邢台市南水北调配套工程整体打压试验技术方案成稿.doc

邢台市南水北调配套工程
水厂以上输水管道工程第一设计单元

管道水压实验技术方案

河北省水利水电勘测设计研究院
九月

邢台市南水北调配套工程
水厂以上输水管道工程第一设计单元

管道水压实验技术方案

工程设计证书等级：甲级
编号：A

河北省水利水电勘测设计研究院
九月

邢台市南水北调配套工程
水厂以上输水管道工程第一设计单元
管道水压实验技术方案

审 定：石志学
审 查：王海峰
校 核：赵军涛
编 制：崔福占

目 录
1 工程概况 1
1.1 绪言 1
1.2 水文 2
1.3 工程地质 2
1.4 工程规模 2
1.5 工程布置及建筑物 3
1.6 工程建设情况 5
1.7 水压实验范围 5
2 水压实验目的及重要依据 7
2.1 水压实验目的 7
2.2 重要依据 7
3 水压实验方法及实验压力 8
3.1 水压实验方法 8
3.2 水压实验压力 8
4 水压实验分段计划及需水量 9
4.1 实验方式的拟定 9
4.2 分段水压实验的原则 9
4.3 分段结果 10
4.4 水压实验计划需水量 12
5 水压实验计划安排 13
5.1 组织机构及人员 13
5.2 水压实验时间安排 14
5.3 段内水压实验位置的选取 14
6 重要设备规定 15
6.1 加压实验设备 15
6.2 抢修排水设备及抢修工具 16
6.3 交通、通讯设备 16
7 充水过程控制 17
7.1 水源 17
7.2 充水过程控制 17
8 水压实验技术规定 18
9 安全规定 21

1 工程概况
1.1 绪言
邢台市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元涉及临城线和隆华线两条输水管道，是河北省南水北调配套工程重要组成部分，承担着向各个供水目的供水的任务。本次设计隆华线上接南水北调总干渠黑沙村分水口门，下至隆尧县、华龙工业区2个目的水厂；临城线上接南水北调总干渠北盘石分水口门，下至临城县新建的地表水厂。工程位置示意图见图1-1。
工程实行后，通过南水北调来水与本地水的联合调度运用，基本解决上述供水目的的城市生活及工业用水，缓解本地水资源紧缺状况，改善水环境，保障本地社会经济可连续发展。

图1-1 工程位置示意图
1.2 水文
邢台市属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，冬夏季较长，春秋季较短。春季多西南风，干旱少雨；夏季炎热多雨，且易暴雨；秋季雨水稀少，秋高气爽；冬季多西北风，寒冷干燥。
河流：本区河流多属子牙河水系，重要涉及泜河、北醴河、北醴新河等3条河流，以行洪为主，结合蓄水灌溉。
1.3 工程地质
邢台市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元重要位于太行山东部的低山丘陵区和山前倾斜平原区，根据形态和成因不同，可分为山前冲洪积平原和洪积平原，为华北平原的一部分。跨越的微地貌有微高地、微倾斜平原、平地、河滩、低洼地。管道沿线总体地势平坦开阔，由西向东及东北倾斜，地面高程由101.01m过渡到23.64m，高差最大约77m，地面坡降约0.2%。
1:2023地质测绘成果和勘探资料表白，工程区地表出露及钻孔揭露的地层岩性重要有第四系全新统人工堆积（Q4s）杂填土，第四系全新统冲洪积（Q4pal）壤土、砂壤土、粘土、细砂、中砂、粗砂，第四系上更新统中段冲洪积（Q32pal）黄土状壤土、黄土状砂壤土，第四系上更新统下段冲洪积（Q31pal）粗砂，第四系下更新统冰水积（Q1fgl）泥砾、壤土、中砂、粗砂，奥陶系下统亮甲山组(O1L)灰岩等。
1.4 工程规模
邢台市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程输水管道规模计算按各供水目的的最高日平均时供水量拟定，输水管道规模详见表1.4-1，分水口门位置和设计水位及各供水目的地表水厂水位详见表1.4-2。
表1.4-1 邢台市南水北调配套工程水厂以上输水管道规模表
口门
名称
管线
名称
起点—终点
供水目的
年供水量
(万m3)
初设线路长度
(km)
实际线路长度（km）
设计流量
(m3/s)
黑沙村
口门
隆华线
黑沙村口门至隆尧水厂
隆尧县、华龙工业区
2458
24.205
24.298
1.01
隆尧水厂至华龙水厂
华龙工业区
1234
13.830
13.962
0.51
合 计

