城市给排水管道的常见事故及其防治

1、城市给排水管道的常见事故及其防治引言随着我国城镇化的日益加快， 城市人口剧增， 城市建设也达 到了发展的高峰期， 同时对城市建设水平的要求也越来越高。 城 市给排水工程是城市工程中的重要内容， 由于管道的复杂性和施 工环境的恶劣性， 城市给排水工程施工的安全问题一直受到人们 的关注。一、给水管网爆管事故危害 在人们的日常生活和生产活动中占有重要的位置。众所周 知，给水管网不仅是一个城市的生命线工程， 也是城市基础设施 的重要组成部分。 供水管网肩负着将合格水质安全地输送到各个 用户的艰巨任务，其重要性不言而喻。一旦管网出现事故，将给 人们的生产和生活带来极大地不便。近年来，随着城市化进程的加快

2、，城市规模不断扩大，城市 供水系统也随之逐步壮大， 供水管网分布日趋复杂， 管道长度不 断增加，同时，管网老化现象日益严重， 致使管网爆管事故频发。 长期以来，管网漏损一直是影响供水企业产销差率的最大问题， 其中爆管事故的影响最为严重， 不仅是因为突发性爆管一次性漏 失水量巨大， 更重要的是会对周围群众的生产生活造成影响， 社 会舆论压力极大。可见，如何有效的解决城市供水管网爆管，降 低管网漏损已成为供水企业乃至全社会关注的问题。 2009 年 8 月 23 日，西安市太华路北延伸段因管道爆裂没有及时发现，造 成路面下空洞， 四天内路面塌陷三次， 并造成一台挖掘机掉进深 坑。因塌陷原因造成东快

3、车道出现 45米裂缝，缝宽 1-3 厘米， 并造成东侧人行道部分沉陷。 事件经媒体曝光后在社会上引起强 烈反响，甚至一度使城市、供水企业陷入信任危机。图 1 爆管危害现场二、爆管原因分析（一）、管道老化在众多导致爆管的原因中， 管道老化是主要原因， 而这种情 况在近几年尤为突出。以 2009 年爆管事故统计为例（表 1）， 根据管径的不同，事故发生原因也存在差异，管材老化现象在 DN400以下的小管径中占的比例更大。原因主要是在一些老旧地 区，很多管道都是上世纪六七十年代铺设， 早已超过了铸铁管的 最大使用年限，而这些地区埋设的管道又多是 DN400以下的小管 径。随着城市建设的逐步发展，用水

4、量不断加大，人们对水压的 要求也日益增大， 这就使得那些原本已年久老化的管道很难经受 住水压的增大，特别是在管道接口处，极易发生爆管。表 12009 年西安市城区内部分爆管事故统计表 随着城市建设的不断发展， 目前逐步实现供水管网联网的一 体化供水模式， 出现了管材混杂的情况， 承压标准较低的管段处 于超负荷运行状态， 爆管事故增多， 并且城市中心区或局部地区 供水管径偏小，成为供水瓶颈，供水压力明显不足，断水现象时有发生，给居民用水带来不便，群众反响强烈，城市老旧供水管 网进行改造已势在必行。（二）、人为损坏随着城市建设的逐步发展， 城市设施日益完善， 地下管位布 局错综复杂，天然气、自来水

5、、污水等管道分布错乱，如遇管道 事故抢修， 往往不能及时向规划部门拿到管位图纸， 在施工中多 有挖断其他管道的事故发生。特别是在顶管施工中，管位、高程 等资料往往要求非常准确， 一旦位置出现偏差， 巡视中又没有及 时发现，往往会引起其他管道基础下沉，造成事故。另一方面， 城市工程施工过程不规范，在场地开挖、平整、道路修筑、碾压 等过程中， 施工单位对地下管道情况及详细位置不了解， 导致碰 伤、压坏、挖断管道，造成管道漏水的事故多有发生。一些建筑 单位在施工中盲目操作， 挖掘机控制不当， 也常常造成爆管事故。（三）、基础密实度不达标回填土要满足足够的承载力， 沉降量必须控制在允许的范围 内，所有

6、的沉降变形都与回填材料和回填的密实度有直接关系。 密实度越高， 可能发生的沉降变形就越小。 有时施工中为了赶工 期往往不能完全按要求进行原土回填和必要的基础夯实， 这对大 口径管道更为重要，覆土未分层夯实和管道两边土壤密度不均 匀，使管道受力显著增加，漏水和爆裂的可能性增加。特别是在 遇到阀门和支墩时， 大口径管道弯头， 在 T 型管处有较大的推力， 主要靠支墩后土壤的被动土压力通过支墩抵消推力， 支墩后土壤 松动将引起支墩位移较大， 导致弯头或 T 型管处位移较大， 存在 漏水的隐患，需要进行找平及垫层，以保证基础的平整。如该环 节上有遗漏或是处理不到位，也很容易造成管道爆裂。（四）、焊接质

