供水、給水水管爆裂的成因和對策
南京市自來水總公司自1929年成立至今已經(jīng)有70多年的歷史,，現(xiàn)供水規(guī)模達200萬立方米/日，最高日供水量為145萬立方米/日,，供水管線長約2700公里,。輸配水管網(wǎng)，絕大多數(shù)是灰口鑄鐵管,。由于灰口鑄鐵的脆性,，常在新排管道、管道試壓和投產(chǎn)運行后發(fā)生爆管,、斷裂現(xiàn)象,，影響公司正常供水服務(wù)，有時還會造成災(zāi)害性后果,，經(jīng)濟損失和社會影響很大,。如2000年12月19日上午，西干長巷380號附近DN1000的鑄件管爆裂,，沖毀民房幾十間,，造成很多居民一時無家可歸，直接經(jīng)濟損失達100多萬元,，并造成城南地區(qū)大面積停水,。多家電視臺、報紙跟蹤報道,，嚴重損害了供水企業(yè)的社會形象,；2001年1月28日凌晨，北河口水廠DN1000水管爆裂,，淹沒附近多家食品加工企業(yè),，直接經(jīng)濟損失200多萬元，由于在春節(jié)期間,，市區(qū)十幾萬居民的正常生活用水也受到了影響,，驚動了省,、市兩級領(lǐng)導(dǎo)。我公司從90年代起新排管線拒用灰口鑄鐵管,，改用球墨鑄鐵管,，接口采用膠圈接口，DN1200以上部分采用焊接鋼管,，小口徑采用PPR,、UPVC、PE等新型管材,。并且建立了管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS系統(tǒng)),、管網(wǎng)信息監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)，提高了供水管網(wǎng)的科學管理水平,。
爆管成因
為了弄清爆管的原因,，我們對南京地區(qū)近年來爆管的情況作了統(tǒng)計分析，以尋找起主要作用的因素及其規(guī)律性,。由于近年市區(qū)爆管情況較嚴重,，影響大，因此將1999到2002年9月三年多的爆管資料進行統(tǒng)計,、歸納,，歸納統(tǒng)計條目包括爆管日期、地點,、口徑,、接口形式、當時氣溫,、水壓情況,，交通情況，埋設(shè)深度以及是否有違章壓占,，市政施工等外來人為因素等,。
1、爆管次數(shù)
我們根據(jù)公司維修養(yǎng)護所三年多的維修記錄,，按管道口徑不同,，分別統(tǒng)計爆管次數(shù)。
爆管主要發(fā)生在100－200mm口徑,，占67.8％,，其余分別占19.8％、9.16％,、3.24％,。小口徑管道主要是灰口鑄鐵管，加之管線數(shù)量多,，所以爆管造成的損失大,，也不容忽視,。我公司近10年來埋設(shè)的近100公里DN500、DN800,、DN1000、DN1200的球墨鑄鐵管至今未發(fā)生一起爆管,。
2,、爆管發(fā)生月份
我們根據(jù)公司維修養(yǎng)護所三年多的維修記錄，按月份統(tǒng)計爆管次數(shù),。
爆管特別是大口徑爆管,，多發(fā)生在冬季低溫期間，南京地區(qū)源水取自長江,，爆管與氣溫驟降,、冷暖密切相關(guān)。寒流過后,，氣溫回升,，往往在幾天內(nèi)爆管、斷管,、漏水現(xiàn)象會集中涌現(xiàn),，因此每年的1-2月及12月爆管搶修頻繁。如2001年12月1－25日連續(xù)發(fā)生多次大爆管,，口徑分別為DN600,、DN500。而夏季7,、8,、9三個月也是爆管的多發(fā)季節(jié)。
3,、爆管次數(shù)與地區(qū)水壓
