供水鑄鐵管道破損原因及搶修應(yīng)注意的問題

耿天量

摘 要：20世紀(jì)90年代后期至今20多年，太原市供水管道的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。通過對(duì)太原市幾條曾使用過的問題較多的重要管段進(jìn)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(fù)需注意的問題。

關(guān)鍵詞：供水管道；灰口鑄鐵管；填料；爆管事故

中圖分類號(hào)：TU991.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.097

20世紀(jì)90年代后期至今，太原市供水管道的管內(nèi)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(xiàn)在運(yùn)行中的預(yù)應(yīng)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(jìn)入庭院的鋁塑管、PPR管共9種。目前，在我市的供水系統(tǒng)中，起著重要轉(zhuǎn)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(yù)應(yīng)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(guī)范施工，也能為搶修提供依據(jù)。

1 對(duì)容易出現(xiàn)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(nèi)爆管事故出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，該管段基礎(chǔ)極差，甚至有部分管基礎(chǔ)由回填渣土、舊房基礎(chǔ)、淤泥等組成。這種基礎(chǔ)承載力差別大，管段極易發(fā)生不均勻沉降，破損都發(fā)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(guān)。在使用的這些年中，該管段能承受的供水最大內(nèi)壓處在一個(gè)臨界值下，一旦超過這個(gè)壓力，管道就有爆裂的可能。修復(fù)該管段時(shí)，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(fù)后從未返修過。個(gè)別地段因土質(zhì)差，開挖的工作坑過大，因沉降影響到相鄰接口，造成修復(fù)一處后，隔段時(shí)間又在附近發(fā)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(fā)生爆管事故最多的中口徑管段。該管段建于20世紀(jì)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(gè)主要原因：①20世紀(jì)70年代初，大量使用一種連續(xù)鑄造灰口鑄鐵管，制造這種鑄鐵管如果不能正確進(jìn)行熱處理，管體表面會(huì)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(shí)發(fā)現(xiàn)，所有爆管處管道下的基礎(chǔ)很難開挖，磚石爐渣多，有部分管道鋪設(shè)在挖去頂部的防空洞磚基礎(chǔ)上。管道安裝在這樣的基礎(chǔ)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(nèi)壓也處在一個(gè)臨界值下，一旦超過這個(gè)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(chǎn)運(yùn)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(bǔ)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(fù)修理不見效果。究其原因，該管段坡度較大，在進(jìn)行管道穩(wěn)管操作時(shí)

由高向低排管，管插口不能完全進(jìn)入承口，大部分不足1/2，個(gè)別不到1/3，而且填料不足，填打不密實(shí)，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(chǔ)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(jì)80年代中期，有一段一百多米管接口操作完成后沒有及時(shí)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(gè)重大隱患：①浮管后管底高程未恢復(fù)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(shí)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)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(fù)，只能使用鋼制包箍。該段管搶修多次，不能正常運(yùn)行，最終以加內(nèi)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(zhì)量造成的管道爆管、漏水，時(shí)間跨度長，管網(wǎng)帶病運(yùn)行，在沒有進(jìn)行管網(wǎng)改造前一直是供水調(diào)度的心病。每次爆管影響面積大、修復(fù)難度高、時(shí)間要求緊，酷暑嚴(yán)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(jì)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(yōu)點(diǎn)，但在整體施工中如果不注意施工質(zhì)量，也會(huì)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(gè)方面的問題。

2.1 注意配套使用的其他管材的施工質(zhì)量

球墨鑄鐵管采用橡膠圈接口，摩擦阻力小，管件品種相對(duì)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(zhì)量、內(nèi)外防腐質(zhì)量、管件制作質(zhì)量都會(huì)直接影響到供水管網(wǎng)的整體質(zhì)量。在施工和搶修時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼管的焊縫強(qiáng)度不夠，加條焊接、強(qiáng)力對(duì)口、防腐不除銹、外防腐用瀝青漆代替環(huán)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(nèi)置試壓堵板切除后不做內(nèi)防腐等違反規(guī)范的做法，都會(huì)留下安全隱患。同時(shí)，管內(nèi)切割余留渣滓、焊條等雜物清理不干凈時(shí)，又會(huì)損壞蝶閥，造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)，甚至報(bào)廢的嚴(yán)重后果。

