南水北调中线供水配套工程静水压试验方案浅析

□李长安 □杨书统 □李连水

（1 河南省水利水电学校；2 河南省水利勘测设计研究有限公司；3 河南水利与环境职业学院）

0 前言

南水北调中线工程主要由总干渠主体工程、总干渠分水口门至城市自来水厂入口之间的供水配套工程、城市水厂及管网工程三部分组成。三部分工程应同步建成才能实现南水北调工程巨大的社会和经济效益。目前，全省的供水配套工程建设已接近尾声，预计2014年6月将全部建成，按计划汛后与总干渠同步具备通水条件。为顺利实现配套工程试验性充水，在试验性充水前，有必要通过静水压试验，对输水管道的管材、管道接口、各类阀件、计量设备、附属建筑物及其它相关设施进行安全性检验，及时发现并处理管道及阀件等在制造、施工过程中可能存在的质量问题，排查安全隐患，为试验性充水顺利进行创造条件。

1 工程概况

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+004.90，设计水位130.18m，加大水位130.83m，渠底高程123.18m。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2.60m3/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。

2 静水压试验方案及实施计划

2.1 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管材压力等级；②工程分标；③检修分段；④管材分段。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#检修阀井至郑尧高速9#检修阀井；第二段：郑尧高速9#检修阀井至新城区规划水厂23#检修阀井。详见表1。

表1 12 号口门输水管道静水压试验段划分明细表

2.2 试验压力值

静水压试验压力值从以下方面考虑：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≤1.50MPa 时，管道水压试验取值为1.20Pw，当Pw＞1.50MPa 时，管道水压试验取值为Pw+0.30MPa；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。

根据12 号口门管道设计静水压力，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为桩号2+914.33 处，高程为114.82m；第二试验段管道最低点为桩号4+695.27 处，高程为105.30m。当末端阀门关闭时，各试验段试验压力值见表2。

表2 各试验段试验压力数值表

2.3 静水压试验方案实施计划

静水压试验方案实施计划包括：①静水压试验方案；②静水压试验实施方案；③堵头设计；④水源点选取、注水口位置及排水设计；⑤试验压力分级及观测制度规定；⑥加压设备、压力计选择及通讯设备；⑦质量和安全保障措施；⑧组织机构安排；⑨应急预案。

2.3.1 堵板及靠背设计

根据豫调建【2013】60 号文规定，阀门可做为静水试验的堵头，但应复核受力条件，必要时设置特制堵头止水。根据试验分段，12 号口门1，9，23#检修阀门可作为堵板，阀井做靠背。阀门的设计工作压力均为1.00MPa，大于试验压力0.20，0.30MPa，且阀门在出厂前应已进行阀体密封性试验及强度试验，满足堵板的安全要求。但若有不能满足试压要求的，则应将阀门卸掉焊接堵板或采取其他措施，以确保试压安全。

前期设计考虑了在检修阀井前后设置止推环，以抵抗阀门关闭后由静水压力产生的推力，并通过止推环传到阀井上，可利用阀井作靠背，但应通过计算确认阀井是否满足抗滑稳定要求，若不满足则应在阀井前后加设镇墩以加强靠背。第一试验段压力较小，且1#阀井前、9#阀井后均设有镇墩，因此选择第二试验段23#检修阀井进行靠背计算。经计算在考虑主动土压力情况下，检修阀井抗滑稳定安全系数K＝T/R＝4.82＞1.25，满足安全要求。

2.3.2 水源、注水口位置及排水线路各试验段水源、注水口及排水口位置详见表3。

表3 各试验段水源、注水口及排水口位置表

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≤0.30m/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。

2.3.3 试验压力分级及观测

重点对试验段安全检测设施进行观测。逐步缓慢分级升压，每级0.10MPa，每升一级后稳压≥15min，对应检查后背、支墩、管身、镇墩、阀井、阀件及接口，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。

2.3.4 试验组织机构及工作职责

一是成立由建管局、设计、监理、施工、设备厂家等单位人员组成的试验工作指导小组，负责试验的组织、实施、技术指导、突发事件处理、试验结果确认等工作。二是成立由12 号口门施工标段监理、施工等单位人员组成的试验工作实施小组；施工单位为试验责任主体，其项目经理为实施小组责任人，负责实施小组一切试验工作落实和完成；负责完成各试验段的人员配置、注水、试验记录、突发事件应急处理、修补、排水、试验资料整理等各项工作。

3 静水压试验实施方案

3.1 试验具备的条件

静水压试验开始前必须满足实施计划所列出的条件方可进行，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。

3.2 静水压试验步骤及工作流程

试验前准备注水试压结果判定合格泄压排水。

3.2.1 第一段静水压力试验

先把1#～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0.20MPa，观察静水压力情况。

3.2.2 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。静水压试验工作流程详见图1。

图1 静水压试验工作流程图

4 结语

静水压试验实施方案还包括质量、安全保证措施及应急预案，这些也是静水压试验能顺利实施的必不可少的部分，应予以足够的重视。静水压试验是压力管道竣工验收之前履行的一个试验项目，是对压力输水管道的综合验证。因此从防止恶性事故发生、系统检验工程质量、减少管道渗漏损失、确保工程运行调度可控、为试验性通水提供技术保障、为工程验收提供技术资料、确保工程顺利投入运行等多方面考虑，配套工程在竣工验收前进行静水压试验是必要的。