大口徑給水球墨鑄鐵管的水壓試驗流程及要求

吉利軍

一、大口徑球墨管水壓試驗概述

對于市政給水管道工程來說，在完成球墨鑄鐵管道安裝作業(yè)后，施工單位需對其展開水壓試驗，并通過對壓力降和滲水量的分析來判斷管道的安裝情況，若存在要求則及時處理。其中，關(guān)于設(shè)計圖紙中未對水壓試驗提出明確要求的情況，需綜合考慮管材廠家提供的技術(shù)文件以及現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范，以確定具體的允許壓力降和允許滲水量，從而對球墨鑄鐵管道的安裝質(zhì)量情況作出科學(xué)的判斷。

在本次球墨鑄鐵管道的水壓試驗中，首先需以設(shè)計師的要求為準，合理控制試驗管段的長度；無明確要求時，原則上不宜超過1km，具體視實際情況靈活控制。

二、水壓試驗的主要流程

1.水壓試驗后背的制作

根據(jù)試驗要求，制作合適尺寸的水壓試驗后背。結(jié)構(gòu)組成方面，后背主要包含原土層及型鋼頂撐兩部分，其中原土層的土質(zhì)必須經(jīng)過確認，并根據(jù)土層性質(zhì)參數(shù)判斷其是否具備作為水壓試驗后背的條件。

2.試驗管段注水

注水遵循的是緩慢的原則，從下游開始注入，為便于觀察，在上游的管頂及管段中的高點處配套排氣閥，以便將管道內(nèi)的氣體高效排出。注水施工期間，壓力泵應(yīng)從低高程處開始逐步注水，再開啟高程段的排氣閥。

3.管道的浸泡處理

待試驗管段注滿水后，需將其持續(xù)浸泡至少24h，管道內(nèi)應(yīng)當維持特定的壓力（不宜超過工作壓力），使管道內(nèi)具有足量的水即可。

4.預(yù)試驗和主試驗

通過預(yù)試驗的方式掌握現(xiàn)場情況，包含管道結(jié)構(gòu)、配件等，同時分析其是否存在漏水、損壞現(xiàn)象，若確實存在則及時采取處理措施。經(jīng)過預(yù)試驗后，可營造良好的試驗環(huán)境，從而進入主試驗環(huán)節(jié)，并分析管道、管件的接口是否存在質(zhì)量問題以及支墩是否可正常使用。

5.泄壓排水

大口徑管道的尺寸較大，其試壓用水量也普遍較高，就DN1800的管道而言，每完成1km長度的試壓作業(yè)時，需使用到2540m3甚至更多的水，而在后續(xù)排水時將產(chǎn)生較強烈的破壞力。對此，施工單位需提前規(guī)劃好排放地點，加強防護措施，以免房屋等既有建筑或設(shè)施受損。

三、大口徑球墨鑄鐵管水壓試驗的主要要求

1.工作壓力與試驗壓力的控制

工作壓力P≤0.5MPa時，試驗壓力為2P；工作壓力P＞0.5MPa時，試驗壓力為P+0.5MPa。

2.預(yù)試驗階段的要求

在完成管道的浸泡作業(yè)后，啟動水泵，持續(xù)注水加壓，隨著管道內(nèi)水壓的逐步提高，當其達到試驗壓力要求后穩(wěn)壓30min，期間密切觀察壓力降，視實際情況靈活注水補壓。

在穩(wěn)壓過程中，還需加強對管道、配件接口等部分的檢查，看其是否存在漏水或受損現(xiàn)象，若有異常，則需隨即暫停試壓作業(yè)，探明成因再采取針對性的處理措施。

3.主試驗階段的要求

經(jīng)預(yù)試驗后，暫停注水補壓作業(yè)，穩(wěn)壓15min，此后再觀察壓力降。當該值不小于0.03MPa時，可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低試驗管段的壓力，使其與工作壓力保持一致，再進一步恒壓觀察30min，期間需加強外觀檢查，若無漏水問題，則表明水壓試驗結(jié)果達標。

4.針對試驗問題的處理要求

隨著注水加壓作業(yè)的持續(xù)開展，期間若存在壓力表指針擺動、升壓異常放緩的情況，可能與試驗管段內(nèi)夾雜空氣有關(guān)，應(yīng)詳細檢查排氣閥，再排氣。升壓期間，需密切關(guān)注后背和頂撐的實際情況，若有異樣，則需隨即暫停試驗。

四、大口徑球墨鑄鐵管水壓試驗的參數(shù)計算

水壓試驗前做好準備工作，根據(jù)設(shè)計要求準備試壓后背、盲板等相關(guān)工具，經(jīng)計算后確定管道規(guī)格、試驗壓力等，將其作為正式試驗的參數(shù)控制標準。

1.大口徑球墨管試壓

2.計算流程及內(nèi)容

（1）以管道口徑、試驗壓力為主要依據(jù)，在此基礎(chǔ)上展開計算，確定水體作用于末端堵板的力，單位為kN。

（2）結(jié)合地質(zhì)勘察報告中有關(guān)于土體的描述，確定其性質(zhì)，再考慮溝槽開挖深度，經(jīng)計算后確定后背墻處土體的允許抗力，單位為kN/m。