2.2 不應(yīng)使用撞擊或機(jī)械快速頂入方法

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

2.3 土方工程

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)高程開挖土方，應(yīng)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(chǔ)土壤密實(shí)度、胸腔回填土密實(shí)度、管頂覆土厚度都會(huì)影響管道豎向變形的程度。內(nèi)徑1 000 mm以上有水泥砂漿內(nèi)襯的管道，當(dāng)其變形率達(dá)3%時(shí)，水泥砂漿裂縫已很嚴(yán)重；當(dāng)其變形率達(dá)5%時(shí)，水泥砂漿裂縫已遠(yuǎn)超規(guī)范要求。此時(shí)，水體進(jìn)入砂漿與管壁的縫隙間，金屬管壁遭到腐蝕；當(dāng)變形達(dá)10%時(shí)，水泥砂漿局部脫落。有人認(rèn)為變形的管道通水后，受管內(nèi)水壓作用會(huì)消除部分變形量，對(duì)施工質(zhì)量影響不大。實(shí)際上，這種反復(fù)變形加劇了脆性水泥砂漿的破裂，管內(nèi)水泥砂漿防腐襯形同虛設(shè)。球墨鑄鐵管的管壁比灰口鑄鐵管壁薄很多，在內(nèi)防腐層遭破壞的情況下，該管不可能正常使用到設(shè)計(jì)年限。

管底或回填土中有堅(jiān)硬石塊擠壓管壁，也會(huì)對(duì)球墨鑄鐵管造成嚴(yán)重?fù)p壞，輕者凹陷，重者穿孔，這也是有先例的。穩(wěn)管和回填土?xí)r應(yīng)特別注意。

除因整體施工質(zhì)量問題造成重大供水事故外，材質(zhì)、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(fù)需注意的問題

鑄鐵管破損漏水，根據(jù)損壞程度的不同，采用局部換管或使用鋼制包箍修復(fù)。當(dāng)使用上述方法時(shí)，對(duì)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(yīng)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(jì)90年代中期以前仍大量使用在搶修工程中。因各種原因，現(xiàn)已停止使用。②石棉水泥。當(dāng)石棉水泥以3︰7的配比混合，并以適量的水拌和填打密實(shí)，經(jīng)24 h凝固硬化后，具有較強(qiáng)的硬度和抗拉強(qiáng)度。經(jīng)熟練的、有經(jīng)驗(yàn)的工人操作的修漏接口，幾乎沒有發(fā)現(xiàn)原修復(fù)處二次漏水的現(xiàn)象。使用接口水泥用量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氯化鈣作為速凝劑加入水泥中，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成操作，凝固6 h即可通水。大口徑管搶修時(shí)，可根據(jù)操作時(shí)間的長短，減量使用氯化鈣，適當(dāng)延長操作時(shí)間，使分層填打的水泥結(jié)合密實(shí)。③自應(yīng)力水泥。用這種水泥勞動(dòng)強(qiáng)度低，但水泥凝固時(shí)間內(nèi)（12 h）接口處不能受到震動(dòng)，否則水泥易產(chǎn)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(qiáng)度低、性脆。由于凝固時(shí)間短，因此必須在其未凝固的幾分鐘內(nèi)一次性操作完成，否則會(huì)產(chǎn)生水泥分層間隙。在易受到振動(dòng)、有可能沉降、位移的管道接口，關(guān)鍵的管道接口在短時(shí)間內(nèi)不能一次性迅速完成填料的管道接口，從長遠(yuǎn)來看，都不應(yīng)使用速凝水泥。

4 用其他方法修復(fù)破損管道的注意事項(xiàng)

除斷管、包箍外，還有許多方法修復(fù)管道漏水，例如速連管箍、快速堵漏管件（哈夫節(jié)）等。使用這些材料有快捷、方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高，而且使用不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)較大問題。從近年來搶修過的管道發(fā)現(xiàn)，有些是以上管件漏水造成的。原因有以下兩點(diǎn)：①螺栓嚴(yán)重腐蝕，失去了作用；②橡膠老化，喪失彈性，受震動(dòng)或沉降造成漏水。

根據(jù)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(zhì)量是保證安全供水的重要條件。同時(shí)，修復(fù)漏水時(shí)方法要得當(dāng)，嚴(yán)格按規(guī)范施工。使用的修復(fù)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〕