38.035
38.260

北盘石口门
临城线
北盘石口门至临城水厂
临城
539
0.788
0.854
0.22
表1.4-2 分水口门位置和设计水位及供水目的水厂水位表
序号
分水口门名称
分水口位置坐标
分水口
设计水位（m）
供水目的地
表水厂名称
地表水厂水位（m）
x
y
1
黑沙村口门
4145363.357
548532.8
80.731
隆尧县地表水厂
41.11
华龙水厂
34.61
2
北盘石口门
4145065.240
548451.870
80.931
临城县地表水厂
126.0
注：坐标系统为1954年北京坐标系，1°分带，中央子午线114；高程系统为1985国家高程基准。
1.5 工程布置及建筑物
1.5.1 工程等别和标准
邢台市隆华线和临城线输水管线输水管道工程等别为Ⅳ等，重要建筑物级别为4级、次要建筑物为5级。输水管道工程防洪标准为2023一遇设计、30年一遇校核。
工程所处县供水管段地震基本烈度为Ⅶ度，重要建筑物按7度地震烈度进行设防。
1.5.2 工程总布置
临城线输水管线从南水北调中线总干渠北盘石口门取水，向临城县城供水；隆华线输水管线从南水北调中线总干渠黑沙村口门取水，向隆尧县、华龙工业区供水。
隆华线输水线路总长38.260km，其中隆尧线24.213km（含黑沙村隧洞段1.430km），华龙支线长13.962km。临城线输水线路总长854m。隆华线输水干线管道主管材选用DIP，管径DN1200、DN1000，设计压力1.0/1.2MPa；临城线输水干线管道主管材选用DIP，管径DN500，设计压力1.0MPa。
临城线输水管线新建1座北盘石口门泵站。隆华线共穿越泜河、北澧河和北澧新河3条行洪河道，均布置为穿河道倒虹吸型式；与隆华线输水管线交叉的铁路2条（石武客运专线和京广铁路）、高等级公路（京港澳高速、107国道、S327省道和S赵新线）4条，除穿越高速铁路采用现浇混凝土箱涵内套钢管型式外，其它均采用顶管工程；隆华线首部黑沙村分水口接黑沙村隧洞（与宁柏线共用）。
1.5.3 重要建筑物
（1）隧洞工程
黑沙村隧洞全长1430.036m，隧洞洞身采用平底马蹄形断面，洞内铺设DN1400输水钢管，壁厚14mm。
（2）北盘石泵站
北盘石泵站为临城管线取水泵站，泵站内设3台中开式离心泵，2用1备，泵站设计净扬程48m。
（3）交叉建筑物
隆华线输水管道工程穿越泜河、北澧新河和北澧河3条行洪河道，穿越京广铁路、石武客运专线2条铁路，穿越京港澳高速公路，穿越107国道，穿越S327省道、S赵新线2条省道，穿越金隆公路和隆任公路2条县道，穿越17条县级以下有水泥路面的公路。
① 输水管线与3条河流交叉工程均采用倒虹吸方案穿越，堤防段采用球墨铸铁自锚管外包混凝土穿越，主河道、滩地采用球墨铸铁管明挖直接埋设。
② 本工程与京广铁路和石武客运专线两条铁路交叉，采用钢筋混凝土箱涵内设钢管穿越。
③本工程与6条高等级公路交叉部位采用专用钢筋混凝土管顶管内套钢管的穿越方案，管道铺设完后在套管内填充中粗砂。
④输水管道穿越一般公路均采用破路工艺施工，直接埋设管道。
1.6 工程建设情况
本设计单元共涉及三个施工标段：黑沙村隧洞施工标、SG1-1标及SG1-2标，截至目前，除华龙支线PQ4因阻工未施工外，主体工程已所有竣工。
其中：黑沙村隧洞施工标由中铁十三局承建，项目于2023年10月01日开工，2023年12月03日主体工程竣工。2023年06月09日进行了水压实验，实验合格；
SG1-1标由黑龙江省隆业水利水电工程建设有限公司承建，重要建设项目涉及临城线及隆尧线（桩号LY1+399～17+043），项目于2023年02月25日开工，2023年09月05日主体工程竣工。2023年07月14日对桩号LY6+420~8+020进行了水压实验，实验合格；
SG1-2标由中铁五局承建，重要建设项目涉及隆尧线（桩号LY17+043～24+194）及华龙支线，项目于2023年03月19日开工，截至目前除华龙支线PQ4因阻工未施工外，主体工程已所有竣工。2023年07月23日对桩号HL10+767～11+747进行了水压实验，实验合格。
1.7 水压实验范围
本方案实验范围为隆华线输水管道工程，具体为黑沙村隧洞出口至隆尧线水厂及华龙支线。
根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2023），“9.1.9 管道的实验段长度除本规范规定和设计另有规定外，压力管道水压实验的管段长度不宜大于1.0km；无压力管道的闭水实验，条件允许时可一次实验不超过5个连续井段；对于无法分段实验的管道，应由工程有关方面根据工程具体情况拟定。”黑沙村隧洞工程及临城线均具有单独水压实验的条件，按照招标文献规定进行水压实验。隆尧线及华龙支线在施工初期进行了一次水压实验，实验合格，随后工程进入了全面建设阶段；至工程全线竣工，管道未按招标文献规定进行分段水压实验。
截至目前，隆华线输水管道已全线安装完毕，决定对其进行水压实验，以检查管道、阀件及管线建筑物（涉及支墩、阀室等）在实验压力条件下是否安全；检查管道、阀件安装质量，渗流量是否符合规范规定。

