供水鑄鐵管道破損原因及搶修應注意的問題

耿天量

摘 要：20世紀90年代后期至今20多年，太原市供水管道的結構發生了很大變化。通過對太原市幾條曾使用過的問題較多的重要管段進行分析，提出了球墨鑄鐵管安裝施工和管道破損使用填料修復需注意的問題。

關鍵詞：供水管道；灰口鑄鐵管；填料；爆管事故

中圖分類號：TU991.36 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.097

20世紀90年代后期至今，太原市供水管道的管內徑由原最大1 000 mm增至2 200 mm，管材也由原來的兩三種增加到現在運行中的預應力混凝土管、灰口鑄鐵管、鋼管、球墨鑄鐵管、聚乙烯管、ABS管、PVC管以及進入庭院的鋁塑管、PPR管共9種。目前，在我市的供水系統中，起著重要轉輸流量作用的是400 mm以上的灰口鑄鐵管、鋼管、球墨鑄鐵管和部分預應力混凝土管。這些管道破損造成的影響面大，隨管徑的增大，搶修的難度也在增大。分析管道破損的原因有助于規范施工，也能為搶修提供依據。

1 對容易出現問題的重要管段的分析

1.1 北大街原1 000 mm灰口鑄鐵管

北大街原1 000 mm灰口鑄鐵管安裝于1976年，是使用30多年內爆管事故出現得最多的大口徑管道，大約爆管30多次，爆管后造成的影響也很大。在歷次搶修過程中發現，該管段基礎極差，甚至有部分管基礎由回填渣土、舊房基礎、淤泥等組成。這種基礎承載力差別大，管段極易發生不均勻沉降，破損都發生在承口處。這與北大街原為太原北城墻外一條凹凸不平的舊路有關。在使用的這些年中，該管段能承受的供水最大內壓處在一個臨界值下，一旦超過這個壓力，管道就有爆裂的可能。修復該管段時，采用承插短管和管箍連接，為盡快通水，用鉛捻口。這些接口修復后從未返修過。個別地段因土質差，開挖的工作坑過大，因沉降影響到相鄰接口，造成修復一處后，隔段時間又在附近發生爆管。

1.2 解放路原600 mm灰口鑄鐵管

解放路上從北大街至府西街一段原600 mm灰口鑄鐵管是發生爆管事故最多的中口徑管段。該管段建于20世紀70年代后期（1978年），與北大街管屬同一年代。該管段多次爆管，約20余次，有以下兩個主要原因：①20世紀70年代初，大量使用一種連續鑄造灰口鑄鐵管，制造這種鑄鐵管如果不能正確進行熱處理，管體表面會形成白口鐵，造成鑄鐵管變脆，韌性降低，管道接口的抗地層不均勻沉降的能力也低，而解放路使用了這種管。②搶修解放路管道時發現，所有爆管處管道下的基礎很難開挖，磚石爐渣多，有部分管道鋪設在挖去頂部的防空洞磚基礎上。管道安裝在這樣的基礎上，安全隱患較大。這與北大街的管道有相似之處，承受的供水最大內壓也處在一個臨界值下，一旦超過這個壓力，管道就有爆裂的可能。

1.3 棗溝水廠800 mm的灰口鑄鐵管

該水廠于1994年全部建成投產運行后，一段長超過100 m、管徑800 mm的灰口鑄鐵管接口多處漏水，搶修10多次。該地段為濕陷性黃土，漏水處地基下沉，挖出管接口修補一處，又引起相鄰兩處接口漏水。有的接口甚至修兩三次，反復修理不見效果。究其原因，該管段坡度較大，在進行管道穩管操作時

由高向低排管，管插口不能完全進入承口，大部分不足1/2，個別不到1/3，而且填料不足，填打不密實，安裝完成后，稍有沉降，填料破損，造成了接口漏水，所以于1996年更換了這一百多米的灰口鑄鐵管，改為球墨鑄鐵管。新管基礎為0.3 m的三七灰土墊層。

1.4 和平南路800 mm鑄鐵管

和平南路800 mm鑄鐵管建于20世紀80年代中期，有一段一百多米管接口操作完成后沒有及時回填，遇陣雨，雨水連同溝邊堆土涌入管溝，造成浮管事故。事后，該段管道沒有按要求全部返工，只是局部管口作了處理。這段管留下了兩個重大隱患：①浮管后管底高程未恢復到原有高程，管頂覆土不足。②浮管后承插接口被拉開，填料不足。和平路段大修，路面有所降低，受車輛影響，接口頻繁漏水。搶修時發現，多數漏水接口處的插口插入深度僅為承口深度的1/4，無法重新修復，只能使用鋼制包箍。該段管搶修多次，不能正常運行，最終以加內襯解決了漏水問題。

北大街、解放路、棗溝、和平南路這些因施工質量造成的管道爆管、漏水，時間跨度長，管網帶病運行，在沒有進行管網改造前一直是供水調度的心病。每次爆管影響面積大、修復難度高、時間要求緊，酷暑嚴寒晝夜搶修，給維修人員留下了深刻的印象。

2 球墨鑄鐵管安裝施工中需注意的問題

20世紀90年代中期，開始大量使用球墨鑄鐵管。盡管該種管道有許多優點，但在整體施工中如果不注意施工質量，也會造成重大供水事故。因此，球墨鑄鐵管安裝施工中需注意以下幾個方面的問題。

