水灾导致管道漂浮损坏的成因及处理措施

2014-01-29陈维杰侯伏慧

中国水利 2014年14期

陈维杰侯伏慧

在开挖管沟敷设管道过程中，如未来得及回填而遭受雨洪袭击，随着管沟内水位的上升，当浮力大于管道自重及两管连接处产生附加竖向力之后，敷设的空管就会产生隆起、漂浮，进而造成相连管道、管件撬裂损坏。出现这种情况，需要制定修复方案，进行处理和重装。

工程与水毁情况

河南省南水北调受水区平顶山供水配套工程包括10、11、11-1、12、13、14号口门供水管线，线路总长81.92km。工程于2012年11月后陆续开工。2013年7月18日，项目区突降暴雨，据测项目区内的叶县保安镇、叶邑镇、龙泉乡以及鲁山县张官营乡一带自18日20时至19日20时累计降雨171.9mm，造成10、11两口门的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标段出现部分漂管损坏现象。

属于10号口门的Ⅰ、Ⅱ标段管线分别距离当地的孤石滩水库干渠仅5～10 km，而该干渠高于施工管线且无过水涵洞，从而造成周围约50km2的积水由高到低通过孤石滩各级渠道汇入施工管沟，最严重时管沟沿线全部被淹，水面高出地平面20～30 cm，Ⅰ标段3处总长270 m已安装但未来得及回填的管段出现管道漂浮、位移情况，具体在桩号4+746～4+940段出现漂浮、位移损坏22节132 m，桩号5+450～5+200段出现16节96 m，桩号6+270～6+310段出现7节 42 m。

Ⅱ标段4处总长265m的管段也出现类似情况，主要在桩号10+198～10+225出现13节78m，桩号11+863～11+935出现12节72m，桩号16+758～16+855出现17节102 m，桩号17+959～17+977出现3节18m。

这次洪灾除上述标段出现漂管损坏以外，还造成了多处管沟塌方、管线道路水毁等损失。

另外，自8月23日20时至25日19时30分，项目区所在的叶县又累计降雨232.1mm，鲁山降雨102.4mm，宝丰降雨97.9mm，造成上述未来得及修复的漂管段落再次浸泡在裸露的管沟内，使得修复工作被迫延期。

管道产生漂浮的原因

综观两次暴雨所造成的漂管事故现场，有一个较为明显的特征，就是漂管损坏的位置主要发生在钢管管件处及其附近管段。该位置处的工况环境大致是，两侧相连的PCCP管段除（管件管道）连接段裸露在外，大都进行了回填，且回填土厚度至少超过管顶以上50cm。但是，由于钢管管件处设计的镇墩、阀井未来得及制作，因此造成钢管管件及其两侧相连的少许PCCP管段未予回填，形成未覆盖的裸管。据设计单位的计算数据分析：对于DN1400钢制管件，当空管、管顶没有覆土时，其在基槽内所能允许承受的最大水位高度（即临界值）为1.02m，如超过这一水深，浮力就会逐渐大于管道自重（计算时没有考虑两管连接处所产生的附加竖向力）而使空管隆起、漂浮。在隆起、漂浮过程中，受附加竖向力的约束影响，钢制管件会与紧连的PCCP管道之间产生撬裂痕迹，而此PCCP管道的任何空间位移，又不可避免地会扰动下一节的PCCP管道，使两者之间出现插口松动甚至脱开，严重的可能会依次传递，造成多节连续伤害。同理，对于DN2600钢制管件，当空管、管顶没有覆土时，其在基槽内允许承受的最大水位临界值为1.61m。

空管、管顶没有覆土时，遇到地下水水位超过临界深度会产生漂浮损坏。而如果覆土厚度不够，同样也会出现类似问题。设计单位的计算数据还提示：对于DN1400型管道，当管顶覆土厚度为50cm时，其对应的基槽内地下水水位深度临界值是1.67m；而当地下水水位齐地面（即空管、满槽）时，其对应的最小覆土厚度则为0.674m。对于DN2600型管道，当管顶覆土厚度为50cm时，其对应的基槽内地下水位深度临界值是2.28m；而当地下水水位齐地面（即空管、满槽）时，其对应的最小覆土厚度则为1.287m。