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1、热烈欢迎山东质监系统领导莅临我院考察指导 排水管道闭气检验 天津市市政工程研究院二 九年五月 1概述 随着科学进步 技术创新及社会环保意识的增强 越来越多的排水管道工程采用了塑料材质的新型管材 塑料管材用于排水管道具有重量轻 耐腐蚀 管壁光滑过流能力大 水密性好 施工简便 使用寿命长等项优点 同时塑料管道还具有柔性 能够适应管道的不均匀沉降 鉴于以上特点 塑料排水管道在我国正逐渐推广应用 目前在我国应用于排水管道工程的塑料管材主要包括硬聚氯乙烯 PVC U 管 聚乙烯 PE 管 玻璃纤维增强塑料夹砂管 增强聚丙烯 FRPP 管 根据管材及管壁结构的不同其接口形式又分为承插口连接 套环连接 哈夫
2、件连接 热熔连接 电熔连接等多种形式 连接形式的不同其密封性亦不尽相同 各生产企业均有各自的管材生产企业标准 但仅限于企业内部的产品检验 而工程实施以后 目前可以参照执行GB50268 2008 给水排水管道工程施工及验收规范 DB29 95 2004 混凝土排水管道工程闭气检验标准 DB29 155 2006 塑料排水管道工程闭气检验标准 对管道工程进行施工检验 此前我院科研人员多年来一直致力于混凝土排水管道与塑料管道工程闭气检验标准的研究与制定 制定出的 混凝土排水管道工程闭气检验标准 及 塑料排水管道工程闭气检验标准 已正在实施中 我们认为 在工况环境不变的情况下 各类排水管道工程的检验
3、均可以采用闭气检验方法 采用相同的检测设备以及相应的检验标准参数值 标准条文 解决工程建设之急需 标准制定采用的试验原理 研究方法与天津市工程建设标准DB29 155 2006 DB29 95 2004的制定基本一致 仍然采用闭水与闭气对比试验的原理及方法进行试验研究 同时以美国 PVC管设计施工手册 的闭水试验允许渗水量为依据 将原闭气标准DB29 155 2006中的参数进行了扩编 新增了D1300 D2200mm十种规格的闭气检验标准参数值 使闭气检验范围扩大 等效于国家及行业现行的排水管道闭水检验标准 以GB50268 2008执行 管道闭气检验适用范畴 混凝土排水管道D300 D22
4、00mm采用标准 DB29 95 2004 混凝土排水管道工程闭气检验标准 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268 2008塑料排水管道D200 D2200mm采用标准 DB29 155 2006 塑料排水管道工程闭气检验标准 国内外概况 采用闭气检验法检验排水管道的施工质量 在英国 美国等一些国家均有应用 在国内 由我院承担的建设部部级课题 混凝土排水管道闭气检验 试验研究工作 其研究成果 混凝土排水管道工程闭气检验标准 CECS19 90作为中国工程标准化协会行业标准已于1990年颁布执行 2004年我院对该标准又重新进行了修订及扩编 标准号DB29 95 2004 2005年我院
5、又编制了 塑料排水管道工程闭气检验标准 DB29 155 2006 2009年5月又将上述标准并入GB50268 2008 目前正在实施中 多年来经全国各地推广应用 由于其方法简便 省时省工 保证工程质量 节约水资源 不受季节限制等优点 深受建设 施工 质检部门的好评 其经济 社会 环境效益尤为显著 1 3标准编制的主要内容 本标准主要针对D200mm至D2200mm共计二十一种管径的塑料排水管道进行闭气检验标准的研究与编制 中国工程建设标准化协会标准 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规范CECS164 2004及 埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规范 CECS122 2001的允许渗水量参数为依据
