市政給水管道爆管原因分析及對策

涂軼煒

(焦作市水務有限責任公司，河南 焦作 454150)

1 城市市政給水管道現狀

作為城市基礎設施的重要組成部分，市政給水管道的正常運行對城市建設與經濟發展具有十分重要的現實意義。在日常生產與生活中，給水管道常常會發生爆管的問題，這一現象在大口徑的管網系統中尤為突出。管道爆管不僅會對城市交通造成不利影響，也會在一定程度上降低管道水壓，影響市民用水需求，并在社會和經濟方面造成一系列不良影響。給水管道爆管現已成為供水企業為城市提供優質供水服務的主要障礙之一，也是企業日常運營的隱患。為了有效降低給水管爆管的發生概率，提高爆管后處理效率，減少爆管事故對城市發展及居民生活造成的不利影響與損失，本文對城市水管爆管問題進行了全面的原因分析，并提出了諸多解決問題的積極對策。

2 給水管道爆管相關原因分析

2.1 給水管管道材質不佳

在我國早期城市規劃與建設中，給水管道多采用灰口鑄鐵管。這種材質的管道具有強度不高，材質脆等特點，組成的管網整體較為疏松，且管道上普遍存在氣孔以及內溝等。若外界環境在給水管管道施加橫向的力或是使管頂振動，那么灰口鑄鐵管兩側受力較為嚴重的部位將會破裂。

2.2 地基沉降

地基沉降主要是由于管道鋪設的基礎強度不一致導致的，在天氣條件變化的情況下，管道鋪設基礎的土壤會發生一定程度的膨脹與收縮，這加重了管道附近基礎強度的不均一性。地基沉降會使給水管兩側受到應力而發生縱向彎曲，長期下去會使管道的縱橫向交錯處產生裂痕與斷裂。導致地基沉降的人為原因是多方面的，包括管道鋪設或管道維修時未對地基進行規范處理，地基加固方式不正確或是原狀土發生變動等。

2.3 管道連接方式

在我國城市管道建設的早期，市政建設施工部門多采用剛性連接的方式進行不同管道線路的連接貫通工作。現實的應用情況說明，剛性接口并不具備抗剪切、抗彎曲與抗拉的特點。在實際應用中，這種連接方式并不能適應管道發生振動與位移的情況，并由此產生滲漏的現象。此外，在管道鋪設與維修的現場施工活動中，技術施工人員常常在焊接工作完成后才進行管道的防腐處理。鑒于部分施工環境復雜程度較大，施工人員的專業素養不一，對管道施工質量的掌控難度較大，這一現象在小口徑管道的施工過程中尤為突出。

2.4 地表載荷過強

絕大部分給水管道均鋪設于地下，因此其必定要承受一定的地表載荷。雖然各種材質的管道均具有一定的抗負載能力，對一定范圍內的外力具有良好的抗性。但是，在地表載荷達到甚至超出管道設計限度時，過強的地表載荷會改變土層的結構，并使得管道各個部位發生程度不同的振動，水管滲透以及爆管現象隨之發生。

2.5 管道腐蝕

位于地表下的給水管道會受到外界環境的作用而發生腐蝕現象，管道腐蝕主要是由于兩方面因素導致的。土壤腐蝕也被稱為管道外部腐蝕，土壤微生物活動，土壤中的微觀與宏觀電子均會導致管道的外部腐蝕。另一方面，因管道本身而產生的腐蝕現象稱為內部腐蝕，分為電化學腐蝕與化學腐蝕兩大類。管道的外部腐蝕會使得管道的防腐層發生局部的破損，管道的內部破損會使得給水管內部的涂層發生一定程度的脫落。

2.6 水錘與氣囊

水錘現象是指管道內流動的液體因特定的外界因素而發生流速的劇烈變化時，管道內壓強在一定的時間范圍內發生增加與降低交替進行并逐漸衰減至消失的現象。水錘現象的發生會使得給水管道受壓增加，當內部流體產生的壓強超過管道能夠承受壓強的上限值時，管道就會發生破裂并發生漏水與爆管的現象。在給水管的長距離運輸管道中，內部液體的流速較為緩慢，因此管道內的氣體多分布于管道的頂端，并以氣囊的形式存在。液體運輸的初始階段，其流動形式以層狀為主，管道內氣體的輸送與排出較為容易。而在液體運輸的后期，由于經過了各種較為復雜的地形以及口徑較大的給水管道，管道內的氣體容易發生充氣積累，若不進行及時的排氣操作會使得氣囊過分壓縮，并在管道內產生高壓的振動，嚴重時會使得管道不能進行正常的供水。

