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管道静水压试验方案与做法

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南水北调供水配套工程管道静水压试验方案与做法 李晨鹏(平顶山市水利勘测设计院) 李志华(平顶山市南水北调办公室) 平顶山市南水北调配套工程 12 号平顶山市新城区供水 线路是河南省南水北调办公室确定的黄河南配套工程第一 批管道静水压试验试点,本文以 12 号平顶山市新城区供水 线路为例,采用阀门作为堵板,全线充水,分段式压,较好 地解决了管道试压问题,为类似水利工程建设了经验和 借鉴。

一、工程概况 1、分水口门 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+004.9,设计水位 130.179m,加大水 位 130.827m,渠底高程 123.179m。

分水口门设计流量 3m3/s,最底控 制水位 129.506m,闸底板高程 123.179m。

分水口门设计参数见表 3.1.1-1。

表 3.1.1-1 口门 编号 12 口门 位置 鲁山县马庄 总干渠桩号 SH(3)20+004.9 总干渠分水口门参数表 渠道流量(m3/s) 设计 320 加大 380 口门 流量 (m3/s) 3 供水目标 平顶山新区 续表 3.1.1-1 口门 编号 12 口门位置 鲁山县马庄 总干渠分水口门参数表 最低水位 (m) 129.506 加大水位 (m) 130.827 闸底高程 (m) 123.179 分配水量 设计流量 设计水位 (万 m3) (m3/s) (m) 7300 3 130.179

2、 供水水厂 平顶山市新城区水厂为规划水厂, 厂址位于平顶山市新华区西王 营村东,设计供水规模 20 万 m3/d,承接南水北调水量 7300 万 m3。

厂址附近地势平坦、场地开阔,平均地面高程 112.38m。

平顶山市新区水厂情况见表 3.1.2-1。

表 3.1.2-1 口门 编号 12 水厂名称 位置 承接南水北调水厂情况 供水 承接南水 建设 建设批 规模 北调水量 性质 复文件 3 3 (万 m /d) (万 m ) 20 7300 规划 无 厂址地 面高程 (m) 112.38 平顶山新区水厂 新华区西王营东 3、 输水管道工程 1)管道设计流量 初设阶段在确定管道流量时,对水厂规模小,口门分配流量大的 输水线路在管道进口预留了分水口。

12 号口门输水管道设计流量为 2.6 m3/s,预留分水口流量为 0.4m3/s。

输水管道设计流量见表 3.1.3-1。

表 3.1.3-1 口门 编号 12 输水线路名称 口门~平顶山新区水厂 输水 管线 长度 (km) 6.97 12 号口门输水管道设计流量 年均 分配 水量 (万 m3) 7300 水厂 设计 规模 (万m3/d) 20 管道 设计 流量 (m3/s) 2.6 预留 分水口 流量 (m3/s) 0.4 备注 2)进出口设计水位 管道进口水位按闸前水位减 0.1m 确定,对规划水厂,管道出口 水位按管顶以上不小于 6.0m 预留。

输水管道进出口设计水位见表 3.1.3-2。

表 3.1.3-2 口门 编号 12 位置 名称 进水池设计水位 进水池加大水位 输水管道进、出口设计水位 地面高程 (m) 123.80 设计水位 (m) 130.08 130.73 备注 总干渠水位 减 0.1m 进口

进水池最低水位 出口 平顶山新区规划水厂 112.38 129.41 116.26 3)工程布置 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 2.6m3/s, 采用 DN1400 PCCP 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。

4、 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)静水压试验分段适应管材压力分段。

由于计算各桩号管道压力均不相同,为便于管道生产加工,设计 将管道工作压力 Pw 划分为 0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa 等压力级别。

因此在一个试验段内不能出现两个管材压力级别。

2)静水压试验分段适应工程分标 试验分段与工程施工分标相对应,责任明确,但应注意在各标段 分界点设置堵头,其位置是否合适,若分界点没有合适的堵头位置, 标段间应相互协商缩短或延长试验段长度。

3)静水压试验分段适应检修分段 输水管道沿线每 5km 左右设一处检修阀,并在大型河道、铁路、 公路等穿越工程进出口、支线分水口处也设有检修阀,静水压试验可 以检修阀分段,一个试验段内可以有多个检修阀。

