尼山水库调蓄水工程钢管与PCCP混合管道试压问题探讨

金瑞芳

（青岛西海岸新区水务发展中心，山东 青岛 266500）

1 管道试压方法概述

管道水压试验过程中，水压力作用会在管道内产生巨大推力，为此管段两端必须增设止推装置，根据止推形式的不同，水压试验有不同方法。当前常见的钢管与PCCP 混合管道水压试验止推方式包括后背支撑、利用管道内钢管试压等。①后背支撑技术：该技术主要在试压管段端头设置不同形式的后背支撑以承受试压过程中产生的推力。根据管道布设情况及工程实际，后背支撑可以采用在直管段新建支墩，可以利用过山管段山体，也可以利用管道原镇墩。②钢管试压技术：管道内关阀压力主要由阀门井处承受，故可以利用试压过程中检修阀门井前后钢管段所承受的试压推力达到止推的目的。该技术适用于单线或双线同时打压的情况，施工简单，工期短。对于内外接口均通过砂浆刚性连接的PCCP直管段，部分压力可沿管线方向传递，此时便可借助一定长度直管段自重，在符合打压靠背要求的基础上展开压水试验。若试压管段为PCCP 长直段，则可以考虑增设一定长度钢管，借助钢管自身承受试验压力使所产生的推力达到止推的目的，但该方法对于柔性承插接口形式并不适用。

2 工程实例

2.1 工程概况

尼山世界文明论坛配套提升工程尼山水库调蓄水工程位于泗河流域，水库工程由2 座泵站工程、输水管道工程、3 座橡胶坝工程以及配套管理设施等组成。泗滨一级泵站位于泗滨橡胶坝上游1 km处，泗河水经一级泵站加压后进入管道输水，穿京沪高铁后二次穿越沿京沪高铁后继续南下，直至小沂河边并沿小沂河右岸向东前行，至西余村西南角所设二级泵站并加压后沿小沂河河道至尼山水库大坝溢洪闸处汇入尼山水库。新建尼山水库调蓄水工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。泗滨一级泵站穿堤涵洞，建筑物级别为2 级，泗滨一、二级泵站、输水管道工程，主要建筑物建筑级别为3级；小沂河上3处橡胶坝建筑物级别为4级，临时建筑物为次要建筑物，级别为5级。

2.2 试压方案

2.2.1 试压方式

结合工程实际，尼山水库调蓄水工程借助管线中检修阀门井前后钢管和镇墩展开压水试验。根据设计在完成管道和镇墩安装浇筑后在暂不安装阀门的状态下试压，阀门用封板代替，并以阀门前后钢管段为推力承受段，展开压力试验，试压结束后拆除封板并安装检修阀。对于端部设置有较大弯头及镇墩的管段，应通过后背支撑法加固镇墩或延长钢管长度后展开水压试验。

管道水压试验前，除接口外，管道两侧及管顶回填并分层夯实至管顶以上不小于0.50 m的镇墩与锚固结构等达到设计强度后才能进行水压试验，以防止管线的位移和变形。

2.2.2 试压参数

根据规范管道运行设计压力及管材是决定输水管道水压试验压力及允许压力降的关键参数，此工程第1 管段（泗滨泵站～二级泵站压力前池）输水管道设计工作压力0.60 MPa，第2管段（二级泵站～尼山水库）输水管道设计工作压力0.50 MPa。试验压力、允许压力降及试验方案具体内容等如下：钢管试验压力为设计工作压力+0.50 MPa，并应≥0.90 MPa；PCCP 管试验压力为设计工作压力+0.30 MPa。管道水压试验包括预试验和主试验两个阶段，两个阶段均应严格按照相关要求进行，并满足钢管/PCCP允许压力降要求。

考虑到该水库调蓄水工程管径大、压力高，为确保试压安全，必须单管试压。结合管线中检修阀门、转弯点、试压水源、施工标段划分、试压要求等情况，将试压分段长度控制在约1 km，而其中桩号36+000～38+140 段及38+141～40+050 段因标段原因，试压长度分别为2.14 km 和1.90 km，该水库调蓄水工程共划分为40段试压。

