管道水压试验技术在白竹山引水应急供水工程中的应用
1、立项背景
双柏县城水源点为栗树埂、新华和塔扎河三座水库，其供水方式全部靠泵站机械提水。由于近几年干旱常态化，地下水干枯,库塘蓄水量严重不足。为缓解县城供水困难，确保县城居民正常的生活用水，在水资源的严重不足，采取多种措施调控供水，启用抗旱打井等措施增加供水，仍无法满足县城生活用水基本需求，以最乐观测算只能供到 2012 年 3 月，4 月后县城将无水可供，形势十分严峻。水务部门通过对县城周边水资源状况的调查分析研究，为解决县城供水问题做了多方案比选，经县委、政府研究，决定实施双柏县城白竹山引水供水工程来解决县城缺水问题。
2、项目来源、计划任务、主要技术及指标
2.1 完成的建设内容
引水管线途径雨龙街、接官厅、施家河、大水塘、小双坝、大坝梁子东侧、章子哨、岔路口、水厂隧道进口。供水管道全长 34.061km，超计划完成 0.71km。取水点高程 2150m，管线沿途最低点处施家河河底高程1691.49m，设计最大静水压力为 458.51m。沿途设置复合式排气阀 30 个、检修阀 8 个、放水闸阀 8个、控制阀 7 个、50m3调节池 1 个、标志桩 700 根。项目完成工程总投资 3827.16 万元，比概算 4131.55万元减少 7.4%，整个工程节省投资 304.39 万元。
2.2 主要技术及指标
管道设计为开槽地下敷设，埋置深度 1.0m 的柔性管道,管材根据工作压力选用 PE 管、K9 级球墨铸铁管、无缝钢管。PE 管采用热熔连接，无缝钢管采用焊接，K9 级球墨铸铁管采用承插口、定直弯头柔性连接。管道施工的顺序为：拐点桩放样平台开挖测量放线沟槽土方开挖施工降排水管槽基础验收岩石沟槽铺砂管道吊装就位管道安装回填土方至管道胸腔管道功能性试验管配件、打压口连接、各种井施工土方回填完工清理。为保证供水管网系统柔性连接的可靠性，按照相应《规范》要求，进行管道功能性检测。柔性连接能承受一定量的轴向线变位和相对角位移，通常如橡胶止圈等材料密封连接。
3、管道功能性试验目的
在时间紧，任务重，库塘蓄水量较少的情况下，改变以往管道架设好后试供水，对供水中管道出现的问题逐一进行处理的常规做法。同时根据工作压力，按照《规范》的要求，检测管材、定值弯头和定值弯头柔性连续组合运用、柔性管节转接的安装质量，保证管网系统的可靠性，安全性;对安装不合格的管道赢得返工处理的时间，使工程进度进行动态控制;减少以往管道架设好后试供水不成功的水量损失。
4、管道功能性试验原理
管道功能性试验的原理是利用液体介质水压缩比较小的特点,通过压力泵施加压力,将管道内的压力升到试验压力,试验压力以水柱米或兆帕表示。由于水的密度等于 1,即 1 立方米等于 1000公斤等于 1 吨,10 米水柱等 1 公斤力/平方厘米等于 0.1 MPa 的特点。将管道内的压力升到其相应的水头进行检测。
5、管道功能性试验所需设备及安装
承口堵©板、插口堵板、根表壳公称直径不小于 150mm 压力表、压力泵、电能、水、千斤顶及支撑结构、相应的交通工具等。
以上设备除承口堵板、插口堵板、支撑结构现场制作外，其它设备、设施可在市场购买。通过实践，水压试验成功以否关键在于堵板、支撑结构及后背的选择。
堵板制作要求，该工程根据管道的最大压力采用厚 15mm 的钢板翻卷或相应管材制作承、插口堵板，承口堵板内径大于管子最大外壁直径 2mm,插口堵板最大外径不得小于试验管子最大内径 2mm。为便于排气、压水，需在堵板上开两个孔洞，直径一般为 24.5mm,孔洞上焊接 1 寸管，一个孔洞用于排气，一个孔洞用于注水升压。堵板安装时要根据试验压力大小安装橡胶止水圈的个数，一般 2 MPa以下安装 1 个，2～3MPa 安装 2 个, 3MPa 以上安装 3 个。安装时在管道两侧用 2 吨手拉葫芦平衡拉紧。不允许用闸阀、消防栓、水锤消除器、安全阀等附件作堵板，不参与试压。压力泵、压力表在试验管段两个端部与管道轴线相垂直的支管上，压力表和升压口应选在管段两端口地形高差低的一侧。采用钢管、化学建材管的压力管道，管道中最后一个焊接口完毕 1 小时以上方能进行试验。当内径大于或等于 600mm 时，不论何种管材，试验管段两端部第一个接口必需采用柔性接口或特制的柔性接口堵板。
