水库长距离供水管水压试验的优化设计

张向勇

（韶关市华源水电建设有限公司，广东 韶关 512000）

1 长距离供水管道水压试验中间装置的处理与安装

1.1 长距离供水管道水压试验中间装置的优化

传统的水压试验方法在对长距离供水管道进行现场作业测试时，由于其需要将管道分为几段，因此会延长建设周期，使试验工作难以并发式进行，需要反复拆卸、安装相关试验设施，并且还会增加连接管道的整体工作量。在此次水压试验过程中，对其试验方式进行优化与改良，并且依据实际的打压段落长度条件对现场实际工程方案进行了优化与调整，使试验的最大可处理管道长度大于1 km，该试验优化方案主要从以下几个方面进行综合考虑：管道铺设周边地形的特点、管道的延伸走向、管道铺设地点的高程分布情况以及由于管道自身高压差而在输水过程中所存在的静水压力等，根据上述条件对水压试验内容进行了适当的调整与优化设计，将其长距离供水管切分为4 段。在打压段落的两侧处分别增加用于水压试验工作的中间装置，并且将后期最新增加的供水管道与其相连接，使其成为一个完整的供水体，对中间装置进行内部的钢管加厚操作，注意将进行试验的长距离供水管道两端分别设置在所处地形较高的地区，并根据顶撑靠背理论进行融合设计后，得出最后的简化方案，为了保证水压试验的稳定性，要注意加强管道两端处后背顶撑的整体工程质量，此外，在试验过程中打压注水试验的注水速率应根据现实的试验情况进行及时调整，以保证试验结果的准确性。

1.2 长距离供水管道水压试验中间装置的优化安装

水库的长距离供水管道管线布置主要位于周边城市道路区域，尽管当地的地形并不复杂，但是由于处于车流量聚集区域，地下管线的布局情况较为复杂，所以对其输水管道进行布设是一项比较复杂的工程项目。为了达到相关的水压试验要求，需要在进行试验前提前开展大量的布局防御工作，由此可能造成输水管道布局现场存在被迫中断建设流程的局面。除道路以外，该长距离供水管道还途经了周边的农田与灌木及河堤等，结合上述地形因素，不宜留置长度过大的原土进行试压后背，若其长度超过一定的限度则极其容易产生结水与塌方的危险。

此次所提及的橡胶圈与传统T型接口所对应的密封圈保持大概一致，其改进之处在于加设了具有防滑作用的钢齿块。在通过橡胶圈对中间装置进行安装与二次加固时，需要首先检查该橡胶圈整体是否平顺，是否呈现显著的扭曲现象，但是其在具体的安装过程中与一般的球管相比并未具有显著的不同。在将管口承接处装入承口处时，需要借助双手将橡胶圈的周围进行平稳的按压，从而使橡胶圈的周围各部分均保持平整，在安装时要遵循先慢后快的原则。在安装后，由于橡胶圈的底部柔软方位已经被彻底压缩，因此，可以有效起到密封的作用，并且在底部的硬胶部分还可以起到固定的作用。经过特殊处理的钢质材料齿轮被固定在硬胶内，在安装过程中注意将齿轮方向与铁管的推进方向相互保持一致，并且不需要额外增加装配力。在中间的装配装置承受来自外力的作用而出现脱拔时，可以通过物质之间所产生的摩擦力将橡胶圈的前段较柔软的部位进行变形并将其向外挤压，钢质齿轮会发生外部翘起现象。

2 长距离供水管道水压试验中间装置的夹墩浇筑优化设计

将整个长距离供水管道通过中间装置进行连接，使其能够并发性在同一时间点内进行试压工作，同时达到了提升试压效率与减少相关器械拆卸与安装次数的目的，并且能够有效保证各个管道与承接接口能够密切的相互连接，从而有效防止部分管道段难以被有效测量而造成水压试验误差问题。面向水压试验的每套试压装置既可以独立使用又可以将两个管段相互连接进行同时使用，使其相互之间互作后背。为了在试验工作中将管道进行有效固定以防止管道出现脱滑的现象，需要在所设置的中间装置内部进行浇筑夹墩。夹墩具体是所述中间装置的固定端口，其主要承载着轴向张力的作用，并且还可以有效承载来自中间装置的部分重量和管道的部分质量，以及来自所输送水流的法向力。在进行浇筑前要确保基底部分平整、没有杂质，若存在淤泥与坑洼应及时清除或者进行填补，并且其浇筑的流程整体要遵循由深到浅的原则，浇筑过程应进行并发式的分层，每层的浇筑厚度应保持在约200 mm，并且每层的最大浇筑厚度应该不超过300 mm，在彻底浇筑完第一层后再进行第二层的浇筑，要遵循渐进式的浇筑顺序。