2.2.3 封板设计

封板在水库调蓄水工程钢管与PCCP 混合管道试压过程中发挥着重要作用，该工程管道压水试验封板设计厚度30 mm，封板上肋板采用高度300 mm、厚度30 mm的Q235B钢板，在整个板面横纵各加设9道封板。

2.3 试压过程

2.3.1 PCCP管接头打压

为增强密封性能，PCCP管材通常采用双胶圈柔性承插接口，其中钢制插口环一般由双胶圈型材制作，并在插口环胶圈间挡胶台上对称设置两个带丝扣打压预留孔，便于对接头实施严密性水压试验。在进行管道安装的过程中，预留的打压预留孔应分别处于管道上下部，作为排气孔和进水孔使用，并在管道安装时通过丝堵封堵。考虑到承插口环工作面间隙均不足1 mm，两条密封圈间的圆环空腔宽度仅16 mm，所以试压所需水量较小。

调蓄水工程施工期间，在两节相邻管道安装的间隙必须展开接头水密性试验。采用与管道外保护层相同的普通硅酸盐水泥砂浆对接头外缝灌浆，接头内缝则通过聚硫双组份密封膏密封处理。打压器由1 台便携式手压泵、1 个连接打压预留孔的专用接头、1根长度约为2 m的高压胶管组成，试压前将以上部分组装连接，并在手压泵箱内加水至高出吸水口4～5 cm，在通过人工水压泵加压至工作压力，稳压10-20 min后检查外观，如果管道接头处等部位无漏水现象，且压力稳定，则表明管道接头处于较好的密封状态，试压合格。具体见图1。

图1 PCCP管接头打压处理图

调蓄水工程施工结束后分段压水试验前，还应再次对接口实施打压试验，以检验管道密封情况。

2.3.2 试压流程

在管道接口均验收合格且管顶回填土厚度≥30 cm以上、止推设施强度符合设计要求后进行管体试压，试压过程中必须封闭管段全部敞口。将试压段管道内杂物彻底清理干净，安装好加压设备，水源、压力计均已落实；管道试压设备必须为经过专业检测部门标定的专用设备，并增设单流阀；水压应稳定。

2.3.2.1 连接及注水

连接试压设备和管道系统，将各类试压用阀门、压力表等均安装在试验系统内，并在最高点和最低点分别安装放气阀和泄水阀，关闭泄水阀后打开管道高处的DN150 的排气阀并注水。试压现场通过DN100 供水管线向管内缓慢匀速充水，以避免发生管道水锤现象，对管道造成损坏。充水过程中空气经由排气阀排除；充水结束后，改用多级泵向管内注水。

2.3.2.2 升压及持压

管道系统充水后不得急于升压，必须再次检查系统是否存在渗水，应将试验管段注满水后在工作压力内浸泡至少72 h，再展开水压试验。升压过程通过电动试压泵进行，并应保证升压缓慢平稳，将管段系统内压力升高至试验压力的1/2后暂停升压，全面检查管道系统，无误后继续升压，并待升压至试验压力的3/4后再进行一遍全面检查，无异常后升压至试验压力。

在预试验阶段，待管道系统中压力升高至试验压力后稳压30 min，稳压过程中如压力下降，则应注水补压至试验压力，同时检查管道接口、配件等处是否存在漏水及损坏，若存在，必须及时停止试压，查明原因并修复后重新试压；在主试压阶段，待水压升高至试验压力后便停止注水补压，稳压15 min且允许压降不超出0.30 MPa 时将试验压力降至工作压力，继续稳压30 min，若不存在渗漏即为合格。

3 结论

综上所述，尼山水库调蓄水工程钢管与PCCP混合管道试压过程中必须严格按照规范要求进行试压分段，对于个别超长段应视为独立验收段，无需断管分段而增大试验难度；混合管段试验压力根据规范要求应按照较高压力管材控制，而此工程试压结果表明，按照较低压力管材控制也能确保管线密闭性，且运行实践也证明输水正常，所以混合管段压水试验压力可根据工程实际进行选择，只要符合调蓄水工程运行压力即可。