北京三天兩次自來水爆管專業(yè)分析
事件一
岳各莊橋下爆管
7月23日晚8點(diǎn)左右，北京豐臺(tái)區(qū)西四環(huán)岳各莊橋下自來水管網(wǎng)的爆裂，導(dǎo)致橋下路面積水成河，交通中斷，3輛汽車被淹沒。爆裂管道并非南水北調(diào)管道。
為把積水分流，水務(wù)人員鋪設(shè)了上百米管道，連接兩輛抽水車，并鋪設(shè)了7條管道。
基坑的東南面放著被挖出的爆裂舊管道，直徑約60厘米，長(zhǎng)約1.5米，一側(cè)爆裂的橫切面長(zhǎng)約80厘米，寬約30厘米。管道內(nèi)外部能看到明顯的銹漬。
原因：有現(xiàn)場(chǎng)工作人員稱，水管爆裂可能是有點(diǎn)老化。鄭少博表示，水管爆裂的具體原因需做技術(shù)鑒定，還在調(diào)查。
專家認(rèn)為：流量大排水不暢致短時(shí)間積水成河。
短短兩三個(gè)小時(shí)，一條爆裂的自來水管道卻導(dǎo)致數(shù)百米的道路上積水達(dá)到2萬(wàn)立方米，水深約2米，道路變成河流。對(duì)此，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授高乃云認(rèn)為，爆裂管道供水量大，關(guān)閉閥門較遲，特別是北京排水系統(tǒng)不暢，可能是導(dǎo)致此次事故的原因。
事件二
西直門橋下爆管
7月25日中午12點(diǎn)，玉桃園公交車站附近，市民在淤泥積水中騎行。當(dāng)天上午，該處一自來水管爆裂，西直門橋向東、北二環(huán)南側(cè)輔路出現(xiàn)大量積水。
工作人員正在搶修破裂的自來水管道，破裂處被加上了密封用的金屬環(huán)。
原因：降雨致地面沉降造成管網(wǎng)破裂
據(jù)介紹，北京的自來水管網(wǎng)平均年齡“19歲”，而供水管網(wǎng)的使用年限是50年。也就是說，目前北京的自來水管網(wǎng)正當(dāng)“壯年”，管網(wǎng)爆裂這種容易發(fā)生在老舊管網(wǎng)上的問題，為啥近期頻頻出現(xiàn)？
供水部門相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，經(jīng)初步調(diào)查，這是因?yàn)檫B日降雨造成地面不均勻沉降，將供水管網(wǎng)壓彎，繼而壓折造成的。
究竟還有什么原因會(huì)導(dǎo)致爆管呢？
1 地質(zhì)條件
北方地區(qū)氣候冬季寒冷，地表土層常常形成季節(jié)性凍土，較深土層中所含的水分向地表土層遷移并形成冰晶體，造成土層膨脹并使埋設(shè)在土層凍結(jié)深度附近的管線發(fā)生錯(cuò)位、側(cè)向位移而導(dǎo)致爆、折管事故的發(fā)生。待次年溫度上升時(shí)，地表土層解凍融化，其中的冰晶體也隨之融化，使地表土層中的含水量大幅增加，土層處于飽和狀態(tài)，土質(zhì)變得軟化，強(qiáng)度明顯降低。在地表荷載的作用下，導(dǎo)致路面開裂，路面破壞后供水管線極有可能發(fā)生爆管現(xiàn)象。
2 管道材質(zhì)
在各種管材中，尤以鑄鐵管爆管頻率最高，而鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管則爆管頻率較低。在鑄鐵管中，以連續(xù)澆鑄鑄鐵管爆管事故發(fā)生率最高，其次是直澆灰鑄鐵管、離心澆鑄鑄鐵管，而球墨鑄鐵管極少發(fā)生爆管。
3 鑄管工藝與材質(zhì)的影響
