谭婷

（遵义市水利工程建设质量安全服务站，贵州 遵义 563000）

1 工程概况

原二合镇镇域面积87 km2，耕地16.21 km2，辖8 村1 社区，109个村民组，共计31 000人次，平均海拔633 m，属亚热带季风湿润气候，森林覆盖率23%，年均气温20 ℃，年均日照1 400 h，年降雨量961 mm。仁怀市2015年二合镇抗旱应急引水工程设计引水设流为0.02 m3/s，设计供水规模为1 943.45 m3/d。根据《村镇供水工程设计规范》查表，该工程类型为Ⅲ型，建筑物级别为5级。

二合镇抗旱应急引水工程建设内容包括新建长10 970 m的DN250×7.50 球墨铸铁管引水管道；新建容积600 m3的高位水池一座；新建容积200 m3的清水池一座；新建闸阀室2座、闸阀井23座；新建ZLJS-Ⅱ-100型一体化净水器1套。

2 试验前的准备

2.1 水压试验装置

在进行水压试验前，将一段带法兰的短管加接在管道两端，法兰连接盲板，并在盲板端面围绕管轴线中心均匀布设3个30 t机械千斤顶，再与推力后背墙钢板支撑固定。其中盲板选材和尺寸均应按照《水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件》的具体要求加工制作，保证密封效果。

对工作井处的上下游管道打桩、灌注混凝土，并优化原工作井处阀门闸室设计，以便在满足原设计功能和管道水压试验推力平衡的基础上，达到水压试验要求，提升阀门闸室运行效果。

该引水工程球磨铸铁管水压试验主要以恒压供水控制器和管道试压泵不锈钢立式多级离心泵为压力源，同时配备最小刻度0.20 MPa、设计压力0～2 MPa 的压力表，并主要安装在管道试验段低端部位。

在水压试验前，还必须根据管道规格和试验压力对试压后背、千斤顶、盲板等设备材料进行选型。该供水管道压水试验后背支撑结构见图1。

图1 试压后背支撑示意图

2.2 堵板推力

堵板上水压推力主要按照下式确定：

式中：Ft—堵板上水压推力（t）；P—试验水压（MPa），取1.2 MPa；D—引水工程球磨铸铁管内径（m），取1.00 m。将工程相关设计参数代入式（1），得出其堵板上水压推力为96.17 t。

2.3 闸阀井阻力

闸阀井阻力主要由井室底板和地基间摩擦力、井室侧面和土体接触面的粘聚力、水平土压力等部分组成。

井室底板和地基间摩擦力按公式计算：F2=N2tgψ+S2C，其中，F2为井室底板共和地基间摩擦力（t）；N2为井底和地基间的正压力（t），为井体实际重量和井体浮力之差；井体重量为混凝土容重和井体混凝土体积之积，在混凝土容重为2.40 t/m3的情况下，井体混凝土重量为37.02 t；井体浮力也就是井体现状排水体积下的水重，在水体容重取1 t/m3的情况下，井体浮力与井体排水体积取值相同，均为28.15 t。故井底和地基间正压力取9.05 t；ψ为土体内摩擦角（°），取15°；S2为井地面面积（m2），结合设计图纸，应取12.31 m2；C为土体粘聚力（t/m2），取1 t/m2。经过计算，该引水工程球墨铸铁管闸阀井室底板和地基间摩擦力取14.67 t。

井室侧面和土体接触面的粘聚力按照下式计算：F1=S1C，其中F1为井室侧面和土体接触面的粘聚力（t）；S1为井室侧面面积（m2），结合设计图纸，取15.64 m2；其余参数含义同前。将相关参数取值代入公式后，得出该引水工程井室侧面和土体接触面的粘聚力为15.64 t。

水平土压力。在无位移发生的情况下，与管轴线垂直的井壁面上的水平土压力应按照静止土压力计算，公式为：P0=（0.5γH2K0）B，其中，P0为与管轴线垂直的井壁面上的水平土压力（t）；γ为土体浮容重（t/m3）；H为井壁设计高度（m），根据设计图纸，取2.30 m；K0为静止土压力系数，取0.82；B为井壁立面高度（m），取1.60 m。按照相关参数取值，代入式中可得出该抗旱应急引水工程球墨铸铁管与管轴线垂直的井壁面上的水平土压力为3.47 t。