3 面向长距离供水管道的水压试验优化设计

3.1 各试验分段与压力试验结果

将此水库的长距离供水管道分成4段进行水压试验工作，其具体的分段情况为：第一分段位设置编号为T1，该段的总体管线长度达到5.63 km，其中包括了调压井、SP 压力钢管以及PCCP 管道，水压试验的压力依据最大限度水位1 062 m 制定；第二段设置编号为T2，整体管线长度为4.73 km，其在试验中的承受压力根据管线最低点处的实际工作压力确定。具体而言，其最低点处的工作压力经测定为0.57 MPa，因此，在水压试验中的压力取值为0.87 MPa；第三段设置编号为T3，整体管线长度为6.59 km，其进行试验时的压力取值为0.85 MPa；第四段编号为T4，其管线长度为9.44 km，试验压力取值为0.78 MPa。将进行水压试验所用到的压力表分别设置在上述四个管道的两端外侧处，进一步依据水头之间的差值对其结果进行核算。

3.2 对检修阀室进行稳定优化核算

3.2.1 水平推力

对于水压试验在检修蝶阀中所产生的水平推力借助下述公式进行测算，并且试验压力如上文所示具体按照管道最低点处的现实工作压力进行制定，具体为：P=PSπD2/4 （1）

式中：P 代表进行试验的管道端口所承受的水压压力，其单位为kN，PS为实际的试验压力，其单位为kPa，而D为管道内部宽度。此次水压试验中，所应用的试验压力应取检修阀室所能承受的最大化水平推力，经上述公式计算后，其结果为1 754 kN。

3.2.2 摩擦力的核算

由于在管道中流量调节阀室可以提供最大竖直方位的产生重力相较于检修阀室更大，因此，在此次水压试验中仅需要对检修阀室所能提供的最大重量能否满足水压试验要求进行验证。位于检修阀室夹墩的混凝土总体浇灌厚度达到60 m，整体重量为140 t，C25 钢筋混凝土的浇铸体积总体为260 m3，整体的质量为650 t。因此，检修阀室提供的摩擦力F=Nμ=（140+650）×9.80×0.45=3 483.90 kN。

3.3 优化水压试验的合格标准要求

针对水压试验结果的判定标准共分为两种类型，分别为允许压力降值与允许渗水量值。第二种情况下，假定在每个管道的接口处出现均匀渗漏现象，并且渗漏的总体水流量同接口的数量之间呈现正比关系，但是该种核验方式忽略了现存输水管道口的口径大于标准值且整体输水线路较长的情况，致使最终计算所得可允许范围内的渗透水流量相对于标准值更大，因此，难以符合相关的工程要求。

结合上述不足，文章对该水库长途输水管道采用允许压力降值进行针对水压的判定，具体为：按照《给水排水管道工程施工及验收规范》第9.2.10规定，允许压力降值取0.03 MPa。

3.4 优化试验流程

除T1段管道外，其余各段管道均实行分级打压，其具体过程为分步骤的缓慢分级升压，在每一次的升级过后，其稳定压时间不能少于10 min，并且在这一过程中要对试验管道是否存在漏水现象进行严格检查，若一切情况正常则继续进行升压，在升压期间如果存在压力下降现象，则可以适当注入一定量水；在管道升压的整体流程中，若作业人员发现测试仪器中的压力表针出现不稳定的摆动现象，并且整体的升压速度相对较慢，则需要进行排气与再次升压工作。

试验管道内注水，进行打压过程动态监测与相关数据采集。排水、卸压与拆除相关试验装置。

4 结语

对某水库长距离供水管道水压试验方法系统优化设计，将其分为T1～T4 四个试验分段，对其水压实际分析，验证了此优化设计方案的有效性与可行性。