7、量差 钢管在长距离焊接时一般都会留有人孔， 便于通风和管内焊 缝连接时人员出入， 如人孔外焊时未按规范操作， 主要包括焊接 面不光滑、坡口方式不对、焊条质量差、内外焊接次数不足、焊 缝未熔合等， 由此使金属内部产生大量错位和空位， 造成应力集 中，当材料达到屈服极限后，应力不能得到松弛，形成初裂缝。 随着时间的推移， 裂纹不断扩展， 加速了材质的腐蚀和管壁减薄， 一旦道路结构层含水量到达极限值， 基础严重沉降就会引起管道 爆裂、道路路面塌陷。三、城市给排水事故施工安全分析 给排水施工工程施工环境复杂多变， 受自然环境的限制。 因 此，在城市给排水工程施工的过程中， 存在着多方面的安全隐患， 这

8、些隐患的产生原因既有人为的主观因素， 也有客观因素。 例如， “施工原材料质量不达标、 施工人员的不规范操作、 操作流程的 不准确、产品规格不匹配等都有可能导致城市给排水工程施工过 程中出现安全问题。针对城市给排水施工过程中出现的上述问 题，需要我们详细了解导致安全问题出现的原因， 这样才能更有 针对性地提出管理对策”。一）、缺乏统筹规划很多城市给排水工程由于是临时进行，缺乏系统的规划方案和计划，这样就不能对施工过程进行统筹规划。由于施工项目缺乏统筹规划与管理，工程施工质量就达不到要求， 很多企业出现 了管道埋没过浅的问题，管道埋没在冰冻线以上就会造成给排水 管道的冻裂等问题，从而降低了工程的

9、质量。（二）、安全监督工作不到位在很多城市给排水工程施工单位中， 安全监督部门不能充分 发挥应有的监督作用，甚至形同虚设，不能对施工情况进行有效 的监督。在施工之前没有做好施工的安全教育， 安全管理措施没 有得到很好的实施，这些因素都有可能导致安全问题的出现。（三）、施工工序规范性差任何工程施工项目都有一定的施工工序，保证施工工序的规范性就可以避免在施工过程中出现安全问题。但是，在实际的施工过程中，很多施工人员不遵守相关的施工工序，盲目施工，仅 仅凭借个人的施工经验来完成施工过程，这就给整个城市给排水 工程带来了很大的安全隐患。因为城市给排水施工的过程中有其 内在的规律性，如果施工工序前后颠倒

10、就会导致管道的位置不准 确，将造成极大的安全隐患。（四）、施工顺序不合理在城市给排水施工中，常常会出现施工顺序杂乱无章的现 象。例如在使用电动工具之前， 不对电动工具进行安全性和绝缘 性检查等，这些施工顺序的杂乱无章可能会导致在施工过程中出现安全问题。四、预防及减少给排水管道事故的对策（一）、管道老化 对于因管道腐蚀引起的爆裂，目前我们已广泛采用新管材、 新工艺，比如塑料管道具有重量轻，耐腐蚀，水流阻力小，节约 钢材和能源，安装简便，工程造价低等优点，是近10 年开发和目前重点推广应用的给水管材，主要有低塑性硬聚氯乙管（UPVC）高密度聚乙烯管（HDPE）氯化聚氯乙烯管（CPVC）、交联 聚乙

11、烯管（PEX）、聚丙烯管（PP R）、聚丁烯管（PB）、丙烯腈一丁 二烯一苯乙烯管（ABS）等，其中UPVC和HDPE等管材在城市供水 小 1：3 径管道中应用较为广泛，使用情况反映良好。球墨铸铁 管（DCIP）具有应力集中降低，强度大、延伸率高、耐冲击、耐腐 蚀、密封性好等优点，同时，管口采用柔性接口、且管材本身具 有较大的延伸率 （10），使管道的柔性较好，在埋地管道中能 与管道周围的土体共同工作， 改善管道的受力状态， 从而提高了 管网运行的可靠性。（二）、人为损坏 人为原因导致的管道爆裂从根源来说是可以避免的。首先， 城市规划应有系统性、统一性。作为城市的规划部门，应从长远 的角度对城