南京市由于建立了SCADA系統(tǒng)和供水優(yōu)化調(diào)度軟件,，各地區(qū)水壓控制的比較穩(wěn)定，因此爆管受地區(qū)水壓影響不大,。但夏季凌晨,，水廠二泵機泵臺增加時，也有因管網(wǎng)水壓波動引起爆管的現(xiàn)象,。
4,、爆管次數(shù)與埋設(shè)位置和埋設(shè)深度
我們根據(jù)公司維修養(yǎng)護所有案可查的記錄，統(tǒng)計出與埋設(shè)位置和埋設(shè)深度(H)有關(guān)次數(shù),。
埋設(shè)較淺的比埋設(shè)較深的管道爆管次數(shù)多,，但埋得太深也容易形成爆管。如城南水廠出廠水DN1200和DN1000輸水干管油坊橋段,，由于繞城公路建立交橋時,，沒有同步改造管線,，致使管線埋設(shè)深達６米多。由于上部荷載加重管道又沒有基礎(chǔ),，致使管道發(fā)生局部沉陷,，引起DN1000鑄鐵管多次爆管，DN1200鋼管焊縫拉裂,。由于地勢較高,，多家工廠和民宅多次被水淹沒，造成較大的經(jīng)濟損失,。
同時,，由于城市道路的拓寬，原來慢車道和人行道上的供水管線拓到快車道上,。在重載車輛的不斷輾壓下,，也易造成爆管，故大口徑爆管往往集中在快車道,。
根據(jù)以上爆管統(tǒng)計資料分析,，爆管的成因大致有如下幾點：
①我公司的鑄鐵輸水管材和管徑大多是用連續(xù)鑄管工藝生產(chǎn)的，該工藝用人工控制鐵水液面高度和拉管速度,，整根管子很難達到冷卻均勻,、一致。由于冷卻過快,，無退火工序,，導(dǎo)致表面產(chǎn)生淬硬而形成冷石墨層，管壁溫度無法應(yīng)力無法消除,，出現(xiàn)冷脆層,，使管身脆性增大，不耐沖擊,、不耐震,，抗彎、抗壓強度低,，管體組織疏松,，又難以消除氣孔、墨渣,、內(nèi)溝,、重皮剛好排在管底、管頂或兩側(cè)受彎曲應(yīng)力較大的部位,，就有管身縱向破裂的可能,。由于鑄鐵管質(zhì)量不佳引起的三通或套筒爆裂也經(jīng)常發(fā)生。而管件的爆裂又往往與支墩設(shè)計,、施工不當牽連在一起,。
②石棉水泥接口,、膨脹水泥接口等剛性接口的握固能力不允許水管降溫收縮，在收拉情況下斷裂,。南京地區(qū)溫度在－10－40度之間,，水溫一般在4－30度之間，而管道埋設(shè)大多在夏秋季節(jié),，從而導(dǎo)致水管產(chǎn)生與埋設(shè)時的最大負溫差達到35度左右,，受到的縱向拉力相當于管內(nèi)承受著工作壓力的情況下，還要承受6.0mpa左右內(nèi)水壓力,，所以在低溫季節(jié)管道在承受工作隊壓力的情況下，還要承受6.0左右的靜荷,。難怪管道在冬季經(jīng)常被拉裂和拉斷,。如果管材正常的話，單承軸向拉力是足夠的,，管道不斷,，接口就會拉滑而滲漏，所以剛性接口就有拉斷即漏之慮,。滲漏開始很小,，隨著氣溫回升，接口來回脹縮,，漏水逐漸滲出地面,，所以天氣將暖，到處修漏,，這是一個一直使人迷惑不解的迷團,。漏水導(dǎo)致水土流失，土體變形,，引起管道不均勻沉降,，如果檢漏、修漏不及時,，就會引起管道爆裂,。
