浅谈鉴江~东海岛输水管道Ⅰ标工程PCCP管的闭水试验工艺

摘要：PCCP管为预应力钢筒混凝土管，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构。本文通过对PCCP管闭水试验的目的、方法、流程、安全措施进行论述和总结，希望本文所阐述工程实例能够为供水输水工程建设中涉及PCCP管道或其他管道安装工程、有关工作人员提供有益的借鉴。

关键词：PCCP管；闭水试验

Abstract: PCCP pipe for prestressed cylinder concrete pipe, steel, concrete, high strength steel and cement mortar composite structure composed of several materials. Based on PCCP tube closed water test purpose, methods, processes, safety measures are discussed and summarized, hope this article has elaborated the project example to involved in the construction of PCCP pipe for the water conveyance project of water supply pipe installation engineering, or other relevant working personnel in order to provide the beneficial reference.

Key words: PCCP tube; Closed water test

中图分类号：TV73文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

一、工程概况

鉴江供水枢纽工程是鉴江下游最后一级水资源综合利用工程，主要任务是供水，兼顾挡潮、航运、改善灌溉条件等。供水范围和对象主要是湛江钢铁项目和东海岛，兼顾坡头区、南三岛等生产和生活用水，是湛江钢铁项目最重要的配套工程。根据需水预测，引水规模为10m3/s，设计水平年为2020年。湛江市鉴江供水枢纽工程的第二标段――鉴江~东海岛输水管道Ⅰ标工程：由鉴江泵站（取水点位于闸坝上游约1.0km处的右岸河道弯段蛋浦村）提水加压，通过封闭式输水管线（双管）经湛江市坡头区乾塘镇，以沉管方式直线穿过南三出海口，从南到北贯穿南三岛。鉴江~东海岛输水管道Ⅰ标工程的主要建筑物包括鉴江抽水泵站、乾塘管线（约6.125km）、南三河沉管（约1.362km）、南三岛管线（约15.994km），管道总长约23.481km，其中PCCP（DN2000mm）管约16.35km，钢管约7.131km。

二．闭水试验的目的

本试验段为南三岛段，桩号为7+372.634～23+366.825，长15.994km，主管为PCCP管，双管。管径为DN2000mm，正常工作压力选取0.3～0.4MPa，试验压力按规范要求确定为0.9MPa。

PCCP安装完成，按规定进行几何尺寸质量检验，并提交各项质量指标满足要求的检验报告后进行，在管内注水前，应对连接于受试结构上的工卡具、临时支承件、支托、起重设备等可能改变结构本身拘束边界条件的设施，进行解除拘束处理；应对结构上进行全面检查。闭水试验的目的不仅是检查承插口、进人孔及其各类阀件是否渗漏水，检查管身、镇墩、阀井、阀件、三通及接口有无异常变化等，也是验证设计、勘测、施工等是否符合安全质量要求。

三．闭水试验方法

1．闭水试验所具备的条件：

(1) 试压伸缩堵头承插各一套

(2) 抽水机：灌注水用、口径80L；2台

(3) 加压泵：加压用、10m3/h；1台

(4) 附属另件：排气用及管材另件作为加压用；1套

(5) 压力表：作为测试水压用、2.5Mpa；2只

(6) 量桶 ( 100公升) ： 测试漏水量

(7) 发电机：试压设备之电源-100KW,1台

(8) 气动钣手：锁定封板用

(9) 空压机：气动钣手用6m3/min

(10) 试压介质为清水,3140kg/m

2. 试验用构筑物

为克服DN2000PCCP管的管轴向推力，必须设置有足够止推力的构筑物。

(1) 混凝土止退镇墩两个：

(2) 止退镇墩后原土墙两个：

2.1试压原理、后背墙设计及稳定性验算

2.1.1本次试压按照设计要求分段试压，试压长度不大于2km，把两处阀门井间的2km左右长度作为一个试压段进行试压。根据设计图纸，每千米管线间最大的高差不超过2m，为了安全起见，试压时取2m的高差对加压状态下水对盲板的压力F进行验算。