6、 提出闭气检验新标准的试验参数值 其试验原理 方法与通过建设部审定的CECS19 90及天津市工程建设标准DB29 9 2004 DB29 155 2006的试验原理与方法相同 主要内容为 按照闭气与闭水等效原则 首先制做孔口板 采用新标定方法 对孔口进行水流量标定 确定孔口大小 其次按照确定的管径规格进行闭气闭水对比试验 绘制新的闭气与闭水试验对比关系曲线 找出二者之间的对应关系 从而产生与塑料排水管道闭水检验标准等同的闭气检验标准 2闭气检验研究方法 塑料排水管道工程的检验标准的制定 仍可参照以往完成的排水管道的闭气检验方法与标准的制定过程 来确定塑料管道的闭气检验方法 采用的检测设备以及
7、检验标准参数值 下面将就其具体内容做一简述 同时也对标准制定的特点及创新点进行具体论述 2 1排水管道辅设施工的非严密性原因分析 在工程实际中 对于排水管道渗漏的原因 可以归纳为以下几方面 1 在管道辅设施工中 整体的排水管线是由单根管道连接而成 其接口形式有企口 平口 承插口 各种形式的接口在相互连接时会形成不同程度的缝隙 产生渗漏 2 由于不同管径的管材密度 厚度不同 同一规格不同厂家生产的管材的质量 密实度各不相同 管道满水后 其渗漏程度亦不相同 3 个别带有微小裂缝的管材在管道安装前未被检测出来而被辅设在管线上 因管材裂缝的存在 也会产生一定的渗漏 2 2闭气检验的依据及闭气检验与闭水
8、检验等效原理2 2 1用孔口代替排水管道渗漏缝隙的理论分析 首先从闭水孔口流量公式进行分析如果把排水管道的缝隙看成是断面面积和流量系数都在变化的孔口 则两者的乘积在水压一定时与漏水量是成一定关系的 也就是说 尽管管道缝隙千变万化 而管道缝隙的漏水量却总是可以依流量大小排列起来 这就是用孔口流出水量代替缝隙漏水量的原理 当管道进行闭气试验时 气体孔口流量公式为 从公式中可以看出 气体孔口流量与闭水时水的孔口流量公式形式上是一样的 因此水的孔口流出水量与气的孔口排出气体的性质是一致的 因此 我们可以用孔口代替排水管道的缝隙 2 2 2闭气检验法中压降与压降时间的引用 当闭气管道内温度不变 容积为一
9、定值时 管道漏气量大小仅与气体压降值有关 依据波意尔 马略特基本定律 可以写出 因此在管道闭气时 其漏气量可以用测量管道气体压降值和压降时间来代替 其压降值是通过实验方法确定为某一限定值 即压降起止压力 将气体压力在限定值内变化所需的时间测定下来 这一测定值为闭气压降时间 由于管道闭水试验是在恒压水头条件下 用一定时间内渗水量的大小来判断该段管道是否合格 而管道的闭气检验既不容易保持气压的恒定 又难以测量在某一时间内漏气量的多少 因此 不宜采用测量漏气量的方法来判断该段管道是否合格 但是管道漏气势必造成压力的下降 而且漏气量越大 压降也越快 如果压降值是固定的 则漏气量的大小就只与压降时间有关
10、系 而压降值和压降时间是很容易测定的 因此可以采用压降时间作为判断管道是否合格的检验标准 2 2 4闭气检验与闭水检验等效性实现 为了寻找 闭气检验标准 的准确数值 在同一条排水管道内 采用闭气和闭水对比试验的方法 找出闭气与闭水之间的对应关系 具体做法是用一根质量水合格的排水管道 将管道两端密封后 向管内充气 当管道有缺陷缝隙时 将有漏气现象产生 导致管道内气体产生压降 记录一定压降值所需的压降时间 这就是闭气检验的主要过程 闭水时 把管道内气体放掉 再灌水 按照闭水试验规定 记录在一定管长及压力水头下 单位时间管道缝隙的漏水量 就完成了闭水试验 通过绘制压降时间与闭水流量关系曲线 闭气与闭
11、水之间即可建立起一定的对应关系 闭气闭水试验参数对照表 闭水流量与闭气压降时间关系曲线 图中各散点可以回归出关于t F q 的曲线方程 得到闭水流量与闭气压降时间关系曲线 那么当q 标准允许渗水量时求出的t值 即为标准压降时间 也称为标准闭气时间 因此可以看出闭气检验与闭水检验具有等效性 2 3孔口流量标定 为了使闭气闭水试验更加精确严密 我们重新制做了孔口板及孔口流量标定装置 每种规格均制做了两个完全相同的孔口板 以便试验对比使用 同时我们还根据试验管径的不同分别对其进行了孔口流量的标定 为闭气闭水对比试验孔口板的选择提供了参考依据 孔口板为带有1 3个小孔的圆形薄铜板 直径10mm 厚度0
