球墨铸铁给水管道系统水压试验方法

球墨铸铁给水管道系统水压试验方法及验收标准探讨张湛军摘要：通过69条球墨铸铁给水管道水压试验结果研究，说明现行GB50268—97《给水排水管道工程施工及验收规范》中球墨铸铁管道水压试验验收标准失之过宽，应予修改。关键词：球墨铸铁管；水压试验；验收标准输配水管网投资占整个给水系统投资的70％左右。球墨铸铁管因其不结垢、耐腐蚀、密封严、强度高、韧性好而作为输配水管道的首选材料正得到越来越广泛的应用。新建给水管道的管线水压试验是检验管材和安装质量的最后一道重要工序，水压试验的验收标准直接关系到管材选择、安装质量、正常运行、维护管理、运营成本等一系列问题。而现行GB50268－97《给水排水管道工程施工及验收规范》[1]（以下简称GB50268—97规范）中球墨铸铁管水压试验验收标准制定时，因无充分的管道实测渗水量数据，故允许渗水量标准仍按1956年《建筑安装工程施工及验收暂行技术规范》执行[2]。但此失之过宽的允许渗水量标准直接导致球墨铸铁给水管道的水压试验验收标准降低，致使有渗水或漏水的管道因渗水量不超标而得以过关被验收，但投入使用后就开始漏水、爆管，给供水企业造成巨大的经济损失，影响用户的正常用水，造成不良的社会影响。本研究试图通过试验结果提出修改现行规范的建议。1.试验方法1.1试验对象郑州市自来水总公司2001年和2002年敷设的69条球墨铸铁给水2管道，管径为DN100mm-DN1000mm，长度为128m-1773m，总长度45366m，均为符合ISO2531标准，内衬水泥砂浆，外涂沥青的K9级管子和K12级管件、K14级丁字管。管道承插连接，胶圈接口，埋地敷设。每条管道分别按GB50268—97规范进行注水法和放水法水压试验。试压管道概况见表1。1.2设计施工情况设计时特别注重管线的坡度设计，要求i≥0.002。现场施工基本做到敷设坡度达到设计要求。每根球墨铸铁管承插安装到位，无胶圈扭转或不到位情况。由于市政道路施工进度要求，所有试压管道安装完后均被回填覆盖，接口在试压时均未敞露以供观察。1.3试验设备器材0.4级压力表，表盘直径150mm，最大量程1.6MPa,表盘刻度至0.01MPa，可估读至0.001MPa。500mL、1000mL量杯，70L-125L水箱，普通水桶。2m卷尺，计时表，温度计。手压泵或小流量高扬程电动加压泵。1.4试验压力和升压程序验收试验压力基本均为0.9MPa，个别验收试验压力为0.8MPa。按GB50268—97规范规定程序浸泡和分级升压。1.5放水法试验放水法试验按GB50268—97规范附录A规定的程序做。只是在降压0.1MPa所需要的时间T148h后不再继续观察记录，只记录T1≤48h内的时间和压力，每半个小时读取并记录一次时间和压力值。1.6注水法试验注水法试验也按GB50268—97附录A规定的程序做。每当压力下降0.02MPa时向管内补水，延续时间均为2h。且在达到2h时，不管最后一次压降是否达到0.02MPa，均补至试验压力。2.试验结果每条管道的放水法试验和注水法试验结果见表1。放水法试验压降30.1MPa情况见表2.3.结果讨论3.1从表1所列69条埋地球墨铸铁给水管道按GB50268—97规范所做的放水法和注水法测得的渗水量数值看，要远远低于GB50268—97规范所允许的渗水量，说明现行的GB50268—97规范所规定的允许渗水量标准规范不符合实际，失之过宽。按此规范验收球墨铸铁给水管道，则可能使有渗水甚至有漏水的管道也能因渗水量不超标而被认为合格。3.2对密封性能良好的埋地球墨铸铁给水管道来说，按放水法进行管道的严密性试验导致试验时间过长。从表２数据看，进行放水法试验压降0.1MPa需要的时间大部分超过了10小时，有的甚至超过48小时压降仍不足0.1MPa。如此长时间地观察压降是完全没有必要的，试压管道长期处于高压状态对周围环境和行人也是一个不安全因素。3.3从表1可见69条试压管道中有56条管道算得的放水法两小时补水量小于注水法两小时的补水量。其原因应是注水法是在试验压力下（至多差0.02MPa）这一较高平均压力下测得的补水量，而放水法是在试验压力变化较大（多与试验压力相差0.1MPa）而平均压力较低情况下测得的补水量，也就是说试验压力越高所测得的补水量越大。但因存在读压力表的误差，放水快慢的差别、试压管线内的气体是否完全排出等其他原因，也存在放水法补水量大于注水法补水量的情况。3.4从表３数据对比来看，有39条管道实测放水法补水量低于ＢS1080标准[3]，有43条管道实测放水法补水量低于ISO10802标准[4]，只有3条管道实测补水量高于ANSI/AWWAC600-99标准[5]。3.5BS、ISO、AWWA标准在试验压力为0.9MPa时的允许补水量的关系为1：1.2：5.6，但属于同一数量级，而对上述试压管道来说，现行GB50268—97规范的允许渗水量是BS标准的18-56倍。3.6从表2看在试验压力下压降与持续的时间呈线性关系。3.7表1中某几条补水量偏大的管道存在工期紧，沟槽已回填且4路面已硬化等情况，但因修路等后道工序追赶导致没有时间进行泄压放水修补后再进行试压，也有个别管道敷设达不到设计坡度，使存气不能顺畅排出影响稳压，压路机碾压也导致降压不均匀。