2 水压实验目的及重要依据
2.1 水压实验目的
水压实验目的是检查隆华线输水管道、阀件及管线建筑物（涉及镇墩、阀室等）在实验压力条件下是否安全；检查管道、阀件安装质量，渗流量是否符合规范规定。
① 模拟工程投入运营后管道充水水流状态，总结充水经验。
② 进行管道水压实验，验证管道、阀件及各管线建筑物在实验压力条件下管道强度、严密性及管线建筑物的安全性。
③ 结合水压实验，演练抢修和排水人员及设备。
④ 判断管道密封性是否符合规范规定。
2.2 重要依据
① 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2023；
② 《城乡供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》CECS193-2023；
③ 工程中涉及的招标文献及国家有关规范、规程。
3 水压实验方法及实验压力
3.1 水压实验方法
参考类似工程经验，管道完毕注水后，分段进行水压实验。采用允许压力降和允许渗漏量互相印证的方法进行实验，当压力降与渗漏量均满足《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2023）规定期，鉴定为合格。
3.2 水压实验压力
根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2023）选定实验压力，结果见表3.2-1。
表3.2-1 隆华线输水管道参数表
序号
管线名称
起始桩号
终止桩号
管线长度（m）
主管材
管道直径DN
工作压力MPa
设计压力MPa
实验压力MPa
备注
1
隆尧线
LY隧0+000
LY隧1+430.036
1430.0
直焊缝钢管
1400
0.4
0.9
0.9
黑沙村隧洞工程
2
LY1+411.232
LY4+030
2606.9
DIP
1200
0.4
1.0
1.0
含石武高铁穿越工程
3
LY4+030
LY13+000
8970
DIP
1000
0.4
1.0
1.0
含京广铁路、G107、京港澳高速穿越工程
4
LY13+000
LY17+043
4043
DIP
1000
0.5
1.0
1.0
含S327省道穿越工程
5
LY17+043
LY24+194.14
7248.4
DIP
1000
0.7
1.2
1.2
含泜河、S赵辛线穿越工程
6
华龙支线
HL0+000
HL13+795.28
13961.7
DIP
1000
0.7
1.2
1.2
含金隆公路、隆任路、北澧新河、北澧河穿越工程
4 水压实验分段计划及需水量
4.1 实验方式的拟定
隆华线输水管道主体工程已全线竣工，计入变更后的线路长度，管线全长约38.26km，具有全线水压实验的条件。
由表3.2-1可以看出，隆华线输水管道采用多种工作压力，管道从始端至末端工作压力分别为0.4MPa、0.5MPa和0.7MPa，实验压力分别为0.9MPa、1.0MPa和1.2MPa。如全线整体进行水压实验，在满足管道首端0.9MPa实验压力的条件下，管道末端的压力将达成约1.5MPa，超过末端实验压力的25%，对管道自身的安全不利；如保证管道末端的实验压力达成1.2MPa，则管道首端的实验压力仅能达成约0.6MPa，达不到水压实验的目的。《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2023）规定：压力管道水压实验的管段长度不宜大于1.0km。
因此，经研究决定，隆华线输水管道工程实行分段水压实验。
4.2 分段水压实验的原则
（1）按土建施工标段划分，一旦出现滴、跑、漏等现象，责任明确，便于后期加固维修；
（2）根据管道的工作压力进行分段；
（3）结合蝶阀检修井布置；
（4）分段长度不宜过长；
（5）实验段内以管线低点达成实验压力为准，管线高点与低点实验压力相差不大于15%。
4.3 分段结果
依据上述分段原则，水压实验分段结果见表4.3-1。

