惠州市大亚湾引水工程管道水压试验方法

张建平 肖家勇

（惠州市水电建筑工程有限公司 516001）

1 工程概况

大亚湾引水工程是向中海壳牌石化项目以及大亚湾（国家级）经济技术开发区提供II类地表原水的跨流域调水重点工程。工程取水流量为4.8m3/s，年平均取水量1.445亿m3。输水线路从东江下源泵站起至中海壳牌石化项目止，总长约为54km。管道为并排两条预应力混凝土管，由2×4307.585m管道（2×D2000）一个单项组成。管道主要采用沟埋式安装。

管道设计工作压力为0.40MPa，执行规范标准为《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）、《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017—2007）。

2 水压试验

大口径预应力钢筋混凝土管安装后，做整体或分段功能性试验。压力管道水压试验分预试验和主试验阶段。

试验压力为 1.5p=1.5×0.40MPa=0.6MPa=600kN/m2。

试验段为桩号S3+910～S4+900，试验段长900m。

2.1 预试验阶段

将管道内水压缓缓升至试验压力，稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力；试验过程中以管道接口、配件等处无漏水、损坏及其他异常情况为合格。

2.2 主试验阶段

停止注水补压，稳压15min，当15min后压力下降不超过允许压力降数值时，将试验压力降至工作压力并保持恒压30min，进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格。

压力管道允许渗水量执行现行规范标准。

在水压试验过程中，应设置应变计，以记录变形之读数。水压试验后，提交记录渗漏情况及应力与应变试验报告给监理工程师。

2.3 压力管道强度及严密性试验施工程序

试验施工程序为：堵头安装→充水排气→浸泡→分级升压→验收。水压试验加压系统结构见图1。

2.4 管内充水排气和浸泡

管道通水试压前，管内先充水浸泡。浸泡时间：D2000预应力钢筋混凝土管不小于72h。

在管道的最低端和最高端（包括驼峰点）各需设一排气孔（阀）。排气孔（阀）设在钢堵头上。

进行正式压水试验之前，一般需进行多次初步升压试验方可将管道内气体排净。当确认管道内的气体已排除后才可进行正式水压试验。管道内气体是否已排除可以从以下3个现象判定：

a.管道内充满水，当升压时，水泵不断向管道内充水但升压很慢。

b.当用水泵向管道内充水时，随着水压泵柄的上下摇动，弹簧压力计表针摆动幅度较大且读数不稳定。

c.管水压升至80%试验压力时，停止升压，然后，打开连通管道的排气孔（阀），放水时水柱中带有“突突”的声响并喷出许多气泡。

以上3个现象出现表明管道内气体未排除。应重新排气后再升压。当以上现象消失，而且用水泵充水升压很快时，即可确认气体已经排除。

图1 水压试验加压系统大样图（单位：mm）

2.5 分级升压试验

试验压力采取1.5倍的工作压力。管道升压分三级进行（即 0.2 MPa、0.4 MPa和 0.6 MPa），每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，当无异常现象时再继续升压。

3 闷头设计安装

水压试验的临时闷头是试验成功与否的关键。一般须采用定制的插头短管或承插头短管并焊接加肋钢盲板（20mm厚），后背浇筑混凝土后支墩，见图2。

图2 承、插口短管及堵板大样图（单位：mm）

4 后背抗力的核算

试验管段的后背应设在原状土或人工后背上，后背抗力的核算按被动土压力理论进行，应满足下列条件：

本例后背墙的宽度b≥KR/Ep；安全系数=1.5；管道盖堵水压力传递给后背的总推力为

P的作用点应位于后背墙的纵向中心线上，其高度位于后背墙水平轴线之下，一般为墙高的1/3～2/5处，见图 3。

沿后背受力方向的土层厚度大于7m。

设定支墩后背土为砂性土，忽略其粘聚力；后背墙面平整并与管道轴线垂直。则被动土压力为

当混凝土后支墩尺寸为ahb=1.2m×5.2m×3.2m、其后背填土高为H=5.5m时，则

支墩自重及土压重为

图3 后支墩受力图（单位：mm）

支墩基底产生的摩擦力为

则 R总=（837.2+76.0）×3.2=2922.2 kN

[K]=R总/P=2922.2/1884=1.55，满足要求。

以上式中p——工作压力，MPa；

D——盖堵盲板内径；

γ——土的重力密度，γ=15kN/m3；

φ——后背土体内摩擦角，φ≈35°；

H——后背墙高度，m。

5 结语

大亚湾引水工程水压试验进行顺利并取得成功，验证了工程的施工质量满足功能性设计要求。这种大口径管道水压试验方法亦得到中海壳牌石化项目外方工程专家的认可。

随着管道直径的增大，做水压试验变得越加困难，大口径管道做水压试验技术上存在一定的难度。其技巧及应注意事项如下：

a.起初升压需多次打开连通管道的排气孔（阀），排出空气和混水气泡。此刻进行正式水压试验所测的渗水量是真实的。

b.试验过程中加压时，每升一级检查一次后背、支墩、管身及接口有无异常。

c.中途管道卸压后再升压时，注意须重新紧固千斤顶，以防闷头和前端的管道位移脱节。

d.压力表应在管道每端装一只。靠表处用一阀门控制，接表时应把支管内的空气排净，装表的支管应同水和升压设备分开。采用弹簧压力计时精度不低于1.5级，最大量程宜为试验压力的1.3～1.5倍，表壳的直径不应小于150mm。

e.在管道的最高、最低点，包括设计调整管道中段出现的驼峰处，一定要设置打开连通管道的放水节门，以便排气。

f.由于管道口径大、压力载荷大，采用定制的短管闷头与预应力混凝土管须采用软连接。

g.打压结束后，应先打开上端的排气孔（阀），然后方可进行管道内水的排放，以保证安全。