东莞市东江自来水有限公司
摘要：给水管网的爆管常有发生，给水管爆管严重影响了供水服务，用户水量减小。而供水中断和派生出来的其他一些问题，如不及时处理爆管事故，不但使经济上遭受损失，而且社会影响也很大。降低爆管发生频率，弥补损失，保证居民的正常生活和社会正常秩序，提高优化服务质量，安全供水，提出预防爆管事故的措施和管理方法。本文从给排水工程管道爆管原因出发，初步总结了给水管道爆管的原因，介绍了管段年龄、温度变化、管路锈蚀以及管材与爆管次数的关系，并从改善供水管的制造工艺、防止管道温度应力、对管道进行日常维护三个方面提出了相应的防治措施，以减少城市管网的爆管。
关键词：给排水工程；管道；爆管；分析；防治
1爆管原因分析
给水管道在施工、运行过程中，受到复杂因素的影响，因而，产生爆管的原因各种各样并带有一定的随机性。尽管如此，本人在大量的调查和多年的实践中，发现了一些规律，主要有以下几点：
1.1 地层基础与爆管
一般情况下，管道本身对管沟底层土壤的压力很小，天然土层的承载能力通常都能满足要求，地层基础可不进行特殊的加固处理，但管道通过松软土层，如穿越流砂层或旧河床、旧池塘、洼地等地区时，如沟底土层不进行加固处理，往往使管道产生不均匀沉降而发生破 裂。另外，如忽视管沟开挖质量，在施工时违反操作用砖石垫衬管道底部的一个或两个端面进行借平时，能使管道受力呈简支梁状，使覆土后管道受力加大，当外加车辆荷载增大时也极易发生管道爆裂情况。
1.2 气温变动与爆管
温度是能够促发给水管网突发性爆管的一个主要原因，通常来讲气温越低，爆管次数越多。爆管多数发生在冬季低温期间，而且爆管与气温骤降、回暖密切相关、霜冻、雨雪过后，气温回升，爆管、 断管现象大量发生，可能集中在几天内涌现。据统计，12 月、 1 月、 2 月三个月发生爆管事故占全年爆管事故的 67.2 %。另外，最近几年，不但冬季爆管，夏季爆管也时有发生，且多为凌晨爆管。国内常用的市政管材分为两类：金属管与非金属管材。两种管材线膨胀系数较大，即温度每改变 1 ℃，管线的长度改变量较大，则其因温度变化而产生的纵向应力就越大。而供水管道能 承受的各种压力中，纵向应力的损害最大，故而温度变化易引起爆管。
1 3管路老化与爆管
大多数产品的故障率随时间的变化也会老化及耗损，对于水管而言也是如此。整个管段的生命周期可以分为三个阶段：早期故障阶段，偶然故障阶段及耗损故障阶段。
第一阶段是安装后的初期阶段，爆管的主要原因是施工与管材质量。此时爆管率较高，一旦发生爆管，则需修复。修复后爆 管频率会逐渐减少。
第二个阶段是稳定阶段，管道的运作相对稳定。此时管路进 入“黄金年龄”，爆管率较低。只有当外部载荷过大或某些特殊原 因发生时，才会发生爆管。此时的爆管常由不堪重负、水压变动等等外界因素所致。
第三阶段是老化阶段，因为管材的衰老和退化，在这一阶段的爆管的频率显著增加。
1 4 管路材料与爆管
1）铸铁管。
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目前已有研究证实，爆管管材中，铸铁管居多，铸铁发生爆 管时管龄一般在 20 年 ～ 30 年，在铸铁管中，以我国早年使用的连 续浇铸铸铁管爆管事故率最高，其次为直浇灰铸铁管、离心浇铸 铸铁管，而近几年采用的球墨铸铁管发生爆管现象极少。
铸铁管属于金属管道，耐腐蚀性较差。灰口铸铁管脆性高，但强度低。且其连接部分为刚性连接，无法承受由于温度变化、 地面沉降以及其他载荷，接口部位极易发生爆管［9］。同时，由于 我国早期使用的管道铸铁管较多，根据上述“管路年龄与爆管”的 分析，目前很多铸铁管极有可能已经到达使用周期的“耗损故障阶段”，发生爆管的可能性较大。这也是铸铁管相比其他管材爆 管率较高的又一原因。