2.1 注意配套使用的其他管材的施工質量

球墨鑄鐵管采用橡膠圈接口，摩擦阻力小，管件品種相對于灰口鑄鐵管件要少，在城市供水管道安裝中，大量使用鋼管與之配套使用。鋼管的焊接質量、內外防腐質量、管件制作質量都會直接影響到供水管網的整體質量。在施工和搶修時發現鋼管的焊縫強度不夠，加條焊接、強力對口、防腐不除銹、外防腐用瀝青漆代替環氧煤瀝青、用抽條法焊制變徑管、埋地鋼制零件和鋼制螺栓不做防腐處理、鋼管內置試壓堵板切除后不做內防腐等違反規范的做法，都會留下安全隱患。同時，管內切割余留渣滓、焊條等雜物清理不干凈時，又會損壞蝶閥，造成閥門關閉不嚴，甚至報廢的嚴重后果。

2.2 不應使用撞擊或機械快速頂入方法

橡膠圈在承口槽內，受插口擠壓有一個逐漸變形的過程，間隙不均勻，受力時間短，都可能使橡膠圈在來不及變形時被撕裂。這種裂痕不影響試壓，但隨時間變化，橡膠老化喪失彈性后，接口就會漏水，這是有先例的。橡膠圈柔性接口對借轉角度有嚴格要求，如果強行借轉，橡膠圈逐步老化彈性減弱后，接口將會漏水。

2.3 土方工程

嚴格按設計高程開挖土方，應該知道，管徑越大，最大允許埋深越小。

鋼管和球墨鑄鐵管屬彈性管，其剛性低、抗變形能力差。溝槽基礎土壤密實度、胸腔回填土密實度、管頂覆土厚度都會影響管道豎向變形的程度。內徑1 000 mm以上有水泥砂漿內襯的管道，當其變形率達3%時，水泥砂漿裂縫已很嚴重；當其變形率達5%時，水泥砂漿裂縫已遠超規范要求。此時，水體進入砂漿與管壁的縫隙間，金屬管壁遭到腐蝕；當變形達10%時，水泥砂漿局部脫落。有人認為變形的管道通水后，受管內水壓作用會消除部分變形量，對施工質量影響不大。實際上，這種反復變形加劇了脆性水泥砂漿的破裂，管內水泥砂漿防腐襯形同虛設。球墨鑄鐵管的管壁比灰口鑄鐵管壁薄很多，在內防腐層遭破壞的情況下，該管不可能正常使用到設計年限。

管底或回填土中有堅硬石塊擠壓管壁，也會對球墨鑄鐵管造成嚴重損壞，輕者凹陷，重者穿孔，這也是有先例的。穩管和回填土時應特別注意。

除因整體施工質量問題造成重大供水事故外，材質、操作、腐蝕、載荷、沉降、老化、水錘、人為因素等都能造成供水管道爆管漏水。

3 管道破損使用填料修復需注意的問題

鑄鐵管破損漏水，根據損壞程度的不同，采用局部換管或使用鋼制包箍修復。當使用上述方法時，對于大口徑管，要特別注意管道的豎向變形。使用填料密封接口，應注意其中的問題。

填料有以下幾種：①鉛。鉛作為接口填料，有較長的歷史，20世紀90年代中期以前仍大量使用在搶修工程中。因各種原因，現已停止使用。②石棉水泥。當石棉水泥以3︰7的配比混合，并以適量的水拌和填打密實，經24 h凝固硬化后，具有較強的硬度和抗拉強度。經熟練的、有經驗的工人操作的修漏接口，幾乎沒有發現原修復處二次漏水的現象。使用接口水泥用量質量分數為2%的氯化鈣作為速凝劑加入水泥中，在規定的時間內完成操作，凝固6 h即可通水。大口徑管搶修時，可根據操作時間的長短，減量使用氯化鈣，適當延長操作時間，使分層填打的水泥結合密實。③自應力水泥。用這種水泥勞動強度低，但水泥凝固時間內（12 h）接口處不能受到震動，否則水泥易產生裂縫造成滲漏。④速凝水泥。這種水泥用作接口填料，水泥凝固后抗拉強度低、性脆。由于凝固時間短，因此必須在其未凝固的幾分鐘內一次性操作完成，否則會產生水泥分層間隙。在易受到振動、有可能沉降、位移的管道接口，關鍵的管道接口在短時間內不能一次性迅速完成填料的管道接口，從長遠來看，都不應使用速凝水泥。

4 用其他方法修復破損管道的注意事項

除斷管、包箍外，還有許多方法修復管道漏水，例如速連管箍、快速堵漏管件（哈夫節）等。使用這些材料有快捷、方便、勞動強度低等優點，但造價高，而且使用不當也會出現較大問題。從近年來搶修過的管道發現，有些是以上管件漏水造成的。原因有以下兩點：①螺栓嚴重腐蝕，失去了作用；②橡膠老化，喪失彈性，受震動或沉降造成漏水。

根據以上問題，建議在大管徑上、城市交通干道和重要路段盡量避免使用這種管件。即使在小管徑上、便道上、不重要地段使用，也一定要解決螺栓腐蝕問題。

綜上所述，管道安裝的整體工程質量是保證安全供水的重要條件。同時，修復漏水時方法要得當，嚴格按規范施工。使用的修復材料盡量要與被修管道材料使用年限基本一致。相差較多的，要做工藝方面的處理。

〔編輯：王霞〕