在給水工程中大量使用抗拉強(qiáng)度為14 MPa 的普壓鑄鐵管，但往往管內(nèi)壓力小于14 MPa 時(shí)就會(huì)發(fā)生爆管。主要原因是: 連續(xù)澆鑄工藝使鑄鐵管管體組織疏松、夾渣、夾氣、內(nèi)溝、重皮，極有可能造成縱向裂縫。澆鑄工藝過程中由于管體劇冷，無退火，收縮不均勻，故存在溫度應(yīng)力，且管身硬脆，不耐震，不耐沖擊，抗彎、抗拉強(qiáng)度差。給水管道往往因適應(yīng)不了重載、高壓、震動(dòng)、沖擊和不均勻沉降等環(huán)境條件，而造成管道破裂。
4 管道內(nèi)氣體的影響
長(zhǎng)距離輸水，尤其是處在地形起伏較大、管徑較大的管線，給水管道高處容易積聚氣體，其體積變化受溫度的影響，低溫下氣體體積收縮，高溫下則迅速膨脹，造成局部壓力增大，若排氣的設(shè)置不當(dāng)或失靈，就會(huì)導(dǎo)致爆管。管道投入運(yùn)行時(shí)，充水過急，排氣閥設(shè)置數(shù)量、位置不當(dāng)或失靈，則會(huì)造成管線排氣不暢，產(chǎn)生水錘，從而引發(fā)爆管。
5 水錘作用的影響
對(duì)于管道長(zhǎng)、水壓大、流速過快的給水管道，在停泵、閥門突然關(guān)閉、電網(wǎng)突然停電時(shí)，極易產(chǎn)生水錘，巨大的水錘沖擊力使管壁產(chǎn)生超高壓，導(dǎo)致爆管。
6 溫度應(yīng)力的影響
剛性接口的管道中，因溫度變化而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，進(jìn)而造成管路爆裂。特別是土層中由于不同土質(zhì)含水率不同，凍脹系數(shù)相異，在春秋融凍和封凍季節(jié)時(shí)爆管頻繁。在年溫差大的西北、東北地區(qū)，管道連接后未進(jìn)行及時(shí)保溫而爆裂的事故十分常見。此外，當(dāng)管道埋深過淺，未敷設(shè)于冰凍線之下時(shí)，也會(huì)因產(chǎn)生溫度應(yīng)力而爆管。
7 管網(wǎng)老齡化、腐蝕、結(jié)垢的影響
鋼管普遍存在嚴(yán)重的腐蝕問題，尤其是軟水管道更為突出。由于土壤腐蝕性而導(dǎo)致的管道爆裂也時(shí)有發(fā)生。此外，管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，勢(shì)必產(chǎn)生管道結(jié)垢，造成過水?dāng)嗝鏈p小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超負(fù)荷運(yùn)行而引起爆管。管齡過長(zhǎng)的管道，腐蝕、結(jié)垢交互作用，管壁疲勞，更加劇了爆管的危險(xiǎn)。
爆管可以預(yù)測(cè)嗎？
在以爆管點(diǎn)為圓心、20 m為半徑的緩沖區(qū)內(nèi), 可見有過爆管歷史的管段再發(fā)生爆管的可能性較大, 其周圍管段發(fā)生爆管的可能性也較大, 即爆管的發(fā)生具有空間積聚性。爆管的這一特性也從爆管的實(shí)際發(fā)生情況反映了影響爆管的因素, 如同一批管材的質(zhì)量以及同一片管網(wǎng)的施工質(zhì)量、地面荷載及管道壓力等, 都可能引發(fā)爆管的空間積聚性, 當(dāng)然這種情況只適用于研究區(qū)域沒有大范圍更換過管道的情況。
本文部分內(nèi)容來自《供水技術(shù)》2014年10月雜志中文章《供水管網(wǎng)爆管原因分析與預(yù)測(cè)研究》——張志磊、蔣白懿、李博、李迎迎、張蕊部分新聞內(nèi)容來自人民網(wǎng)和新京報(bào)。
來源： 給水排水
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