③由于市政建設(shè)，拓寬道路或者違章壓占,，導(dǎo)致水管受到各種徑向位移,，處于下沉和側(cè)向位移狀態(tài)，內(nèi)部應(yīng)力增大而且持續(xù)得不到釋放,。當受到徑向壓力時,，由于剛性接口將管線連成一體，插口受壓,，引起小口徑管道管身斷裂,，大口徑管道承口爆裂,，這是由于水管的承受條件所決定的。大,、中型管道由于不均勻沉陷而導(dǎo)致上,、下方向位移，多數(shù)在上部爆裂,。如2001年11月29日雨花西路DN1200管道下沉爆裂,，豁口就在管道下方。市政工程施工時,，也會造成水管兩邊地面負荷不均勻,。當單側(cè)堆土過高或停放的各種施工機械過重時，就會使管道承受側(cè)向應(yīng)力,，導(dǎo)致在另一側(cè)承口爆裂,。如鼓樓隧道施工時，由于挖方較大,，側(cè)向土壓力引起DN500水管爆裂,，淹沒了隧道，造成很大的損失,，公司不得不截斷隧道附近的水管,，改道埋設(shè)。
④由于長距離鋪設(shè)焊接鋼管,，而沒有安裝管道伸縮節(jié),，氣溫驟降時，管道軸向受拉引起鋼管焊縫拉裂,。如2001年12月25日因氣溫驟降,，同時發(fā)生在北河口水廠DN1500鋼管，江東南路DN800鋼管焊縫拉裂,。
另外,，另有土壤腐蝕導(dǎo)致爆管，排氣閥設(shè)置不當,、失靈和水錘作用導(dǎo)致爆管,。南京地區(qū)由于地勢平坦，管網(wǎng)基本成環(huán),，機泵的開停,、閥門操作都由中心調(diào)度SCADA系統(tǒng)的測壓點壓力控制和調(diào)度，沒有明顯發(fā)生這類事故,。
對策
1,、采用新型管材，淘汰灰口鑄鐵管
新埋大口徑管道中，應(yīng)淘汰灰口鑄鐵管,，而改用球墨鑄鐵管,。。
我公司近10年來在中山東路,、珠江路,、廣州路等新敷設(shè)的球墨鑄鐵管沒有出現(xiàn)爆管和滲漏現(xiàn)象。對于DN200以下水口徑管道,，我公司近年來大多使用UPVC,、PE、PPR等塑料管材,，接口采用膠圈滑入或熱融,。由于塑料管材的韌性好，延伸率大,，抗拉,、抗彎強度大，使用至今,，也無斷裂和滲漏現(xiàn)象。而且塑料管材內(nèi)壁光滑,，水頭損失小,，抗腐蝕性能穩(wěn)定，水質(zhì)也較鑄鐵管和鍍鋅鋼管好,，用戶容易接受,，為水司贏得較好的聲譽。
2,、精心設(shè)計,，周密考慮
在管線工程中應(yīng)因地制宜設(shè)置有效的排氣閥、水錘消除器,，鋼管每隔一段距離應(yīng)設(shè)置管道伸縮節(jié),，泵房設(shè)微阻止回閥，管道充水時應(yīng)打開消火栓和泄氣閥排氣,，閥門啟閉嚴格按操作規(guī)格進行,。在硬基和軟基交接處安裝萬向伸縮器，消除不均勻沉降造成管道位移,，引起管道內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力,。
3、提高施工技術(shù),，保證施工質(zhì)量,，嚴格按照設(shè)計要求和施工規(guī)范施工。
管道工程施工中特別要注意金屬管材的防腐質(zhì)量。在基礎(chǔ)處理,、復(fù)土要求,、埋設(shè)及借轉(zhuǎn)等方面不要嚴格按照施工規(guī)范要求進行，還要注意在運輸,、吊舉過程中防止損壞管道和防腐,。
4、加強暗漏檢測和漏水修復(fù)
我公司2004年4月新成立檢漏中心,，購置了先進的檢漏設(shè)備,，加檢考核，把檢漏水量和個人收入掛鉤,，調(diào)動了檢漏人員的積極性,。4至8月共檢出漏水量1000多萬噸。同時規(guī)定漏水必須在24小時內(nèi)修復(fù),，不受節(jié)假日和上下班的影響,。在降低產(chǎn)銷差率和減少爆管次數(shù)方面取得了比較明顯的成效。
5,、結(jié)合道路出新改造,，合理安排一定比例的管道進行改造。
管網(wǎng)改造要因地制宜選用拆排,、刮管涂襯,、管中管和U－HDPE等多種方式，特別對路面開挖困難或管道內(nèi)壁腐蝕嚴重而影響水質(zhì)和流量,，但管道結(jié)構(gòu)尚能滿足安全要求的管道,，更要通過技術(shù)經(jīng)濟分析，合理選擇改造方式,。
