大口径给水球墨铸铁管的水压试验流程及要求

吉利军

一、大口径球墨管水压试验概述

对于市政给水管道工程来说，在完成球墨铸铁管道安装作业后，施工单位需对其展开水压试验，并通过对压力降和渗水量的分析来判断管道的安装情况，若存在要求则及时处理。其中，关于设计图纸中未对水压试验提出明确要求的情况，需综合考虑管材厂家提供的技术文件以及现行行业规范，以确定具体的允许压力降和允许渗水量，从而对球墨铸铁管道的安装质量情况作出科学的判断。

在本次球墨铸铁管道的水压试验中，首先需以设计师的要求为准，合理控制试验管段的长度；无明确要求时，原则上不宜超过1km，具体视实际情况灵活控制。

二、水压试验的主要流程

1.水压试验后背的制作

根据试验要求，制作合适尺寸的水压试验后背。结构组成方面，后背主要包含原土层及型钢顶撑两部分，其中原土层的土质必须经过确认，并根据土层性质参数判断其是否具备作为水压试验后背的条件。

2.试验管段注水

注水遵循的是缓慢的原则，从下游开始注入，为便于观察，在上游的管顶及管段中的高点处配套排气阀，以便将管道内的气体高效排出。注水施工期间，压力泵应从低高程处开始逐步注水，再开启高程段的排气阀。

3.管道的浸泡处理

待试验管段注满水后，需将其持续浸泡至少24h，管道内应当维持特定的压力（不宜超过工作压力），使管道内具有足量的水即可。

4.预试验和主试验

通过预试验的方式掌握现场情况，包含管道结构、配件等，同时分析其是否存在漏水、损坏现象，若确实存在则及时采取处理措施。经过预试验后，可营造良好的试验环境，从而进入主试验环节，并分析管道、管件的接口是否存在质量问题以及支墩是否可正常使用。

5.泄压排水

大口径管道的尺寸较大，其试压用水量也普遍较高，就DN1800的管道而言，每完成1km长度的试压作业时，需使用到2540m3甚至更多的水，而在后续排水时将产生较强烈的破坏力。对此，施工单位需提前规划好排放地点，加强防护措施，以免房屋等既有建筑或设施受损。

三、大口径球墨铸铁管水压试验的主要要求

1.工作压力与试验压力的控制

工作压力P≤0.5MPa时，试验压力为2P；工作压力P＞0.5MPa时，试验压力为P+0.5MPa。

2.预试验阶段的要求

在完成管道的浸泡作业后，启动水泵，持续注水加压，随着管道内水压的逐步提高，当其达到试验压力要求后稳压30min，期间密切观察压力降，视实际情况灵活注水补压。

在稳压过程中，还需加强对管道、配件接口等部分的检查，看其是否存在漏水或受损现象，若有异常，则需随即暂停试压作业，探明成因再采取针对性的处理措施。

3.主试验阶段的要求

经预试验后，暂停注水补压作业，稳压15min，此后再观察压力降。当该值不小于0.03MPa时，可在现有基础上降低试验管段的压力，使其与工作压力保持一致，再进一步恒压观察30min，期间需加强外观检查，若无漏水问题，则表明水压试验结果达标。

4.针对试验问题的处理要求

随着注水加压作业的持续开展，期间若存在压力表指针摆动、升压异常放缓的情况，可能与试验管段内夹杂空气有关，应详细检查排气阀，再排气。升压期间，需密切关注后背和顶撑的实际情况，若有异样，则需随即暂停试验。

四、大口径球墨铸铁管水压试验的参数计算

水压试验前做好准备工作，根据设计要求准备试压后背、盲板等相关工具，经计算后确定管道规格、试验压力等，将其作为正式试验的参数控制标准。

1.大口径球墨管试压

2.计算流程及内容

（1）以管道口径、试验压力为主要依据，在此基础上展开计算，确定水体作用于末端堵板的力，单位为kN。

（2）结合地质勘察报告中有关于土体的描述，确定其性质，再考虑沟槽开挖深度，经计算后确定后背墙处土体的允许抗力，单位为kN/m。

（3）结合前述所得的数据，经计算后确定后背土体的最小长度。

（4）试压管段的末端应配置盲板，应经过计算后确定最小厚度；同时，盲板与后背间需配套支撑型钢及千斤顶，为保证各装置的协调性，需确定盲板支撑型钢的最小规格以及所需千斤顶的类型。至此，则完成水压试验阶段的主体计算工作。