表4.3-1 隆尧线输水管道水压实验分段成果表
实验段
管线
名称
起始桩号
终止桩号
管线长度
m
实验压力
MPa
段内最低
管中心高程m
检修井
管道高点
压力值MPa
包含的
穿越工程
施工
标段
第一段
隆尧线
LY1+411.232
LY2+938
2735
1.0
64.917
隧洞出口～DF1
0.889
石武高铁
SG1-1
第二段
LY2+938
LY5+664
2726
1.0
61.300
DF1～DF2
0.887

第三段
LY5+664
LY6+388.5
724.5
1.0
60.850
DF2～DF3
0.882
京广铁路、107国道
第四段
LY6+388.5
LY8+182
1793.5
1.0
49.200
DF3～DF5
0.864
京港澳高速
第五段
LY8+182
LY13+874
5692
1.0
42.997
DF5～DF6
0.880

第六段
LY13+874
LY17+151
3277
1.0
40.000
DF6～DF8
0.962
S327省道
第七段
LY17+151
LY21+384
4233
1.2
32.654
DF8～DF10
1.096
泜河
SG1-2
第八段
LY21+384
LY24+194.14
2810
1.2
31.990
DF10～末端
1.156
赵辛线
第九段
华龙支线
HL0+010
HL4+809
4799
1.2
30.310
分水口～DF1
1.183
金隆路
第十段
HL4+809
HL7+773
2964
1.2
24.880
DF1～DF3
1.176
隆任路
第十一段
HL7+773
HL9+247.2
1474.2
1.2
24.762
DF3～DF4
1.174

