PCCP管道压力试验方案探讨

邓文华,余 丰

(浙江省水电建筑安装有限公司,浙江 杭州 310051)

1 工程概况

舟山某引水工程设计引水规模为24.2万t/d,设计引水流量为2.8m3/s,采用DN1 600 mm(内径)的钢管或PCCP管相结合的型式,设计工作压力0.4 MPa,试验压力0.9MPa;钢管母材为Q235B钢板,由螺旋成双面弧焊接而成,定尺长度为12.0m;PCCP管为标准型式的埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCPE),定尺长度5.0m。

2 编制管道压力试验方案目的

依据该工程的设计要求,通过编制管道压力试验施工的方案,特别是对PCCP管道试压方式的论证,在经过有关方面专家的评审后,将作为该工程完成后进行整体性管道压力试验的指导性文件,重点是实现PCCP管道的安全试压。

3 PCCP管段压力试验方案[1].

3.1 力的计算

3.1.1 管道充压后的轴向力F

F=P×S

式中:P为管道试验压力,按设计要求为0.6MPa,即600 kN/m2;S为管道断面积 (πR2),R=1.6/2=0.8m。

F=600×3.14×0.8×0.8=1 205.76 kN。

3.1.2 埋地钢管上覆土层的单位长度顶、侧压力

顶压F1:

F1=K1ρHD

式中:K1为土垂直压力系数,为0.8;P为土容重,取17.8 kN/m3;H为管顶上覆土厚度,取1.2m;D为管道直径,为1.6m。

F1=0.8×17.8×1.2×1.6=27.14 kN。

侧压F2:

F2=ρ×(H+D/2) ×D×tg2(45°-θ/2)

式中:θ为土内摩擦角,取20°。

F2=17.8× (1.2+0.8) ×tg2(45°-20°/2)=21.36 kN

单位管身重量F3:

F3=W1+W2

式中:W1为钢管自重,取4.8 kN;W2为管内满水重量,rπR2=10×3.14×0.8×0.8=20.1 kN;R为水的比重,为10 kN/m3。

F3=4.8+20.1=24.9 kN

钢管道单位摩擦阻力f:

f=u×(F1+2F2+F3)

式中:u为软土摩擦系数,按规范取0.2。

f=0.2×(27.14+2×21.36+24.9)=18.95 kN

3.2 摩阻f抵抗轴向力F的最小钢管段长度L

fL≥K2×F

式中:K2为安全系数,取1.6;

L≥1.6×1 205.76/18.95=101.8m。

3.3 同类型工程的调研情况

慈溪市汤浦水库引水工程引水规模为20万m3/d,管道线路中也使用了PCCP管,PCCP管直径也是1.6m,整体工程试验压力也是0.6MPa,所处工程地质与此工程基本相近,当时试压时,PCCP管段两侧钢管段长度按100m设计,并取得试压的成功。

因此该工程PCCP管段试压时两端钢管长度按102m选取是可以满足要求的。

3.4 PCCP管道试压

3.4.1 试压段划分

按设计该工程PCCP管段为10段(见表1),根据以上计算,把PCCP管段划分为5个压力试验段(见表2),最终管段划分需根据实际施工情况进行。

表1 工程管道设计安装桩号情况表

表2 PCCP管段压力试验段划分表

实际试验中将PCCP管段压力试验两端连接钢管长度按130～150m考虑,为此工程安全系数达到2.1～2.4,可以确保PCCP管道段的试压安全。

3.4.2 堵板设置

在两端钢管段距PCCP管端130～150m外设置堵板,在条件允许的情况下,也可以视实际情况利用沿线的闸阀作为封板以形成封闭管段,但须满足130～150m钢管段长度的要求,并形成试压段。

3.4.3 试 压

(1)利用附近河边排水井作为加压注水点,设置加压泵、压力表、水表,为试压段注水加压。加压泵采用7.5 kW多级离心式水泵加压注水,加压泵注水管道设置水表1支。

(2)缓慢阶梯加压。试压段内初始压力0.40MPa左右,注水加压,观测记录压力表变化,每上升0.1MPa,检查全线管道情况,重点弯头、转换接头、管桥等部位情况。检查情况确定无异状后,继续升压,直至试验压力0.6MPa。

(3)稳压验收:①在试验压力的情况下稳压15m in,观测压降是否≤0.03 MPa;②降至设计压力,并恒压30min,进行外观检查是否存在漏水现象;③严密性,计算设计充许渗水量Q大于试验实测渗水量q的计算值,管道试压合格;④卸压,试验结束,通过排水支管排水卸压;⑤试压结束后,需要填写注水法试验记录表,表式见GB 50268—2008《给水排水管道工程施工及验收规范》[2].。

3.5 具体实施中将特别注意的事项

(1)如果在试验PCCP管段内存在PCCP管段的转角,将在转角处设置混凝土支墩,支墩的设置将按转角的大小进行力的分析和设计,在实施性专项施工方案中得以落实。

(2)当PCCP管段与桥管连接段的钢管道长度＜102 m时,将在连接段钢管道上增设钢筋混凝土镇墩,规格和数量将根据该连接段钢管段的长度计算确定。

[1].中华人民共和国水利部.SL 237—1999土工试验规程 [S]..北京:中国水利水电出版社,1999.

[2].中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范 [S]..北京:中国建筑出版社,2008.