3.试验水体作用力的计算

按如下方法展开计算，确定试验水体的作用力（F，单位N）：

式中，A为试压管道截面面积，单位m2；P为试验压力，单位Pa。

4.后背墙的允许抗力计算

按如下方法展开计算：

式中，Ep为后背墙每米宽度上的被动土压力，单位kN/m；γ为后背土的重力密度，单位kN/m3；H为后背墙高度，单位m；h为后背墙顶端至地面高度，单位m；Kp为被动土压力系数。

5.后背墙的受力宽度

按如下方法展开计算，确定后背墙的受力宽度（B，单位m）：

式中，r为截面所受土压力，单位KN；Ep为后背墙每米宽度上的被动土压力，单位kN/m；1.2为安全系数。

6.盲板的计算

以Q235C钢为基础材料，经加工后制得盲板，要求20℃条件下的许用应力达113MPa，屈服强度达235MPa。对于加强肋平板式盲板，可按照如下公式展开计算，确定盲板的厚度（S，单位mm）：

式中，P为试验压力，单位MPa；Dc为加强肋最大有效内切圆直径，单位mm；为钢板许用应力，根据试验情况以及计算要求而定，此处取113MPa；C为厚度附加系数，3mm～5mm，具体视实际情况合理选择。

7.型钢支撑的计算

盲板与千斤顶间不可直接碰触，否则易导致盲板受损，因此可在两者间增设型钢，以达到缓冲的效果。对于DN1800的球墨铸铁管而言，出于质量层面的考虑，制作的原材料以20b以上的工字钢为宜。以盲板最大受力值F为参考依据，查阅资料后确定20号工字钢的基本参数，即抗压强度215N/mm2、腿宽102mm，在最不利情况下（盲板处于最大受力的状态），按如下方法展开计算，确定缓冲型号与盲板的最小受力面积（A，单位mm2）：

式中：F为作用于盲板的力，单位kN；S为型钢的抗压强度，单位215N/mm2。

以工字钢为基础材料，制作“田”字型顶铁，经计算后确定顶铁接触面积超过A的值，此时可满足要求。

五、大口径球墨铸铁管试压作业的注意事项

1.水压试验前应将各项细节工作落实到位，例如在管端面、内涂层区域均匀涂抹适量的环氧树脂涂料，存在间隙较大的情况时，考虑到该涂料难以有效封闭的局限性，应将间隙扩大，向其中涂修补剂，待其硬化后再涂抹环氧树脂。此外，试验期间还应考虑橡胶试压带与水泥砂浆衬接触区域的裂缝，也应当向该处涂抹适量的密封材料，实现对裂缝的有效封闭处理。

2.为保证水压试验工作可顺利开展，需提前采取回填处理措施（除接口外管道两侧、管顶以上的区域），确保实际回填高度达到0.5m以上，以维持管节的稳定性；对于存在自锚接口的球墨铸铁管线，该部分则需完全回填至设计高程处。经回填作业后，再正式进入水压试验环节。

3.在管道支墩的强度达标后，方可组织水压试验。若遇到雨季施工环节，应由工程师用探尺检查接口，避免局部地基沉降的情况。在试压作业前，可在管身和接口处回填，使其满足覆土标高要求；若为大口径的管道，且恰逢降雨天气，则需以每日安装管子的数量以及实际回填长度为主要参考，严格控制单日的管沟开挖长度，形成相协调的作业关系。

六、结语

综上所述，球墨铸铁管道在现代给水工程中取得广泛的应用，为保证其安装质量，需通过管道水压试验的方式加以验证，文章则对具体的试验流程以及工作要求展开分析，希望所提内容可作为同行的参考。