第十二段
HL9+247.2
HL11+828
2580.8
1.2
24.315
DF4～DF5
1.177

第十三段
HL11+828
HL13+795.280
1967.28
1.2
18.676
DF5～末端
1.132
北澧新河、北澧河

实验压力表按安放于地面以上1m计，施工单位根据选择的加压点计算压力表读数。
压力表读数＝实验压力－（压力表安装高程－段内最低管中心高程）/100。
4.4 水压实验计划需水量
水压实验所用水源来自采用南水北调总干渠。
管道水压实验中，规定全管道充水，然后静水状态关闭实验分段处检修蝶阀，分段进行加压实验。估算需水量按管内容积的1.05倍计算，考虑了管路渗漏损失等因素，合计需水约3.36万m3。
5 水压实验计划安排
5.1 组织机构及人员
邢台市南水北调配套工程第一设计单元隆华线水压实验成立技术领导组和工作组。
技术领导组成员涉及：邢台市南水北调办领导、建设项目部领导、监理、设计及安装施工单位技术负责人，聘请经验丰富的专家参与指导，邀请质量监督人员参与。技术领导组负责水源协调、占地协调、总体时间安排和重大事项的研究决策。设计单位编制水压实验技术方案。
水压实验工作组由安装施工单位、管道制造单位和阀门制造单位人员组成。以安装施工单位为主进行水压实验工作，三单位人员共同对现场情况事先检查，实验中仔细观测并记录，实验后研究解决发现的问题。
安装施工单位提前做好实验准备工作，一方面编制水压实验实行方案及安全应急预案；充水前进行管道、阀件检查；充水过程中应设阀件、阀井观测、管路巡查人员和维修人员。压水实验前成立：协调领导组、打压队和抢修队。协调领导组负责联系、看护巡检观测、抢修调度和后勤供应（临时管路、打压设备、仪表、排水、抢险器材），打压队负责打压实验及记录，抢修队负责微小流量可带压作业的及时抢修工作和泄压后的抢修工作。
充水、加压实验过程中，安装施工单位在实验段内的每一处阀井均需安排人员，观测管道及阀件的连接渗漏及变位情况，并做具体记录发现的现象、部位和时间，也许的情况下可以容器量测单位时间的渗漏量。
5.2 水压实验时间安排
水压实验时间由邢台市南水北调办公室安排。
水压实验前，监理批复施工单位的“水压实验实行方案”后，施工单位应对所有参与打压实验的人员进行培训。
5.3 段内水压实验位置的选取
各水压实验段内，根据排气阀的布置，选择交通相对方便且便于排水的排气阀位置进行压水实验，且加压点应选在实验段两端部；关闭下部的检修阀，拆卸排气阀安装实验管路实验。
6 重要设备规定
6.1 加压实验设备
（1）加压泵
首选超大流量试压泵（3DSY型），供水流量不小于200L/min，压力不小于1.5MPa，缸体数量不小于3缸。
（2）压力表
采用弹簧压力计时精度不应低于1.5级，最大量程为实验压力的1.3～1.5倍，表壳的公称直径不应小于150mm，使用前经校正并且具有符合规定的检定证书。
（3）储水箱
容积不小于4000L，具有较大刚度、不易变形，并随深度设立刻度，以便读取供水量。
（4）连接管路
连接管路采用压力不宜小于1.5MPa，管径宜采用DN50，与排气检修阀法兰连接。管路上设立压力表、水表、排气阀、排水阀、加压泵和进水口阀门。排水阀用于调节压力，排水流入储水箱。连接管路需配备2套，用于备用。
（5）水表
安装于管道进水管路上，用于计量渗漏水量。水表合用压力1.5MPa，流量不小于12m3/h。
（6）记时表
用于计量每级加压实验时间。
（7）发电机
与泵相匹配的柴油发电机，不小于15KW。
6.2 抢修排水设备及抢修工具
宜采用配套工程的检修排水泵及柴油发电机作为压水实验的排水设备。根据安装需要每个阀门井配备不少于2套应急抢修紧固工具。根据阀件提供单位的经验，预备一定数量的止水垫圈、橡胶止水片和临时紧固钢带等应急抢险材料。
6.3 交通、通讯设备
根据水压实验安排，需配置抢险车、对讲机等。
7 充水过程控制
7.1 水源
隆华线输水管线从南水北调中线总干渠黑沙村口门引水，需水约3.5万m3。