12、市基础设施进行整体规划， 系统布置， 既要考虑当前 的实际情况也要用发展的眼光为以后的扩充留下余地。 其次， 建 立健全管网档案资料库， 在完善基础资料时， 各种类型管道的管 位分布情况应详尽明确，管径、材质、具体位置、接口形式、敷 设年份等都应记录在案， 如有变动应及时标明， 在其他单位需要 图纸时应提供准确、 完备的资料支持， 避免因图纸误差引起的管 道之间相互影响。（三）、合理布局，严把质量 根据规范，给水管道距雨、污水井室 2 米范围内，管沟应采 用 2： 8 灰土回填，管道基础或垫层应符合下列规定：1. 管道必须敷设在原状土地基上， 局部超挖部分应回填夯实。 当沟底无地 下水时，超挖

13、在 0.15m 以内时，可用原土回填夯实，其密实度不 应低于原地基天然土的密实度； 超挖在 0.15m 以上时，可用石灰 土或砂填层处理，其密实度不应低于 95%。当沟底有地下水或沟 底土层含水量较大时， 可用天然砂回填； 2. 沟底遇有废旧构筑物、 硬石、木头、垃圾等杂物时，必须在清除后铺一层厚度不小于 0.15m 的砂土或素土，且平整夯实； 3. 管道附件或阀门、管道支 墩位置应垫碎石， 夯实后按设计要求设混凝土找平层或垫层； 4. 对软弱管基及特殊性腐蚀土壤，应按设计要求进行处理；为确保DN400以上管道的回填质量，管沟宽度应该按照规范 宽度开挖， 保证管道两侧有一定间距， 这样才能使得

14、管道两侧回 填土达标；对于DN800以上的管道，两侧应采用砂回填，以确保 管道下部能回填到位。（如图 2）图 2 回填示意图（四）、管道承口断裂目前常用的管道接口连接方式有柔性接口、 法兰接口、 自锚 式接口、刚性接口等。柔性接口用橡胶圈密封，由于橡胶具有较 好的可塑性 , 能适应在一定范围内的位移、振动，能释放或消除 管线在运行中 , 由于不均匀沉降引起的弯曲应力，温度变化引起 的拉伸应力。 柔性接口一般均为承插式， 其胶圈在承插口的间隙 内，当管道受外界荷载作用时能滑动 , 所以管道的柔性接口具有 消除管道温度应力和地基不均匀沉降的优点， 可减少接口因应力 集中而发生爆管事故。 目前埋地管

15、道中， 唯有钢管仍采用常规的 现场沟槽中将管节对焊焊接。 钢管接口对焊， 是一种有效的连接， 在严格的质量监控下能保证接口质量。但随着城市输水的发展， 由于输水管径越来越大、 输水距离越来越长以及输水管线所经过 场地的地质条件复杂多变等原因， 埋地钢管在沟槽中对焊焊接施 工的难度也大大增加， 甚至有时会产生不可避免的不合格焊缝接 口。埋地钢管采用扩胀成型承插式柔性接口，具有成型精度高、 安装快捷、密封可靠、抗震性好、加工成本和施工费用低特点。 解决办法： 建议采用胶圈滑入式接口， 可有效降低水管抗爆抗断 抗漏能力。对于长距离的管道， 还可以考虑在管道上设置伸缩器， 以每公里设一个为宜。 在施工

16、中还应特别注意， 承插口和胶圈接 触的地方如有毛刺要打磨光滑， 插口要有一定的坡度， 防腐不全 的要补好防腐层。（五）、施工质量不达标 给水管道施工和其他工程施工一样， 必须有一套严格、 规范的施工程序，不但要求操作者要接受良好的技能培训，掌握熟练的操作技巧，更要时刻不忘施工安全、保证工程质量，要牢记给 水管道施工的好坏不光关系到施工方的利益，更影响到全市人民的饮水安全，是一项关乎民情的深远的社会事业，施工质量尤为重要。在施工中应注意重点部位的施工质量并加强防范，如管道接口施工工艺、埋设深度、地基处理、夯实密实度等。管道安装 时，应尽量使管道保持同轴心，减小纵向偏差，管道基础承载力 要均匀。尤其是在给水管道翻越其他管道时很容易引起管道漏 水，这是因为给水管道翻越其他管道时，因要避让其他管道使得给水管道局部埋深深浅不一， 而在埋深较浅的位置，如遇道路车 辆过重或持续性负载，极易引起接口漏水，甚至爆管。焊缝连接 处也是爆管的薄弱环节，有时