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天津市水利科学研究院 天津 300061
【摘 要】本文综合分析了规范GB50286-2008对水压的试验要求，结合南水北调管道的实际应用情况，详细介绍了采用数控压力测试仪进行PCCP接头水压试验的准备、注水加压、数据采集及数据分析的过程，对PCCP管接头水密性检测的具体过程进行总结，为PCCP接头水密性检测新技术应用提供技术支持。
【关键词】PCCP管接头；数控压力测试仪；水密性
1.引言
带钢筒的预应力混凝土管（Prestressed Concrete Cylender Pipe）简称PCCP管是目前国际上使用广泛的大口径耐高压管材，由嵌埋薄钢筒的管芯缠在管芯外的预应力钢丝和钢丝外的水泥砂浆保护层组成。管子的两端分别焊有钢制的承口圈和插口圈，管子的柔性接头采用滑动胶圈密封。在工作状态下，嵌埋在管壁中的薄钢筒具有抗渗功能，缠绕在管芯外的预应力钢丝及管芯的混凝土壁承受管材的内水压力及外荷载，因此 PCCP管是一种将钢管与普通预应力混凝土管的优点相结合的管种，PCCP管道接头水密性直接关系到PCCP管的输水质量，因此接头水压试验是压力管道竣工验收前非常有必要进行的一个试验项目，而传统的人工打压机压力精度粗，打压过程不能通过数据或图表表现出来，无法实现试验的智能化控制，因此开发新型的水密性检测技术已经成为当务之急。
2.工程概况
天津市南水北调中线滨海新区供水工程起自天津干线末端拟建的曹庄泵站，终点为北塘水库和大港区水厂，工程最大设计流量28m3/s，管道工作压力为0.5MPa，其中曹庄泵站至北塘水库（简称“南干线”）长约72km，拟采用2排2.2m～2.8m预应力钢筒混凝土管（PCCP）和局部钢管输水型式，两排管道同槽埋设；入港管线（简称“大港支线”）长约28.44km，拟采用1排1.8mPCCP和局部钢管输水型式。按天津市水利勘测设计院可研阶段的初步方案，天津市南水北调中线滨海新区供水工程管线80%拟采用埋置式双胶圈预应力钢筒混凝土管，约121km；20%采用钢管，约52km。另外尔王庄水库至津滨水厂工程管线大部分采用了预应力混凝土管道。
3.试验标准及试验方法
南水北调工程拟采用的PCCP在1.8m～2.8m之间，属大口径输水管道，管道接头埋置两条密封胶圈，鉴于PCCP管身为钢筒，并有混凝土保护层，足以承受1.5倍工作压力——0.75MPa，最薄弱部分为PCCP管道接头部位，可以只对接头部分进行水压检测，承插口接头水压试验采用水科院研发的数控压力测试仪进行。该仪器主要结构包括充压系统、计量系统、自动控制系统、检验报告管理系统。在保证测试精度0.1KPa，测试最大压力可达到1.5MPa。
PCCP接头检测方式：在PCCP承插口之间的密封空间进行注水打压。依据规范50268-2008，如表3-1所示，结合南水北调工程所用管道的的设计压力，1.0MPa，确定PCCP接头试验压力1.0MPa保压时间为300S，按照设计要求，压力损失低于设计压力10%，则PCCP接头水密性试验合格。
表3-1 压力管道水压试验的试验压力（Mpa）
管材种类 工作压力（Mpa） 试验压力（Mpa）
钢管 P 2P
PCCP 0.5 0.75
预应力混凝土管 P 1.5 P
注：P为管道设计工作压力
PCCP管体接头部分在制作过程中预留有打压孔，打压时只需连接打压管与预留孔即可以进行试验检测，试验过程中，数控压力测试仪的操作屏上即可显示工作状态，检测结果一目了然。数控压力测试仪在进行打压工作的同时，仪器内配置的XP处理系统对数据进行采集、储存，数据保存时间可根据需要随时设定，数据可以通过配备的USB接口导出，然后进入实验室检验报告管理系统进行试验数据的处理、分析。
4.接头水压试验过程
4.1试验准备
在管道安装后进行接头水压试验，在PCCP插口的两预留孔中埋入直径为8mm的铁管，使铁管与密封胶圈之间的密封空间联通，并在每根联通铁管上安装阀门，充水前先对PCCP管道接头进行全面检查，主要检查PCCP管接头处聚硫胶是否有明显的裂缝、砂眼等缺陷，这些缺陷极容易造成接头部位的渗漏。将数控压力测试仪与220V交流电源连接，打开电源，启动仪器，进入检测系统。