2）塑料管。近年来，随着塑料行业在国内的蓬勃兴起，一批质优价廉的
塑料管材已在市场中占有了较高的份额。其中以聚氯乙烯管材（PVC）和聚乙烯管材（PE）在给水管路中应用的最广，目前，国 内新建设给水项目中 DN400 以下的管道大多数都采用这两种管材。
PVC 管质轻耐用，色泽美观，光亮平滑，耐老化，使用寿命长，物化性能优良，耐化学腐蚀，抗冲强度高。因而是一种颇为流行，并且也被广泛应用的一种管材。但其也有自身的缺点：脆性较大、刚度不够。在实际使用过程中，如果未按规范要求进行管路施工，则爆管率大大增加。PE 管拥有良好的卫生性能、卓越的耐腐蚀性能、长久的使用寿命、较好的耐冲击性、可靠的连接性能、良好的施工性能。近几年在给水管线设计施工中倍受青睐。但 PE 管采用热熔或电熔接口，在施工过程中因施工不当会使日后使用过程中爆管几率大大增加。
2爆管防治措施
2.1 抓好钢管道工程施工安装，重视管线规划和工程设计。
管道本身对管沟底层土壤的压力很小，天然土层的承载能力通常都能满足要求，沟底土层要进行加固处理，避免管道产生不均匀沉降而发生破裂。另外，要重视管沟开挖质量，避免管道因受力过大而导致爆裂。
2.2改进铸管工艺，合理选材，探索采用新管材。
铸铁管用作给水管材，具有耐腐蚀的优越性，是一种理想的材料。但由于采用连续式浇铸工艺，产生了爆管隐患。因此建议改用离心式浇 铸铸铁管。有条件的争取采用球墨铸铁管，因其 具有：抗拉强度较高、 韧性好、 耐冲击、 耐震动等优点。钢管抗拉强度高，韧性较强，并且邯钢自己 生产板材，合理的设计防腐，是适合邯钢厂情的一种理想管材。
2.3防止管道温度应力
应严格按最新“国标”进行设计施工以最大限度防止管道温度应力的产生。同时，寒冷季节对管路进行施工调试的时候，应做好保温防冻措施。有条件的地区可以采用气压试验。对于有较大温度变化的管线，应特别注意管段自身形变产生应力的消除。合理设置管道伸缩节，避免过大的管道温度应力。通过对不同管材的线膨胀系数分析可知，金属管（常用铸铁管与镀锌钢管）相比非金属管（常用 UPVC）线膨胀系数要小得多。尤其是铸铁管中的球墨铸铁管线膨胀系数是 UPVC 管的 1 /7，同时因温度产生的应力相比其他非金属管要小得多。所以在因温度产生管线应力较大的片区，推荐使用球墨铸铁管。
2.4 对管道进行日常维护
时时观察管道的通水特性，加强对管道的日常维护。一旦管 道通水能力下降，必须马上采取措施恢复其正常流量。注意防止 金属管道的腐蚀尤其是穿孔腐蚀的发生，防止爆管事故的发生。
3结语
城镇供水突发性爆管事故严重威胁人民的生产生活，而爆管的发生又与多种因素密切相关。但若从管路管段年龄、温度变化、管路锈蚀以及管材等角度出发，对爆管事故进行深刻剖析，找出它们的相关关系并逐渐形成爆管的防治对策，控制城市管网的爆管率在一个较低的范围也是很有可能的。
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[5] 薛士科． 给水管网爆管原因分析及防治对策［J］． 冶金能源，2007，26（1）：54-57．
论文作者:孔子良
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
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