12、 8mm 孔口板 经过理论推算我们分别求出了满足渗水量要求的孔口面积的大小 并将其制做成表2 3 1所示按照孔口面积之和从小到大依次排列的14种规格的孔口板 试验时 依据不同管径允许渗水量及管长的不同 从表2 3 1中选择能覆盖其渗水量附近的一组孔口板 作为等效该管径缝隙的一组孔口 对其进行闭气闭水对比试验 从中找出闭气压降时间与渗水量之间的对应关系 2 3 2孔口流量标定装置及孔口板的标定 孔口板制做完成后 需要对孔口流量进行标定 图为孔口流量标定装置 主要包括 密封试验箱 恒压水箱 系列孔口板及孔口组件 电子秤 烧杯 秒表 环境温度计 度量尺 图2 3 2 2孔口标定理论值与实验值比较曲线
13、 从图2 3 2 2孔口标定理论值与实验值比较曲线可以看出 孔口流量的理论值与室内实验值基本一致 相关系数R2均在0 98以上 证明孔口板的制作与孔口标定是有效的 这一结论为室外闭气闭水对比试验应用孔口板代替管道缝隙所进行的孔口板的选择做好了充分准备 请参阅表2 3 2 1 2 3 3闭气闭水试验孔口板的选择 根据本项目研究范围及试验要求 我们已经制作了十四种规格的孔口板用于代替格试验管道的渗漏缝隙 见表2 3 1所示 就某一规格试验管道而言 要根据折算管径后的管长允许渗水量取值范围 选择能够覆盖这一渗水量范围的部分孔口板来代替该管道缝隙 进行闭气闭水对比试验 这就是孔口板的选择 2 4闭气试
14、验与试验条件的确定2 4 1闭气试验装置 闭气装置示意图 闭气现场试验装置 2 5闭水试验与试验条件的确定2 5 1闭水试验装置 闭水装置示意图 闭水装置现场试验 2 5 2闭水试验及试验条件 首先通过恒压水箱向试验管道注水 并保证管内空气从排气管排净 灌满水后需要浸泡 根据试验管道吸水情况 适当地向试验管道内补水 浸泡时间不应小于24小时 直致饱和为止 然后将待测孔口置于孔口板安装位置上旋紧 调整恒压水箱水位至规定高度 表2 5 2 1规定 水位恒定后 即可进行孔口流量的测试 进行闭水试验时 根据各管径标准允许渗水量及试验管道管长允许渗水量的要求 见表2 2 3及表2 5 3所示 首先选定一
15、组孔口板 对每一孔口重复3次进行水流量测定 操作过程如下 首先给恒压水箱称重 记录恒压水箱重量 其次将收集孔口出水流量的烧杯置于孔口前方 打开孔口出水节门 在打开孔口出水节门的同时开始计时 见图2 5 1 2所示 经过单位时间后 关闭出水节门停止计时 称量烧杯中收集到的水的重量并再次称量恒压水箱的重量 将试验数据记录于表2 5 2 2中 3 5D200mm D2200mm管径塑料排水管道闭气试验数据汇总分析 回归公式y 6 9xx为管道直径 mm y为闭气时间 s 5现场试验验证 为了结合工程实际检验工作 我们选择了有代表性的三种规格的混凝土排水管道在北京的三项工程中分别进行了闭气与闭水的生产
16、性应用试验 取得了预期效果 现将各试验结果汇总并进行数据分析 其中管道允许气压降值为500Pa 这一评价系数表明其值愈小 漏气愈小 工程越优 同理 我们也可以归纳出闭水检验评价系数 评价系数值越小 管道渗水量越小 工程越优 因此可以得出这样的结论 在同一排水管道检测中闭气检验评价系数与闭水检验评价系数越接近 越说明闭气检验与闭水检验的等效性 也就证明了本次新修订的闭气检验标准所确定的压降时间是正确的 两种检验方法所取得的评价系数相近 如果排除了检测中的误差 其评价系数更为接近 这也就说明了闭气检验与闭水检验的等效性 同时也佐证了我们确定的修编和扩编后的闭气检验标准的正确性 6混凝土管道与塑料管道闭气检验标准之比较 从图6 1可以看出 在GB50268 97闭水检验标准数据中随着管径增加 允许的渗水量增加缓慢 也就是说混凝土管道的闭水检验标准管径越大越严格 塑料管道允许渗水量为一条直线 允许渗水量的量值上 也可以看出塑料管道标准要大大严于混凝土标准 图6 1闭水曲线对比 如果以闭气与闭水等效的思路来分析 在两种闭气检验标准上也应有上述同样的对应关系 图6 2为两种闭气检验标准对比曲线 从
