连云港市自来水有限责任公司 江苏连云港 222000
摘要：小区供水立管爆管事故导致巨额保险索赔，影响供水安全和用水舒适度，成为城区供水服务中不可忽视的矛盾症结点。本案例立管改造及排水防爆管试点安装工程项目，改造对象立管运行15年，PSP材质，供水立管爆管、鼓包、开裂共8处，经过技术经济与环保安全对比分析，拟建设立管排水防爆管系统。
关键词：立管爆管；排水防爆管；立管改造
1.爆管因素分析
原因一：开发商安装移交给水设施
开发商安装管道，管材选取和施工安装过程未严格按规范要求执行，完工后移交水司管理，存在供水安全隐患。发生问题多为减压阀皮垫老化脱出、PSP弯头开裂、表内止回阀内丝断裂、PSP供水管道鼓包爆裂、表前铁阀闸杆锈蚀漏水及安装对丝断裂。
建议移交水司设立统一质量验收标准，开发商签订保修期，明确建设要求和双方权职范围。移交时开发商提供小区管网详细资料，按维修比例提供维修管材配件，移交验收如不达标的，应整改完成后再移交。
原因二：水表为悬置状态
立管三通后水表装置无应力支撑，导致受力薄弱的三通对丝接口及阀门对丝接口易脱丝断裂，易造成爆管漏水事故。
建议设水表支架或支墩，管道施工安装使用专业切割及压槽设备、工具，做到管道接口处平整、密合、不变形，并将每一道工序的检验查收工作仔细落实到位。
原因三：防寒管理
居民久未居住、冬季连续低温、水表防寒措施未到位、管道井防寒管理不善等原因，致使水表冻裂，未及时察觉导致影响范围扩大。
建议物业做好管道井防寒管理，特别对于新建未全入住的小区，应做好水表防寒宣传，让用户提高水表防寒意识，最好交房入住时再申领表卡安装水表，以杜绝水表冻裂爆管事故的发生。对立管冻裂问题，建议给水立管设置排水止回装置，将未入住小区立管存水及时引排，防止冻胀爆裂。
上述三类爆管原因，根据某市爆管部位统计，图解分析如下，对丝断裂脱丝及水表管道冻坏占比约69%。
2.爆管压区分析
据某市普查，立管爆管供水分区统计中，加压管道发生爆管概率约占92%。
原因一：中高压供水管承载流量、压力大
中高压区用户相较低压区与直供区用户多，且直供区多为门面房用水量较少，中高压区管道承压及水流量要求较大，易产生各类问题影响使用年限。
原因二：减压装置分区
使用减压装置分区供水易堵易坏，高区供水主管承受的供水压力、过水流量、振动幅度等影响相对并联分区的供水模式要大，主管易发生鼓包、爆管。
原因三：变频加压供水
小区多使用变频加压设备供水，管道爆管引起立管泄压，水泵变频调高供水压力补压，扩大事故影响范围。从发现爆管至完全停泵泄压至少需几十分钟，该段时间不可避免造成淹漫。
建议慎用减压阀分区供水，对立管的管配件严格选材，配备专用高压稳管设施，设置减震装置，采取排水警报装置缩短立管停水的时间。
3. 工程介绍
3.1工程简介
小区1-4层市政直供区，5-11层低压区，12-27层高压区，19层处设减压阀装置，立管均使用PSP管材，拟更换原有管道、新建排水立管及爆管停水装置。
3.2 排水防爆管原理及示意图
立管爆管后汇流至每层设置的排水地漏引入排水立管，排水立管底端装液压探测装置，到达1cm水深浮球压力传输装置启动，给水立管电动阀关停，用户报修无水后现场检修恢复供水，启动电动阀恢复供水。
3.3 排水防爆管系统核算
排水防爆管系统的设置应起到，从爆管事故开始至立管停阀泄水为止，及时引排管道井内爆管水的作用，在触动停水警报停水泄压的同时，达到防止管道井爆管水淹漫民宅和电梯井事故发生的作用。
3.3.1 核算依据
考虑到立管爆管泄压后不易同时引起第二处以上爆管，只以同一时段内同一管道井内发生一次爆管为设计计算依据，根据《建筑给水排水设计规范》设计参数核算。
3.3.2爆管流量的计算
按给水立管公称直径为DN50的钢管，济流速不宜大于1.8m/s，按设计流速1.6m/s计，爆管部位一般为表前三通处或对丝连接处，按立管直径的60%口径敞口流量计算。则立管爆管流量为：
Q=VS=1.6×3.14×0.015²=1.13L/s
3.3.2排水量的计算
DN50自流管满流状态计算，管内流速按0.80m/s计算，设计充满度按0.65计算；DN50自流管非满流状态计算，管内流速按0.75m/s计算，设计充满度按0.60计算。
则自流管满流状态排水流量为：
Q1=V1.S1=0.65×0.80×3.14×0.025²=1.02L/s
自流管非满流状态排水流量为：
Q2=V2.S2=0.60×0.75×3.14×0.025²=0.88L/s
3.3.3液位传感电动阀动作时间
液位探测浮球启动水深大于1cm，集水四通直径110mm，动作水量：
V=3.14×0.055²×0.01=0.095L
按非满管流计算浮球动作时间：
T0=0.095/0.71=0.13s
浮球传感信息转换约10s，电动阀动作完成约30s，关停阀总用时约：
T1=0.13+10+30=40.13s
3.3.4 管道井门槛高度核算
排水动作时间按排水管中间位置长度（爆管高发区）及最小管内流速核算，则最多用时：
T2=（13×2.9）/0.75=50.27s
爆管制动最多用时：
T=50.27+40.13=90.40s
实测管道井尺寸1.0m×1.2m，门槛高10cm。排水按满管流计算，停阀制动时段内，管道井门槛安全高度为：
H1=[（Q-Q1）t]/（ab）=[（1.13-1.02）×90.40]/（1.0×1.2×1000）=8.3cm＜10cm
现有管道井门槛高度理论上满足拦截爆管水量要求。
4. 爆管实验
管道井清理工作完成后进行爆管模拟实验，现场接水入27层（顶层）管道井内至立管停水结束，共计用时77s，排水立管底层四通存水排出后，电动阀门迅速动作恢复供水，爆管模拟实验成功。
5. 工程总结
通过对某市爆管事故产生原因和影响因素的分析，核算排水防爆管系统设立的可行性。竣工模拟实验，证实排水防爆管系统能够有效控制爆管淹漫事故的发生和蔓延，达到预期防爆管目标的设想，成功实现二次供水管道设备的科学管理和安全运行的新目标、新高度。
论文作者:尹中格,杨苏谦
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第16期
论文发表时间:2018/1/18
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