6、注水浸泡
当堵板制作安装完毕后，支撑结构加固牢靠后，即可向管道内注水浸泡。注水口应选在管段两端口地形高差高的一侧，利用地形高差采用自流注水，自然排气;对于地形起伏变化较大的管段，需用压力机升压注水，人工排气。当管道注满水后，对钢管、化学建材管内壁无水泥环氧砂浆防腐的，最后一个接口焊接好后 1 小时可注水升压;对于 K9 级球墨铸铁管、钢管、化学建材内壁有水泥环氧砂浆防腐的，水注满后浸泡时间要24 小时;对现浇钢筋混凝土管渠和预应混凝土管，当管径1000mm 时，水注满❤后浸泡时间要48 小时，当管径1000mm 时，水注满后浸泡时间要72 小€时。
7、压力的确定
工作压力按管段最低点的管底高程与李芳村调节池正常水位高程之差，即静水压力;PE 管段最低点与调节池正常水位之差为 40m,最大静水压力 0.4Mpa;球墨铸铁管最低点与调节池正常水位之差为 325m,最大静水压力 3.25Mpa，无缝管最低点与调节池正常水位之差为 458m,最大静水压力 4.58Mpa。根据《规范》的要求，各种管材的试验压力在其最大静水压力的基础上增加 0.5Mpa 即为试验压力。
8、管道注水升压
管道注水升压前提，一是转角镇墩混凝土达到设计强度;二是管节除接头各边留 0.5m 外，中间部份采地细土回填并进行夯实，回填厚度不低于管顶 0.5m;三是管段浸泡时间达到规定时间，试验管段两端相连的两段管段堵板已安装，且试验管段与两段管段采用管子焊接将其连通，以便试验管段合格卸压时将试验管段的水放入两端管道，节约水量损失。
9、管道注水升压中出现的问题
管道注水升压中出现的主要问题：一是支撑结构及后背选择不合理，多次出现压力升至 1 MPa左右出现堵板崩脱;二由于在放水阀、排气阀、控制阀位置为试压口，试验段超过 1km,加之地形起伏较大，升压、排气困难，应尽量减小试段长度;三是管节在蠕动过程中如回填土厚度、密度达不到要求时易脱管，损坏承插口;四是铸件直接连接时压盖压紧时螺栓因用力不平衡压盖容易断裂。
10、取得的经验
通过对县城白竹山引水应急供水工程管道功能性检测主要取得以下经验：
双柏县境内输水管线首次按《规范》的要求对管道分段进行功能性试验，通过功能性检测为不合格管段赢得了返工处理的时间，做到工程进度的动态控制。
对功能性检测的关键性工序堵板及支撑结构进一步掌握;在管节与管节转接的基础上，完成定直弯头组合转接成功;相邻管段最好相继升压，如左边管段升压到试验压力的 1/2 时，移到右边管段升压到试验压力，利用力的相互对消进行相对平衡升压。
因铸件管材脆性较强，升压过程中管道将在土体中蠕动，管道周围土体最好是细颗粒土料，并进行夯实回填;在平面地形时，建议采用钢制任意角度弯头，可减少开挖、锯管、砼镇墩的数量。
管段与管段连接所使用铸件直接连接，直接连接不应用外浇筑砼止水，只能增加橡胶止水圈个数或校正前后管节同心度。
总之，双柏县城白竹山引水应急供水工程在时间短，建设任务重，工作压力大，建设中改变常规输水管线架好后试供水，对试供水中出现的问题逐一处理的✈方法。通过管道功能性检测，对承插口柔性连接压力管道，利用液体介质水压缩比小的特点,逐段检查了管材、管配件的制造质量，管道的安装质量，证明了柔性管道管段连接在高压力作用下不漏水，确保工程投入使用供水❦正常，保证管网系统的安全可靠，提高了管网供水系统的保证性。创造了楚雄州有历史记载以来第一条高水头、长距离、柔性连接的引水管道一次性试供水成功的新记录。在以后的类似工程中值得推广运用，它对管材、配件及安装质量进行了综合检测，缩短建设工期及确保供水时间起到关键性作用。