3.8气温升高有时导致试压管段的水压上升。4.建议4.1尽快修改GB50268—97规范中的球墨铸铁给水管道水压试验验收标准，特别是球墨铸铁给水管道水压试验的允许渗水量标准。且因材质良好，正确安装的球墨铸铁给水管道其接口和管身是不漏水或渗水的，因此建议球墨铸铁给水管道水压试验的允许渗水量改称允许补水量。对照英国、国际和美国有关球墨铸铁给水管道水压试验的允许补水量标准，建议GB50268—97规范修改时允许补水量采用如下标准：每mm管径每km管长每MPa试验压力每小时允许补水量为0.02L水。此标准为相应国际标准ISO10802所规定允许补水量的2倍。4.2取消GB50268—97规范中附录A的放水法试验。因为放水法试验要观察压降0.1MPa，而压降0.1MPa，对材质良好，施工安装质量优良的球墨铸铁给水管道来说往往需要超过十个小时甚至更长时间，这完全没有必要，且不安全。4.3取消GB50268—97规范中有关强度试验的内容。因工程实际中埋地给水管道进行水压试验时绝大部分沟槽均进行了回填，很难做到接口敞露以供观察。再则水压的严密性试验均是在试验压力下进行超过一小时的试验，应是涵盖了强度试验所要达到的目的，这样强度试验就成为多余或重复的工作。另外英国、美国及国际标准中均无相应内容的规定。4.4把试验压力这一因素考虑到严密性试验的允许补水量标准中去。因相同的管道，如试压程序相同，但试验压力不同时，所测得的补水量是不同的。英国、美国和国际标准相应规范体现了试验压力这一因素，但GB50268—97规范未考虑这一因素。4.5规范水压试验验收中严密性试验步骤，建议如下：5试压管段稳步升压至试验压力，维持此试验压力一个小时，在此一个小时内每当压力下降0.01MPa时可用泵向管内补水，且在此第一个小时结束时试压管段应达到试验压力。断开试压泵与试压管段的连接，再观察一个小时，此第二个小时内不允许向管内补水。第二个小时结束时记录压力值，然后用泵将压力升至试验压力后停泵，再通过放水阀放水使压力降至第二个小时结束时的压力，量测放出的水量与允许补水量进行比较以判断合格与否。4.6简化水压试验验收合格判定标准，建议如下：如上述4.5中的第二个小时无压降或压力略有升高（气温变化、管线伸展等原因），则可直接判定严密性试验合格，而不必再做升压、放水、量测放水量等工作。如上述4.5中的第二个小时有压降，则应按4.5所规定的步骤做升压、放水、量测放水量，与允许补水量标准进行比较，以判定合格与否。达不到合格标准的管道应找出缺陷，维修后再进行水压试验，直到合格为止。4.7取消GB50268—97规范中10.2.13.4条的规定从表2可见，在试验压力下，试压管段的压降与延续时间基本是线性关系。而按GB50268—97规范中的10.2.13.4条的规定，当DN≤400mm,L≤1km时，如10min降压不大于0.05MPa，也就是当1h降压不大于0.3MPa，不用做严密性试验可认为合格。工程实际中对符合ISO2531标准的球墨铸铁管道来说，不要说1h降压0.3MPa，就是1h降压达到0.1MPa，也肯定是存在漏水之处，但按此条文规定，存在漏水的管段（工程实际中多数情况是接口已被全部回填而看不到漏水）可被判为合格。况且，对各城市、县镇的供水管网工程来说，DN≤400mm，L≤1km的管道都占绝大多数。工程实际中许多供水企业正是按此条文对给水管道进行试压验收，甚至把此条文的规定扩大应用到DN400mm的给水管道工程水压试验验收中去，导致管道验收完投入使用后爆管漏水频发，抢6修停水影响用户用水，产生不良社会影响，增加供水企业成本。郑州水司自1999年开始大量采用符合ISO2531的球墨铸铁管材，严格按远高于GB50268-97规范的企业标准（接近ISO10802标准），对敷设的给水管道进行水压试验验收，至今尚未发生一次爆管漏水事故。《球墨铸铁给水管道水压试验研究》项目已于2002年12月通过建设部专家验收鉴定，鉴定意见为该课题试验提出的结论，符合我国实际，技术可行性强。试验结论对《给水排水管道工程及施工验收规范》（GB50268—97）进行的补充和完善，填补了国内空白，达到国内领先水平，所提出的方法与标准与国际通行的方法标准接轨，意义重大。试验取得的数据为进一步修改完善该规范提供了可靠的数据依据。我公司在目前研究成果的基础上，结合鉴定会提出的意见，拟定了“球墨铸铁给水管水压试验方法与标准（试行）”的企业标准，为下阶段原规范修订提供广泛的试用依据。基金项目：建设部科技攻关项目02-2-2.3参考文献：[1]GB50268—97，给水排水管道工程施工及验收规范[],1997[2]许其昌，给水排水管道工程施工及验收规范实施手册[],1998北京：中国建筑工业出版社，[3]BS8010：BritishStandardCodeofPrcacticeforPipelines[],1987[4]ISO10802:DuctileIronPipeline;HydrostaticTestingafterConstru1ction,1992[5]ANSI/AWWAC600—99:AWWAStandardforInstallationofDuctile-IronWaterMainsandTheirAppurtenances,1999