3 解決給水管道爆管的積極對策

3.1 選用合適的管道材質

管道材質選擇的首要原則是使用性能良好且性價比高。此外，管道也應該具有符合設計要求承受壓力的能力與使用壽命，鑒于給水管道會進行定期的檢查與檢修，該材質的管道也應該具有易于施工與加工的特點。所以為了維護城市水管系統的良好運作，選擇合適的管道材質是十分必要的。

3.2 增強給水管的抗腐蝕能力

在我國城市化進程不斷擴展的過程中，各地的長距離運輸管道建設均開始了廣泛普及。在長距離給水運輸管道的建設過程中，鋼制管道具有建造方便，易于加工，施工技術成熟以及使用便捷等特點，成為了現階段輸水管道經常采用的管道材料之一。但同時鋼制材料在自然環境中也容易被腐蝕，因此加強鋼制管道的抗腐蝕能力是增強管道使用性能與使用壽命的關鍵之一。一方面，要加強給水管的電化學保護，以增強給水管對內部腐蝕的抗性，對管道進行陰極保護處理是現階段最常用最有效的保護措施。在國內外輸水管道以及天然氣管道的施工保護過程中，陰極保護處理得到了較為成功的應用，因此這一針對輸送管道的保護措施也日益受到了國內市政建設工作者的重視，并逐漸開始應用于各大城市的中距離與遠距離給水管管道的施工建設中。

3.3 逐步推廣使用球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管是普通鐵質管道在制作過程中，經過離心處理后進行澆筑形成的特殊管道。相較于鋼制管道，球墨鑄鐵管具有抗腐蝕能力強，使用壽命長的特點。而相較于混凝土管道與灰口鑄鐵管道，球墨鑄鐵管具有更加優異的抗外力性能，硬度更強且其能夠耐受更大的壓力。除此之外，球墨鑄鐵管通常使用“T”字型的非剛性連接方式，不僅具有較為優異的密封性能，還具有一定的延伸能力，使得給水管的柔性有了很大程度的提升。這類材質的管道能夠對地表沉降具有更好的適應能力，有效緩解了管道周圍土層的結構與受力狀況，也緩解了管道滲水與爆管現象的發生。

3.4 加強管道施工的質量控制

管道施工的工程質量是保證給水管道安全，穩定和高效運行的重要保證之一。地表給水管道的鋪設與維修施工過程中最重要的內容是有效控制管道工程的施工質量。其中，給水管道的鋪設深度，管道地基強度，管道上層覆蓋土層的密度以及各個給水管道連接處的施工方式都具有嚴格的要求。在管道施工過程中，相關工作部門與人員應該嚴格遵照設計要求，行業標準與國家規范，有效提高施工技術，最大程度保證管道施工的質量。

3.5 改進管道連接方式

各個輸水管道部分的連接對于管道體系的密封性與抗壓性具有十分顯著的影響。采用合理的接口連接方式可以有效增強管道的機械強度，對外界環境的外力具有更好的承受能力。此外，多樣化的管道連接方式可以增加管道在復雜地形與地貌條件下的便捷性與適應能力。同時，應該注意管道連接處的防腐處理，充分減少因管道連接口腐蝕對管道體系的不利影響。現階段，部分國外城市普遍采用承插式焊接法進行管道的連接處理，此方法可以明顯提高管道連接工藝的質量。

3.6 增設并優化管道排氣設備

強度較低的管口連接處受到軸向的應力是給水管爆管的重要原因之一。為了緩解軸向應力對管道的不利影響，可以增強管道的伸縮能力，采用管道伸縮器是一種較為妥當的處理方式。此外，還應在地形較為復雜地區的管道頂部增設自動排氣裝置，以避免因氣囊現象而導致的滲漏與爆管問題。

4 結 語

導致給水管管道爆管的原因主要有給水管管道材質不佳，地基沉降，管道連接方式不適宜，地表載荷過強，管道腐蝕以及水錘與氣囊等六個方面。針對這些現實情況，本文提出了選用合適的管道材質，增強給水管的抗腐蝕能力，逐步推廣使用球墨鑄鐵管，加強管道施工的質量控制，改進管道連接方式，增設并優化管道排氣設備這七點對策。