市政自来水给水管爆裂问题探讨

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摘要：自来水给水管爆裂因素多样、复杂，是由多方面的主客观因素造成的，要控制管网的爆裂，必须从多个角度去考虑，综合考虑管网的管材材质、连接方式、受力以及承压情况。

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瑞安市水务集团有限公司前身瑞安市自来水厂，自1964年成立演变至今已经有47年的历史，现最高日供水量为22万立方米／日，大于等于DN100供水管线长约740公里。输配水管网，现在还有100公里的砼管，30公里的灰口铸铁管。由于灰口铸铁的脆性，经常在管道试压和投产运行后发生爆管、断裂现象，影响公司正常供水服务，有时还会造成灾害性后果，经济损失和社会影响很大。

1、水管爆裂原因分析

埋地给水管道爆裂的原因主要与以下几个因素有关。

沟槽没有按规定开挖，对于石块较多，槽底不平且有凸起石头的，比是按照相关规定先清除石头再铺设15cm以上的沙土，只有做到这些才能继续铺设管道，如果在施工的时候偷工减料，没有做好相应的前期准备，在 回填完毕通水运行后，管线上部土壤、管道本身以及管线上的车辆载荷就有可能只是由一些凸起的石块来支撑，时间久了，就容易造成在支撑点破裂，这就是人们常说的“刻痕效应” 。如2010年底解放中路DN300给水管线爆管，就是这一典型。

在进行地下输水管的铺设时，必须先考察输水管下面土壤的地质结构，如果地基主要为承载力较强的粘土、砂质粘土，地下水较低，需要使用天然土把地基铺平，把地下管道铺设在没有扰动的原土上；对于一些承载力不好的地基，则必须做好前期处理，如果铺设地下管道的沟槽地基不做处理，很容易造成在施工完成后，因受到各种载荷力作用而受力不均，造成局部断裂。虽然T型接口具有很好的柔性，但是当局部沉降相差较大，超过了接口允许的弯转量，就会造成接口处漏水，在所有造成接口漏水的原因中，沉降不均是个重要的原因。如2010年底东新公路DN600管线爆管就是这一原因造成。

2、水管爆裂对应措施

2.1管材选择的重要原则

管材选择的重要原则管材必须性能可靠、能够承受大压力、耐使用，内外壁光滑，在输水过程中保持不变点，可同时应用于埋地铺设、过河倒虹、顶管施工以及跨越架空，钢管虽然在输水管中使用较多，可钢管有其天生的缺陷，就是容易腐蚀，因此在使用时，务必做过钢管的防腐，以最大限度地延长水管的使用寿命。国标(GB50268--97)关于防腐《给水排水管道工程施工及验收规范》中并没有提及如何对钢管道阴极保护施工的问题，不过在我国的供水领域，已经开始得到越来越多的重视，这主要得益于国外输水管道和国内石油天然气管道的成功应用，目前在我国的上海、成都、深圳、大连宁波、厦门等城市开始在实际中使用输水钢管阴极保护，腐蚀原电池是钢制管道在土壤环境中腐蚀的基本形式，因此必须首先正确评价土壤的腐蚀性，目前对土壤腐蚀性评价主要是通过测量土壤电阻率和自然电位，一般来说，土壤电阻率大，自然电位负值越小，则土壤的腐蚀性越弱。如果土壤测定为强腐蚀性，就必须对钢制管做好阴极保护。在瑞安东片供水区域，有的小作坊厂家环保意见不强，经常排放出较强腐蚀性的酸碱性液体，如莘塍新兴路DN300给水铸铁管就被强酸性排污腐蚀，像这些地段我们要进行阴极保护。

2.2水管尽量使用球墨铸铁管

球墨铸铁管具有其他材质的水管无法比拟的优势，在抗弯、延伸率、耐冲击性、抗拉、硬度以及水压试验等方面都要强于混凝土压力管和灰口铸铁管，在抗腐蚀性以及使用寿命方面又远远优于钢制管。从力学性能方面来看，在抗压强度以及抗拉方面，球墨管要比灰口铸铁管高出一倍以上，比钢制管也要强许多。与其他材质的水管相比，球墨铸铁管具有以下特点：

1)与一般灰口铸铁管相比，抗拉强度高出3倍左右；

2)一般灰口铸铁管延伸率为0，而球墨铸铁管具有较好的韧性，延伸率高，为5％～15％；

3)球墨铸铁管可以工作较大压力下，其最高工作压力可达2145MPa，而一般的灰口铸铁管最高工作压力为0174MPa；

4)在用材方面，由于球墨铸铁管较灰口铸铁管薄1/3，因此用材要少，球墨铸铁管使用的是T型柔性接口，有比较好的可挠性和密封性，此外由于管材具有较好的柔性，在施工时，可以接受少量的不均匀沉降，如果管内水温变化时，T型柔性接口可以吸收一部分因温度变化引起的伸缩，而不至于漏水。

2.3抓好管道工程施工安装

在给水管道的安装工程中，保证其施丁质量是防止接口漏水，使管网安全、可靠运行的关键。在实际设计中，对管道的埋置深度、管道地基、夯实覆土的密度、接15的施工工艺等都有具体的规定和要求。在管道施工中应严格按照要求施工，提高施工技术，保证施工质量。

2.4改进接口形式提高接口质量

在很多特殊情况下要安装钢管作为供水管，如穿越铁路、桥梁、公路、涵洞、河渠等， 钢管具有机械强度好、承受能力强，焊接方便等特点，如果能很好处理钢管的防腐，钢制水管也能获得较强的使用年限。目前国外已普遍使用承插式焊接接口钢管，它是传统钢管的第二代产品，它把传统钢管的对接焊缝接口改为搭接焊缝接口，提高了接口焊缝的质量，使环向焊缝减少应力集中，避免管道发生爆漏。

2.5增加水管排水阀和伸缩管

研究表明，水管的脆弱处在接口处，市政给水水管爆裂的重要原因就是在接口处。为了减少轴向应力，应允许管道伸缩，解除一些部位对管道的约束。伸缩管的作用是补偿输水管道因热胀冷缩而引起的错位、挠曲、位移等功能，是目前国内外使用较多的管道附件。在直管道上，安装伸缩器能有效释放固定端的应力，在地势不平的地方，在管道到高位，必须安装自动排气阀，有时候在地势平坦的地方，开挖排水管槽时有必要把管线设计出起伏，呈循环 上升或下降，坡度不小于1／500，在每千米的最高处设计1～2个排气阀。安装排汽阀不但有利于减少管道中的气阻，增加管道过流量，而且有利于保护管道安全，管道接口不被气阻挤压而渗漏。

2.6立法保护供水管网设施

加强城市规划及管理，严厉打击破坏城市供水管道设施的行为，严禁在管线上违法修建围墙及房屋。

3、结论与建议

综上所述，城市给水管爆管因素往往不是单一的，而是由各种主客观因素多方面造成的，因此对管段的分析应从整体的角度出发，收集区域管网的爆管资料，把区域管网作为一个有机整体，对管网的连接形式、管材材质、承压、受力等情况进行综合分析，确定各影响因子之间的相互关系，对管网爆裂进行综合控制。