（MPa）
试验压力
（MPa）
计算值
采用值
第一试验段
0+~2+
第二试验段
2+~6+
6、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+）
第二试验段
井水
9#阀井进人孔（2+）
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，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，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
N
Y
N
Y
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；
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
600
第二试验段
22#阀井
600
（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，应立即停止试验，找出原因，采取有关措施后，再重新试压。
5）升至水压试验压力值后稳压2小时。
期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。
6）当试验用允许压力降作为判定合格依据时，最大压降不得大于,进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格；当采用允许渗水量进行最终合格判定依据时，注水补压到试验压力时稳压2小时，当实际渗水量小于允许渗水量min·km时判定合格。
7）检查管道接口、配件等处有无漏水、损坏现象；有漏水、损坏现象时应及时停止试压，查明原因并采取相应措施后重新试压。
8）管道水压试验合格后，应立即利用排空井排水以解除管道内水压力；填写试压记录（见附表），经有关人员签字后归档。
（4）排水
根据试验方案结合工程实际情况，第一试验段可开启6#阀井排空阀门先进行自排，再配置水泵强排至附近的自然沟道内；第二试验段可开启13#、15#阀井排空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。
局部积水采用水泵强排至附近沟道内。
（5）试压作业注意事项
1）两端堵头有足够的抗压应力阻挡水压，堵头后面的试压靠背要稳固。
当采用阀井做靠背时，要复核阀井前后止推设施的安全性，必要时采取相应措施（如增设镇墩）。
2）管内注水时，工作人员24h值班，沿线巡查管线及各种阀门是否工作正常。
管道内灌满水后仍需充足排气至排气孔出水为止。
当试验过程中，出现管压升不上去、管堵损坏、渗漏较大时，应立即停止试验，找出原因，采取有关措施后，方可重新试验。
3）管道渗漏量主要由实验过程的温度变化、管内残留少量空气和混凝土管芯少量的吸水确定，但无论所测渗漏量为多少，所有可见渗水点及接头均视为不合格，应及时修补。
4）水压试验时严禁对管身、接口敲打或修补缺陷，遇有缺陷，作出标记，卸压后修补。
对压力试验期间发现的任何有裂缝或有毛病的管道，无法修补的应予拆除。
5）试验仪表在安装前应进行统一率定。
为安全起见，试验仪表布置应引至地面，以方便观测记录数据。
6）水压试验过程中，后背顶撑、管道两端严禁站人。
三、试验结果
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