（3）結(jié)合前述所得的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后確定后背土體的最小長度。

（4）試壓管段的末端應(yīng)配置盲板，應(yīng)經(jīng)過計算后確定最小厚度；同時，盲板與后背間需配套支撐型鋼及千斤頂，為保證各裝置的協(xié)調(diào)性，需確定盲板支撐型鋼的最小規(guī)格以及所需千斤頂?shù)念愋?。至此，則完成水壓試驗階段的主體計算工作。

3.試驗水體作用力的計算

按如下方法展開計算，確定試驗水體的作用力（F，單位N）：

式中，A為試壓管道截面面積，單位m2；P為試驗壓力，單位Pa。

4.后背墻的允許抗力計算

按如下方法展開計算：

式中，Ep為后背墻每米寬度上的被動土壓力，單位kN/m；γ為后背土的重力密度，單位kN/m3；H為后背墻高度，單位m；h為后背墻頂端至地面高度，單位m；Kp為被動土壓力系數(shù)。

5.后背墻的受力寬度

按如下方法展開計算，確定后背墻的受力寬度（B，單位m）：

式中，r為截面所受土壓力，單位KN；Ep為后背墻每米寬度上的被動土壓力，單位kN/m；1.2為安全系數(shù)。

6.盲板的計算

以Q235C鋼為基礎(chǔ)材料，經(jīng)加工后制得盲板，要求20℃條件下的許用應(yīng)力達113MPa，屈服強度達235MPa。對于加強肋平板式盲板，可按照如下公式展開計算，確定盲板的厚度（S，單位mm）：

式中，P為試驗壓力，單位MPa；Dc為加強肋最大有效內(nèi)切圓直徑，單位mm；為鋼板許用應(yīng)力，根據(jù)試驗情況以及計算要求而定，此處取113MPa；C為厚度附加系數(shù)，3mm～5mm，具體視實際情況合理選擇。

7.型鋼支撐的計算

盲板與千斤頂間不可直接碰觸，否則易導(dǎo)致盲板受損，因此可在兩者間增設(shè)型鋼，以達到緩沖的效果。對于DN1800的球墨鑄鐵管而言，出于質(zhì)量層面的考慮，制作的原材料以20b以上的工字鋼為宜。以盲板最大受力值F為參考依據(jù)，查閱資料后確定20號工字鋼的基本參數(shù)，即抗壓強度215N/mm2、腿寬102mm，在最不利情況下（盲板處于最大受力的狀態(tài)），按如下方法展開計算，確定緩沖型號與盲板的最小受力面積（A，單位mm2）：

式中：F為作用于盲板的力，單位kN；S為型鋼的抗壓強度，單位215N/mm2。

以工字鋼為基礎(chǔ)材料，制作“田”字型頂鐵，經(jīng)計算后確定頂鐵接觸面積超過A的值，此時可滿足要求。

五、大口徑球墨鑄鐵管試壓作業(yè)的注意事項

1.水壓試驗前應(yīng)將各項細節(jié)工作落實到位，例如在管端面、內(nèi)涂層區(qū)域均勻涂抹適量的環(huán)氧樹脂涂料，存在間隙較大的情況時，考慮到該涂料難以有效封閉的局限性，應(yīng)將間隙擴大，向其中涂修補劑，待其硬化后再涂抹環(huán)氧樹脂。此外，試驗期間還應(yīng)考慮橡膠試壓帶與水泥砂漿襯接觸區(qū)域的裂縫，也應(yīng)當向該處涂抹適量的密封材料，實現(xiàn)對裂縫的有效封閉處理。

2.為保證水壓試驗工作可順利開展，需提前采取回填處理措施（除接口外管道兩側(cè)、管頂以上的區(qū)域），確保實際回填高度達到0.5m以上，以維持管節(jié)的穩(wěn)定性；對于存在自錨接口的球墨鑄鐵管線，該部分則需完全回填至設(shè)計高程處。經(jīng)回填作業(yè)后，再正式進入水壓試驗環(huán)節(jié)。

3.在管道支墩的強度達標后，方可組織水壓試驗。若遇到雨季施工環(huán)節(jié)，應(yīng)由工程師用探尺檢查接口，避免局部地基沉降的情況。在試壓作業(yè)前，可在管身和接口處回填，使其滿足覆土標高要求；若為大口徑的管道，且恰逢降雨天氣，則需以每日安裝管子的數(shù)量以及實際回填長度為主要參考，嚴格控制單日的管溝開挖長度，形成相協(xié)調(diào)的作業(yè)關(guān)系。

六、結(jié)語

綜上所述，球墨鑄鐵管道在現(xiàn)代給水工程中取得廣泛的應(yīng)用，為保證其安裝質(zhì)量，需通過管道水壓試驗的方式加以驗證，文章則對具體的試驗流程以及工作要求展開分析，希望所提內(nèi)容可作為同行的參考。