综合考虑以上三方面内容，可以得出该引水工程闸阀井总阻力为33.77 t。

2.4 包管混凝土段阻力

该阻力值为包管混凝土地面摩擦力和包管混凝土侧面粘聚力之和。前者计算公式为：F4=N4tgψ+S4C，其中，F4为包管混凝土地面摩擦力（t）；N4为引水工程球墨铸铁管管底混凝土和地基间的正压力（t），为包管混凝土总重量与管内水体重量之和与混凝土浮力的差值。其中，包管混凝土总重量是混凝土容重和包管混凝土体积之积，结合设计图纸，包管混凝土总体积为64.05 m3，所得到的混凝土总重量为153.74 t；管段水体重量为8.93 t；包管混凝土段浮力也就是该段所排开水体的重量，故可得出管底混凝土和地基间的正压力为80.61 t。S4为球墨铸铁管管底混凝土和地基接触面面积（m2）；其余参数含义同前。求得包管混凝土地面摩擦力为67.34 t。

后者计算公式为：F3=S3C，其中F3为包管混凝土侧面粘聚力（t）；S3为包管混凝土侧面面积（m2），结合设计图纸，取82.06 m2；其余参数含义同前。结合相关参数取值，可得到该引水工程包管混凝土侧面粘聚力为82.06 t。

综合考虑闸阀井阻力和包管混凝土段阻力在内的引水工程球墨铸铁管总阻力为183.20 t，结构整体抗滑安全系数取1.90，大于1.30的规范值，故引水工程球墨铸铁管运行满足要求。

3 试验过程控制

3.1 试验段注水

结合工程实际情况，从下游端开始注水，并根据管段长度调整总用水量。根据所使用的DN1 000球磨铸铁管内径规格，在试验段长度为1 000 m 的情况下，用水量应为785 m3。从试压管道进水盲板下方开口处缓慢注水，并使管道中混入一定空气；将高点排气阀打开后，保证注水及排气过程均持续顺畅进行，并在灌满后使管道内空气全部排出，最后关闭阀门。

因该工程球墨铸铁管内设置有水泥砂浆内衬，故在注满水后使试验管段充分浸泡24 h，浸泡结束后方可开始打压试验。

该引水工程球墨铸铁管设计试验压力为0.70 MPa，结合《给水排水管道施工及验收规范》相关规定，该工程管道水压试验压力应取1.2 MPa，故按照验收规范取值。

3.2 试验阶段

该引水工程供水管水压试验分预试验和主试验两个阶段进行。在预试验阶段，应使供水管段内水压缓慢升高至试验压力，持压30 min，这一期间如果出现压力降低，必须注水补压，但是实际压力不得超出1.20 MPa 的试验压力；同时在持压期间，应当全面检查供水管段接口、配件等部位，是否存在损坏、漏水等现象。如有，必须立即停止水压试验，及时查明原因并采取有效措施，解决问题后重新恢复压水试验。

注水补压结束后持压15 min，期间压力降低值不超出0.06 MPa 时则将试验压力降至工作压力，继续持压30 min，检查管段外观，如果不存在漏水，则可结束水压试验。

3.3 水压试验结果

该抗旱应急引水工程球墨铸铁管水压试验于2022 年6 月开始，将全部管线分成7 个标段展开，水压试验结果见表1，试验结果中各试验管段压力降在0.01～0.02 MPa 之间，未超出0.03 MPa的规范值；每千米引水管段渗水量位于1.63～4.08 L/min之间，试验结果均为合格。

4 结论

综上所述，文中所提出的试验方案合理完备，施工操作规程严格规范。按照该方案仁怀市2015年二合镇抗旱应急引水工程全线球墨铸铁管水压试验于2022年6-8月完成，且一次性通过打压，试验压力段压力也达到《给水排水管道工程施工及验收规范》的要求，在业主、施工及监理三方确认签字后，该引水工程水压试验顺利结束，为引水工程后续安全稳定运行提供了保证。