F=G水+f试验=πr2（hg/1000+0.8mpa）=288.9t

2.1.2该试压采用后坐墙作为后靠背，后坐墙整体强度需保证在试压过程中水的压力作用下不被破坏且不产生滑移。后坐墙尺寸设计为直立式砼墙，砼强度为C25，墙体高5m，埋地深度2.5m，背后填土5m，采用原槽浇筑，基础必须坐落在原状土上，不能设在人工回填土上。地面高度为2.5m，采用支模现浇，地面部分和地下部分同时浇筑。砼墙宽度为8m，以满足两根管道试压的要求。砼墙顶厚3m，底厚3m，砼方量为V=5×8×3=120m³，浇筑完成并养生期到后，墙背后回填中粗砂，压实度95%以上，湿密度不小于20kN/m³，背墙尺寸示意图如下所示：

2.2对墙体进行稳定性验算

2.2.1验算后背墙填土过程后背墙的稳定性

填土阶段计算简图如下图所示：

在填土过程中，后背墙受主动土压力作用，根据朗金主动土压力计算公式：Ea=½γh2tg2（45-φ/2）=½×20×52×tg2（45-30°/2）

=83.33kN

故主动土压力为83.33×8=666.64kN，

主动土压力对墙趾的力矩：666.64×5×1/3=1111.07kN.m

后背墙自重对墙趾产生的力矩：120×2.3×10×1.5=4140kN.m。

所以，填土过程中是安全稳定的。

2.2.2验算试压过程中后背墙的稳定

在试压压力作用下，墙后填土受被动土压力作用，根据朗金被动土压力公式：Ep=½γh2tg2（45+φ/2）=½×20×52×tg2（45+30°/2）

=750kN/m

故被动土压力Pp=750×8=6000kN

被动土压力与墙体自重相对于墙趾的力矩：

N1=6000×5×1/3+120×2.3×10×1.5=14140kN.m

管道试压产生的压力对墙趾的力矩：

N2=2889×3.5=10111.5kN.m

N1>N2,故试压过程中墙体不会发生倾覆。管道试压时，按此设计制作后背墙。

3. 试验准备

管道安装完毕，接头试漏合格后，在试验段两端安装承、插口试水短管，试水短管一端焊接钢板，钢板上焊有加劲板作为试压封板。浇筑混凝土镇墩将试水短管包在其中作为试压镇墩，避免试压短管沿轴线位移。在试水短管与试压靠背间浇筑C20混凝土镇墩，要求镇墩底比已开挖管沟底低2 m，在镇墩与临时开挖间一律回填C20混凝土，不得以原土壤回填。在试水短管上安装进人孔盲板，在进人孔盲板上有DN100的进水孔、DN150排气孔和DN32打压孔，并安装DN15的压力表及表阀，试压用水从试压上游试水短管上DN100进水孔注水。

（1）PCCP管接口全部验收合格和管顶回填土不小于300L，并充分夯实。

（2）管轴线和标高经验收符合规范要求，接头水压试合格。

（3）混凝土镇墩达到要求强度C20的75%。

（4）人工管内清理完成。

（5）撤离对管道试压有影响的设备、障碍物。

（6）压力表已校检验并安装完成，其精度符合要求。压力表的量程为0～2.5Mpa，分别安装在试压段的两端，试压读数以低处读数为准。

（7）试压用的阀门无渗漏。

4、试压测试内容

（1）静水压测试补水量。

（2）强度、严密性试验。

（3）堵头接口的位移量。

四、 闭水试验流程

1．管内清理

2．灌水

管内清理完成后，试压现场通过DN100的供水管线，向管内缓慢充水，以免使管道发生水锤等现象，对管道造成损坏，充水时，先从管道高处的DN150排气阀充分排除空气，充满水后用多级泵向管内注水，试压管道应保证0.3～0.4Mpa的水压，系统浸泡不低于72小时，让管道衬砌材料充分吸水后再进行水压试验。