6,、在爆管檢修時，避免管道由于覆土沉降重新產(chǎn)生應(yīng)力,，我公司采用伸縮節(jié)加標準管修復(fù),。這樣既保證了管道修復(fù)速度，縮短修復(fù)時間,，又能釋放管道由于長時間應(yīng)變而產(chǎn)生而引起的軸向應(yīng)力,。
7、建立管網(wǎng)信息監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）和優(yōu)化調(diào)度軟件,。
我公司于1995年建立了SCADA系統(tǒng),，在全市供水管網(wǎng)建立32個測壓點。根據(jù)各測壓點的壓力變化調(diào)度水廠二泵房機泵運行臺時,，使整個管網(wǎng)壓力保持相對穩(wěn)定,，避免由于高、低峰水壓波動引起管網(wǎng)爆管。
8,、運用現(xiàn)代科技手段,，加強科學管理
我公司與解放軍理工大學共同開發(fā)了GIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：圖檔管理系統(tǒng),、管網(wǎng)錄入系統(tǒng),、查詢統(tǒng)計系統(tǒng)和搶修決策系統(tǒng)四個系統(tǒng)部分。并通過企業(yè)網(wǎng)與SCADA系統(tǒng),、抄收系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng),，提高管網(wǎng)的科學管理水平。
9,、立法保護城市供水管道及附屬設(shè)施
爭取政府及早批準立法“城市自來水管道設(shè)施保護法”,。從法律上對供水管道予以保護，杜絕野蠻施工和違章壓占對城市自來水管道帶來的破壞,；建立專門的供水監(jiān)察大隊,，依法制止破壞城市供水管網(wǎng)的行為和偷盜水行為,，確保城市供水管網(wǎng)的安全,。
10,、建立搶修中心,，健全維修臺帳。
建立供水熱線110聯(lián)動搶修中心,，使爆管和漏水的信息能及時傳遞,、快速反應(yīng),、及時搶修恢復(fù)正常供水,。并健全維修臺帳,，作為繼續(xù)深入探討的依據(jù),。
結(jié)論
安全供水,，優(yōu)質(zhì)服務(wù)，是供水企業(yè)服務(wù)于社會的宗旨,。供水管道路的爆裂確實已經(jīng)影響到供水服務(wù),，牽制了供水企業(yè)干部職工乃到政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)方方面面的精力，影響了企業(yè)的社會形象,，亟待供水部門認真解決,。爆管的原因找到了，對策也有了,，關(guān)鍵問題是對癥下藥,，解除病癥。首先,，我們要做到“新帳不欠”,，從立項、擴初、設(shè)計,、選材,，施工安裝、附屬設(shè)備（伸縮節(jié),、排氣閥等）等環(huán)節(jié)精心研究,，周密考慮，確保新敷設(shè)的給水管道工程質(zhì)量,；其次,，要分清輕重緩急和主次，有計劃地逐步更新,、修換經(jīng)常出問題的管道,，分階段“還清舊債”。期望通過我們的努力,，大家一起形成研究爆管成因的氛圍,，徹底根治爆管這個頑癥，確保城市供水動脈的暢通,，提高我國城市供水管網(wǎng)的施工和養(yǎng)護技術(shù)水平,。
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