4)静水压试验分段适应管材分段 根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008,当 一条管线管道采用多种管材时,宜按不同管材分别进行试验。

考虑到

12 号口门输水管道穿越郑尧高速公路顶管工程采用的钢管总体长度 只有 125m,占输水管道总体长度比例很小,所以此项试验忽略不计, 整条管线均按 PCCP 材质进行试验。

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~郑尧高速 9#检修阀井; 第二段:郑尧高速 9#检修阀井~新城区规划水厂 23#检修阀井。

详见表 3.2.2-1。

表 3.2.2-1 12 号口门输水管道静水压试验段划分明细表 试验段划分 第一试验段 第二试验段 起点及桩号 1#阀(0+037.434) 9#阀(2+914.326) 终点及桩号 9#阀(2+914.326) 23#阀(6+730.765) 试验长度(m) 2876.892 3816.439 5、 静水压试验压力 1)分段水压试验压力要求 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≤1.5MPa 时,管道水压试验取值为 1.2Pw,当 Pw>1.5MPa 时,管 道水压试验取值为 Pw+0.3MPa; 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。

2)分段水压试验压力数值 根据管道设计静水压力,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桩号 2+914.326 高程为 114.82m; 第二试验段管道最低点桩号 4+695.274 高程为 105.304m; 当末端阀门关闭时,各试验段试验压力值见表 3.2.3-1。

表 3.2.3-1 试验段 桩号 各试验段试验压力数值 试验 长度 工作压力 Pw 试验压力 (MPa)

(m) 第一试验段 第二试验段 0+037.434~ 2+914.326 2+914.326~ 6+730.765 2876.892 3816.439 (MPa) 0.16 0.25 计算值 0.192 0.30 采用值 0.2 0.3 6、 水源、注水口位置及排水路线确定 1)水源 可选用总干渠水源或地下水水源。

考虑到 12 号口门管线工程目 前已施工完毕,而总干渠尚未通水,故选用地下水做试压水源。

第一试验段:水源选用 12 号口门现地管理房院内的机井; 第二试验段:水源选择在 9#阀井附近的农用机井。

2)注水口位置 根据 12 号口门输水管道沿线的地下水情况及管道情况,输水管 道管径较大,注水口选择在试验段内的上游高程较高点,利用空气阀 进人孔注水不影响冲水时管道排气。

第一试验段:注水口设在 1#阀井进人孔处; 第二试验段:注水口设在 9#阀井进人孔处。

水源和注水口位置见表 3.3.3-1。

表 3.3.3-1 试验段 第一试验段 第二试验段 各试验段水源及注水口位置 水源 井水 井水 注水口 1#阀井进人孔(0+037.434) 9#阀井进人孔(2+914.326) 3)排水 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,过阀流速不大于 0.3m3/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。

第一试验段:段内有 6#阀井为排空阀,可开启阀门先进行自排, 再配置水泵强排至附近的自然沟道内; 第二试验段:段内有 13#、15#阀井为排空阀,可开启阀门以自

排为主结合水泵强排,排至附近自然沟道和应河内。

二、试验方案 1、试验具备条件 1)设计方案、实施计划等已完成、批复并完成前相关工作。

2)工程完工且通过分部验收,重点检查管道接缝处理、管道清 理、内防腐完工情况。

3)检修阀、控制阀、排空阀、空气阀等阀件设备调试完成,前 期相关试验完成。

4)水源、加压设备、压力计的选择及安置已完成。

压力试验设 备必须经过专业检测部门率定的合格的专用设备。

5)电源引接及排水疏导路线施工已完成,确保排水出路畅通, 排水泵及发电机数量足 够。

6)试验压力分级及观测制度(观测人员、表格等)已落实。

安 全监测设施布设完毕,完成初始值测量。

7)质量和安全保障措施已制定、落实。

8)试验指挥机构成立,分工明确,职责清晰,通讯设施齐备。

9)编制应急预案,成立应急小组。

10)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。

2、静水压试验步骤和工作流程 (1)试验基本步骤 试验前准备 注水 试压 结果判定合格 泄压排水 1)第一段静水压力试验 先把 1#至 9#阀井之间所有排气阀、检修阀、控制阀等阀门打开,

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