4.2 充水加压
首先进行抽气，在缓冲装置内形成负压，将水通过缓冲装置底部的注水管引入缓冲罐，关闭底部阀门，将注水管连接测试部位预留孔，进行注水打压试验。将设备的连接出口与PCCP插口的一个预留孔链接，另一铁管打开阀门，向密封空间注水，排除空间内的气体，当另一阀门有水冒出时，说明水已经充满接头的密闭空间，此时可关闭铁管阀门，同时开始向空间内施加水压，压力随时间的变化曲线、测试仪器的工作状态均可以在屏幕中即可显示，即为试验时仪器触摸屏显示的工作状态及压力曲线。
当压力达到设计压力时，系统自动停止加压，进入压力维持状态（恒压时间需提前设定，通常状况下恒压时间为300s），在此期间，若压力的损失低于设计压力的10%，系统会自动判定此次试验合格，若出现压力损失较快，且大于10%的情况，系统会提示试验异常，则说明此PCCP接头可能出现渗漏。试验人员应检查接头渗漏情况，并做好记录。
4.3 数据采集及分析
测试完毕后，将阀门打开，排净密闭空间的测试水，然后取出铁管，将预留孔用螺桿封住。数据可通过U盘等存储工具导出，传输至实验室数据管理分析软件系统中进行数据分析，最后通过曲线将注水打压过程中加压阶段、恒压阶段表示出来，同时分析出压力损失值及压力下降的百分数，通过曲线及数据反映PCCP管道接头的水密性，判定是否发生渗漏。根据现场进行试验得出PCCP管道接头水密性试验的结果。
与传统的检测设备比较，该设备试验精度高，最小精度可达0.1KPa，可以实现数字化自动检测，检测数据存储在处理器中，试验完毕可以通过U盘备份，通过专门的室内数据处理系统，出具检测压力随时间的变化曲线及检测结果。
5.结语
采用数控压力测试仪对南水北调市内配套工程尔王庄水库至津滨水厂供水管线工程PCCP接头水密性进行了试验检测，应用表明采用凝土箱涵用数控压力测试仪测试，操作方便、数据准确可靠。仪器性能稳定可靠，系统实用性强，可适用于PCCP管道接头水压试验，符合我国现代工程检测的发展需求，具有广阔的推广前景和产业化前景。
【摘 要】本文综合分析了规范GB50286-2008对水压的试验要求，结合南水北调管道的实际应用情况，详细介绍了采用数控压力测试仪进行PCCP接头水压试验的准备、注水加压、数据采集及数据分析的过程，对PCCP管接头水密性检测的具体过程进行总结，为PCCP接头水密性检测新技术应用提供技术支持。
【关键词】PCCP管接头；数控压力测试仪；水密性
1.引言
带钢筒的预应力混凝土管（Prestressed Concrete Cylender Pipe）简称PCCP管是目前国际上使用广泛的大口径耐高压管材，由嵌埋薄钢筒的管芯缠在管芯外的预应力钢丝和钢丝外的水泥砂浆保护层组成。管子的两端分别焊有钢制的承口圈和插口圈，管子的柔性接头采用滑动胶圈密封。在工作状态下，嵌埋在管壁中的薄钢筒具有抗渗功能，缠绕在管芯外的预应力钢丝及管芯的混凝土壁承受管材的内水压力及外荷载，因此 PCCP管是一种将钢管与普通预应力混凝土管的优点相结合的管种，PCCP管道接头水密性直接关系到PCCP管的输水质量，因此接头水压试验是压力管道竣工验收前非常有必要进行的一个试验项目，而传统的人工打压机压力精度粗，打压过程不能通过数据或图表表现出来，无法实现试验的智能化控制，因此开发新型的水密性检测技术已经成为当务之急。
2.工程概况
天津市南水北调中线滨海新区供水工程起自天津干线末端拟建的曹庄泵站，终点为北塘水库和大港区水厂，工程最大设计流量28m3/s，管道工作压力为0.5MPa，其中曹庄泵站至北塘水库（简称“南干线”）长约72km，拟采用2排2.2m～2.8m预应力钢筒混凝土管（PCCP）和局部钢管输水型式，两排管道同槽埋设；入港管线（简称“大港支线”）长约28.44km，拟采用1排1.8mPCCP和局部钢管输水型式。按天津市水利勘测设计院可研阶段的初步方案，天津市南水北调中线滨海新区供水工程管线80%拟采用埋置式双胶圈预应力钢筒混凝土管，约121km；20%采用钢管，约52km。另外尔王庄水库至津滨水厂工程管线大部分采用了预应力混凝土管道。
