伍文湛
台山市自来水有限责任公司 529200
摘要：市政给水管道作为城市正常供水的前提条件，对城市化进程的加快及社会稳定起着不可替代的作用。但在管道材质、地基沉降、地表荷载和连接方式等影响因素的作用下，市政给水管道爆管现象频发，从而严重制约着城市的健康发展，据此，笔者结合工作经验，举例浅析给水管道爆管的原因和防治措施。
关键词：给水管道；爆管；原因；防治
一、工程概况
在某地市政给水管道中，多数管径≧300mm的管道是钢筋混凝土管、球墨铸铁管、灰口铸铁管和钢管。表1统计了该地在2013年-2015年期间的爆管次数。
表1 管道材质与爆管次数之间的关系
从表1可知，钢管与灰铁铸铁管爆管的次数占大中口径给水管道的7/10左右，可见管道材质与给水管道爆管之间存在着必然联系。据此案例，下文首先分析市政给水管道爆管的原因，然后再提出行之有效的防治措施。
二、给水管道爆管原因
图1所示为埋地管道的寿命周期曲线，一般称之为“浴缸曲线”。图1将埋地管道寿命周期划分为第一、二、三阶段，其中第一阶段是管道运行的初期阶段，主导因素为管道质量和管道施工质量；第二阶段是管道稳定运行阶段，主导因素为过重荷载或第三方介入，爆管频率相对较低；第三阶段是管道老化阶段，爆管频率较高。结合图1，笔者分别从以下三个方面浅析埋地给水管道爆管原因。
图1 埋地管道寿命周期曲线
（一）腐蚀问题
在本案例中，腐蚀问题是引起给水管道爆管最主要的原因。以钢管为例。钢管的防腐能力取决于外防腐的质量。国内市面上的钢管采用的主要外防腐方式是遮盖型。遮盖型所用的涂料主要是环氧煤沥青、石油沥青等，其中环氧煤沥青在低温条件下不宜固化，因此在焊口施工中容易出现问题。除了遮盖型以外，一些地方开始采用阴极保护，且与遮盖型相比，阴极保护具有更好的防腐效果。由于钢管在电腐蚀环境中极易出现漏水问题，因此钢管在穿越高压电力电缆或铁道附近时，务必根据环境条件，制定防腐蚀的对策。钢管内壁一般采用水泥砂浆、树脂砂浆、防腐涂料进行防腐处理。研究发现，上述三种方法均存在钢管与防腐层的粘结强度低、钢管对焊施工之后的防腐质量差等问题，且据调查发现，本案例中发生的多起钢管爆管事故皆由焊缝腐蚀或焊缝质量差所致。
（二）沟槽开挖质量差
沟槽开挖质量差主要是指个别地段石头多、沟槽底部不平且分布着锋利的石头。对于上述情况，一般应按以下规定加以处理：首先清除沟槽底部的石头并铺垫厚度＞15cm的沙土，然后再铺设管道。就此环节，如果施工质量不合格，则在车辆荷载、竖向土压力和管道自重的作用下，管道应力便会集中在一个或多个凸起的石块上，如此管道极易产生刻痕效应。埋地给水管道一般会从土（石）层地质构造中穿过，因此管基应能承受各种荷载作用力，同时在敷设管道时，如果沟槽地基为流砂、淤泥或松软地基，则务必先进行地基处理，但在实际工程中，上述问题一般会被忽视。此外，当沟槽地基发生不均匀沉陷时，同样也会威胁到管道的安全。
（三）气囊与水锤
根据马丁的研究理论，在充水过程，较为平缓的给水管道一般会出现环状流、泡沫流、气团流、段塞流、波状流和层状流共六种气液两相流状态，且在气囊与水锤的作用下，管网极易产生以下安全隐患：一是在气囊的阻断作用下，管道下游在上游通水之后仍不见滴水；二是管道内部的气体被压缩至极限状态时，管道极易在气体急速膨胀的作用下破裂；三是当高处来水按一定的速度流向下游时，即使上游阀门被急速关闭，水柱在流速和落差的惯力作用下仍会按一定的速度流向下游，而此时由于管道内部难以及时补气，便会导致管道破损。
三、给水管道爆管的防治措施
根据给水管道爆管的原因分析，笔者主要从管材选用、管道施工等方面浅析市政给水管道的爆管的防治措施。
（一）优选管材
管材质量关乎到给水管道的运行安全和效果，因此应从以下方面加以把握：
1.采取阴极保护，增强钢管的抗腐蚀能力。钢管在自然环境中极易出现腐蚀问题，因此应进行内外防腐处理，以延长钢管的使用年限。关于钢管的内外防腐，GB50268-97仅谈到环氧煤沥青、石油沥青外防腐层和水泥砂浆内防腐层的施工，而未曾提及钢管的阴极保护施工，但在国内油气管道和国外输水管道中，阴极保护的实践非常成功。由于在土壤环境中的钢管主要存在电腐蚀的问题，因此在安装钢管道时，首先应正确评价土壤的腐蚀性，即以测量土壤自然电位和电阻率的方法来对土壤的腐蚀性进行评价。一般来讲，当土壤的电阻率较小时，土壤的腐蚀性随着自然电位负值的增大而增强，且当测定结果显示土壤的腐蚀性中等、较强和强时，皆应采取阴极保护。
2.选用球墨铸铁管。与混凝土压力管、灰口铸铁管等管材相比，球墨铸铁管具有以下特点：一是抗拉强度高，约为灰口铸铁管的3倍；二是延伸率高，约为5-15%；三是工作压力强，比灰口铸铁管（0.74MPa）高出1.71MPa；四是耐腐蚀性、耐震动性、耐冲击性均比钢管好；五是壁薄，约为灰口铸铁管的1/3；六是球墨铸铁管采用T型柔性接口，其具有延伸率高、密封性好的特点，外加管材自身的延伸率较高，因此在埋地管道中，球墨铸铁管所承受的不均匀沉降较少，从而使管道及其四周的土壤受力状态更佳。
（二）改进施工工艺
改进施工工艺是给水管道施工的又一防治措施，其具体表现在以下方面：
1.规范管道安装工艺。给水管道安装质量事关管网运行的可靠度和安全性，因此应按要求设定管道的埋设深度、覆土的夯实密度、管道地基和接口的施工工艺等，并按设计要求开展管道安装作业。
2.改进管道接口形式。当前，国外普遍采用承插式焊接接口钢管，其主要以搭接焊缝接口取代原来的对接焊缝接口，以减少环向焊缝的应力集中程度，进而防止发生爆管。
四、结语
综上，市政给水管道爆管的原因一般包括腐蚀问题、地基不均匀沉陷、管道沟槽开挖或安装施工不规范等问题。为此，笔者结合工作经验和案例实际，提出应从选材和施工技术方面加以防治，即选用球墨铸铁管和采取阴极保护；改进管道接口形式和加设伸缩管、排气阀等，从而实现供水管网的安全运行。
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作者简介：
伍文湛（1988-），男，广东省台山市人，民 族：汉 职称：给排水工程师，学历：本科
论文作者:杨海
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/27
标签：管道论文; 钢管论文; 沟槽论文; 阴极论文; 原因论文; 地基论文; 市政论文; 《基层建设》2016年2期论文;