3．加压及检验

全线灌满水后以泵加压至试验压力并保持规定时间，如有降压，则测试漏水量并经监理人员认可为合格为止。水压试验时应逐步缓慢升压，先达到设计压力稳定后，再升至试验压力。试验压力稳定后，降压至设计压力。

4. 实测渗水量计算

(1)实测渗水量应按下式计算：

计算公式：

式中：

q―实测渗水量（L/（min・m））；

T―从开始计时至保持恒压结束的时间（min）；

W―恒压时间内补入管道的水量（L）；

L―试验管段的长度（m）。

(2) 允许渗水量合格要求

实测渗水量应小于或等于按下列公式计算的允许渗水量，即q≤Q，PCCP管管长加权统计：

Q＝0.14

式中：

Q―允许渗水量（Lmin・km）

Di―管道内径（mm）

5. 排水及拆除

管线试压完成后排水，再拆除上游试压靠背、试压镇墩和试压短管，封闭管线。

6. 渗流结果

管线闭水试验中，升压、稳压、卸压必须符合设计的规定，漏水量计算必须在允许范围内方为合格。试压完成后，提交试验成果报告。

7. 闭水试验作业注意事项

（1）试水前

a.试水前应将全线管内清洁干净。

b.两端封板有足够的抗压应力阻挡水压。

c.封板后面要有足够的固定台以免位移。

d.在尾端或管线高点处设置排气阀。

（2）试水中

a.管内灌水要徐徐注水，不要间断。

b.工作人员24小时待命，巡查全线排气阀是否打开。

c.全线检查是否有漏水现象。

d.管内灌满水后仍须充足排气至排气孔喷出水为止。

e.水压实验时，应逐步缓慢升压。先达到设计内水压稳压，再升压至实验压力稳压；达到实验压力稳压后，然后降压至设计内压进行稳压，以便有足够时间观测和检验。各压力段稳压时间按有关规定执行。系统的渗漏不超过设计规范要求为合格。如稳压期间渗漏较大，应立即终止实验。

f. 不论试验渗漏量多大，均应对存在可视渗漏的接头进行修补。

(3) 试水后

a.试水合格后排水将压力减低至零为止。

b.抽取管内水。

c.拆除封板做好通风设备，工作人员进入管内工作必需注意安全。

五、安全措施

(1)在管道两侧10m的范围内设置闭水试验安全警戒区，相邻道路两旁放置安全警示牌，并设专人进行现场交通管理及指挥。试验工作人员保持通讯，方便试验过程中的操作、检查、观测、指挥、协调工作。

(2)专职安全人员应坚持现场巡视，发现违规或不安全隐患，及时制止和限期整改，无法解决的应及时上报有关单位。

(3)施工人员应按规定劳保着装，并佩戴好必要的安全防护用具。

(4)特种作业人员必须持证上岗，施工人员应严格遵守安全操作规程及相关的安全规定，正确选择和使用工器具，服从现场专职安全人员的管理。

(5)施工用电必须规范，所有照明，用电设备，电动工具等必须接于漏电保护开关之下，工作行灯和钢管内施工照明必须采用36V以下安全电压，并绝缘良好。所有供电设施安排专人值班，持证上岗。

(6)从指定配电箱引接电源，引接的电源线应固定在地面不易被车辆、人员刮碰到的地方；电源跨越行人、车辆通道时，架设高度应符合要求；在地面通过应采取穿钢管等保护措施。

六、总结

PCCP管具有能承受较大内外荷载、抗渗性能好、接头密封性好、经久耐用等优良特性，在大型引水工程和城市给排水工程运用越来越广泛。我标段通过对PCCP管闭水试验工艺的实施和总结，将有利于完善和推进PCCP管的闭水和通水功能，有利于对PCCP管施工质量的控制，为鉴江~东海岛输水管道Ⅰ标工程PCCP管道安装工程顺利完工奠定坚实基础。

参考文献

《预应力钢筒混凝土管》GB/T19685

《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268

《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332