3.试验标准及试验方法
南水北调工程拟采用的PCCP在1.8m～2.8m之间，属大口径输水管道，管道接头埋置两条密封胶圈，鉴于PCCP管身为钢筒，并有混凝土保护层，足以承受1.5倍工作压力——0.75MPa，最薄弱部分为PCCP管道接头部位，可以只对接头部分进行水压检测，承插口接头水压试验采用水科院研发的数控压力测试仪进行。该仪器主要结构包括充压系统、计量系统、自动控制系统、检验报告管理系统。在保证测试精度0.1KPa，测试最大压力可达到1.5MPa。
PCCP接头检测方式：在PCCP承插口之间的密封空间进行注水打压。依据规范50268-2008，如表3-1所示，结合南水北调工程所用管道的的设计压力，1.0MPa，确定PCCP接头试验压力1.0MPa保压时间为300S，按照设计要求，压力损失低于设计压力10%，则PCCP接头水密性试验合格。
表3-1 压力管道水压试验的试验压力（Mpa）
管材种类 工作压力（Mpa） 试验压力（Mpa）
钢管 P 2P
PCCP 0.5 0.75
预应力混凝土管 P 1.5 P
注：P为管道设计工作压力
PCCP管体接头部分在制作过程中预留有打压孔，打压时只需连接打压管与预留孔即可以进行试验检测，试验过程中，数控压力测试仪的操作屏上即可显示工作状态，检测结果一目了然。数控压力测试仪在进行打压工作的同时，仪器内配置的XP处理系统对数据进行采集、储存，数据保存时间可根据需要随时设定，数据可以通过配备的USB接口导出，然后进入实验室检验报告管理系统进行试验数据的处理、分析。
4.接头水压试验过程
4.1试验准备
在管道安装后进行接头水压试验，在PCCP插口的两预留孔中埋入直径为8mm的铁管，使铁管与密封胶圈之间的密封空间联通，并在每根联通铁管上安装阀门，充水前先对PCCP管道接头进行全面检查，主要检查PCCP管接头处聚硫胶是否有明显的裂缝、砂眼等缺陷，这些缺陷极容易造成接头部位的渗漏。将数控压力测试仪与220V交流电源连接，打开电源，启动仪器，进入检测系统。
4.2 充水加压
首先进行抽气，在缓冲装置内形成负压，将水通过缓冲装置底部的注水管引入缓冲罐，关闭底部阀门，将注水管连接测试部位预留孔，进行注水打压试验。将设备的连接出口与PCCP插口的一个预留孔链接，另一铁管打开阀门，向密封空间注水，排除空间内的气体，当另一阀门有水冒出时，说明水已经充满接头的密闭空间，此时可关闭铁管阀门，同时开始向空间内施加水压，压力随时间的变化曲线、测试仪器的工作状态均可以在屏幕中即可显示，即为试验时仪器触摸屏显示的工作状态及压力曲线。
当压力达到设计压力时，系统自动停止加压，进入压力维持状态（恒压时间需提前设定，通常状况下恒压时间为300s），在此期间，若压力的损失低于设计压力的10%，系统会自动判定此次试验合格，若出现压力损失较快，且大于10%的情况，系统会提示试验异常，则说明此PCCP接头可能出现渗漏。试验人员应检查接头渗漏情况，并做好记录。
4.3 数据采集及分析
测试完毕后，将阀门打开，排净密闭空间的测试水，然后取出铁管，将预留孔用螺桿封住。数据可通过U盘等存储工具导出，传输至实验室数据管理分析软件系统中进行数据分析，最后通过曲线将注水打压过程中加压阶段、恒压阶段表示出来，同时分析出压力损失值及压力下降的百分数，通过曲线及数据反映PCCP管道接头的水密性，判定是否发生渗漏。根据现场进行试验得出PCCP管道接头水密性试验的结果。
与传统的检测设备比较，该设备试验精度高，最小精度可达0.1KPa，可以实现数字化自动检测，检测数据存储在处理器中，试验完毕可以通过U盘备份，通过专门的室内数据处理系统，出具检测压力随时间的变化曲线及检测结果。
5.结语
采用数控压力测试仪对南水北调市内配套工程尔王庄水库至津滨水厂供水管线工程PCCP接头水密性进行了试验检测，应用表明采用凝土箱涵用数控压力测试仪测试，操作方便、数据准确可靠。仪器性能稳定可靠，系统实用性强，可适用于PCCP管道接头水压试验，符合我国现代工程检测的发展需求，具有广阔的推广前景和产业化前景。