7.2 充水过程控制
充水重要遵循以下原则：
（1）充水流速控制在0.3～0.5m/s，充水流量小于1.0m3/s。
（2）保证排气阀下部的检修阀处在所有打开状态，保持排气阀运用灵活。
（3）保证管道上的排水阀所有处在关闭状态。
（4）充水前启动管路末端的调流阀，当管路末端见水后，关闭调流阀，继续充水至管道完全充满。
8 水压实验技术规定
（1）水压实验重要依据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2023，并结合本工程特点进行。
（2）水压实验前，施工单位应编制水压实验实行方案。其内容应涉及：
① 补压进水管路设计；
② 加压设备、压力计的选择及安装设计；
③ 升压分级的划分及观测制度的规定；
④ 实验段的稳定措施及安全措施。
（3）管道水压实验前必须具有的条件。
① 水压实验前必须对管道节点、接口、支墩等及其他附属构筑物的外观进行认真的检查；
② 对管道的排气系统（排气阀）进行检查；
③ 贯彻水源、试压设备、放水及量测设备，检查工作状况规定良好；
④ 准备试压的管段其管顶以上的回填土的厚度应满足设计规定。
⑤ 试压管段的所有敞口应堵严，不能有漏水现象。
（4）注水完毕后，管道浸泡不小于24小时，之后方可进行打压实验。管道浸泡期间，检查阀井内管道、阀件接口密封情况。打压前关闭打压段上下游检修阀。
（5）预实验阶段：将管道内水压缓缓的升至实验压力并稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于实验压力；检查管道接口、配件等处有无漏水、损坏现象；有漏水、损坏现象时应及时停止试压，查明因素并采用相应措施后重新试压。
（6）主实验阶段：停止注水补压，稳定15min；当15min后压力下降不超过0.03MPa时，将实验压力降至工作压力并保持恒压30min，进行外观检查若无漏水现象，则水压实验合格。
（7）管道升压时，管道的气体应排除；升压过程中，发现弹簧压力计表针摆动、不稳，且升压较慢时，应重新排气后再升压。
（8）系统实验时应分级升压（每级0.1MPa、连续10min），每升压一级应检查阀件、管身及接口，当无异常现象时再继续升压。
（9）管道渗漏量应满足GB5050268-2023标准规定。
①压力升至实验压力后开始计时，每当压力下降，应及时向管道内补水，但最大压降不得大于0.03MPa，保持管道实验压力恒定，恒压延续时间不得少于2h，并计量恒压时间内补入实验管段内的水量
②实测渗水量按下式计算：

式中：q—实测渗水量（L/minkm）；
W—恒压时间内补入管道的水量（L）；
T—从开始计时至保持恒压结束的时间（min）；
L—实验管段的长度。
③注水法实验进行记录，登记表格详见GB5050268-2023中附录C。
（10）水泵、压力计应安装在实验段两端部与管道轴线相垂直的支管上。
（11）加压临时管线
在主管道上运用设计已有排气阀设立加压临时管路，安设注水加压泵、压力表、闸阀等设备。
（12）水压实验时，严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时，应作出标记，卸压后修补。
（13）压水实验结束后，管道内水不得随意泄放。
（14）本技术规定未尽事宜，执行《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2023。
9 安全规定
9.1 压水实验工作应执行安全生产责任制。应统一指挥，所有参战人员应服从领导。实验单位编制专项安全预案。
9.2 凡发生意外，应立即停止实验。
9.3 水压实验时，严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，严禁带压修理，如遇缺陷，应作出标记，卸压后再进行修补，缺陷消除后重新试压。
9.4 冲洗排放的临时管道必须稳固安全，避免冲洗时回弹。