市政给水管道爆管原因分析及对策

涂轶炜

(焦作市水务有限责任公司，河南 焦作 454150)

1 城市市政给水管道现状

作为城市基础设施的重要组成部分，市政给水管道的正常运行对城市建设与经济发展具有十分重要的现实意义。在日常生产与生活中，给水管道常常会发生爆管的问题，这一现象在大口径的管网系统中尤为突出。管道爆管不仅会对城市交通造成不利影响，也会在一定程度上降低管道水压，影响市民用水需求，并在社会和经济方面造成一系列不良影响。给水管道爆管现已成为供水企业为城市提供优质供水服务的主要障碍之一，也是企业日常运营的隐患。为了有效降低给水管爆管的发生概率，提高爆管后处理效率，减少爆管事故对城市发展及居民生活造成的不利影响与损失，本文对城市水管爆管问题进行了全面的原因分析，并提出了诸多解决问题的积极对策。

2 给水管道爆管相关原因分析

2.1 给水管管道材质不佳

在我国早期城市规划与建设中，给水管道多采用灰口铸铁管。这种材质的管道具有强度不高，材质脆等特点，组成的管网整体较为疏松，且管道上普遍存在气孔以及内沟等。若外界环境在给水管管道施加横向的力或是使管顶振动，那么灰口铸铁管两侧受力较为严重的部位将会破裂。

2.2 地基沉降

地基沉降主要是由于管道铺设的基础强度不一致导致的，在天气条件变化的情况下，管道铺设基础的土壤会发生一定程度的膨胀与收缩，这加重了管道附近基础强度的不均一性。地基沉降会使给水管两侧受到应力而发生纵向弯曲，长期下去会使管道的纵横向交错处产生裂痕与断裂。导致地基沉降的人为原因是多方面的，包括管道铺设或管道维修时未对地基进行规范处理，地基加固方式不正确或是原状土发生变动等。

2.3 管道连接方式

在我国城市管道建设的早期，市政建设施工部门多采用刚性连接的方式进行不同管道线路的连接贯通工作。现实的应用情况说明，刚性接口并不具备抗剪切、抗弯曲与抗拉的特点。在实际应用中，这种连接方式并不能适应管道发生振动与位移的情况，并由此产生渗漏的现象。此外，在管道铺设与维修的现场施工活动中，技术施工人员常常在焊接工作完成后才进行管道的防腐处理。鉴于部分施工环境复杂程度较大，施工人员的专业素养不一，对管道施工质量的掌控难度较大，这一现象在小口径管道的施工过程中尤为突出。

2.4 地表载荷过强

绝大部分给水管道均铺设于地下，因此其必定要承受一定的地表载荷。虽然各种材质的管道均具有一定的抗负载能力，对一定范围内的外力具有良好的抗性。但是，在地表载荷达到甚至超出管道设计限度时，过强的地表载荷会改变土层的结构，并使得管道各个部位发生程度不同的振动，水管渗透以及爆管现象随之发生。

2.5 管道腐蚀

位于地表下的给水管道会受到外界环境的作用而发生腐蚀现象，管道腐蚀主要是由于两方面因素导致的。土壤腐蚀也被称为管道外部腐蚀，土壤微生物活动，土壤中的微观与宏观电子均会导致管道的外部腐蚀。另一方面，因管道本身而产生的腐蚀现象称为内部腐蚀，分为电化学腐蚀与化学腐蚀两大类。管道的外部腐蚀会使得管道的防腐层发生局部的破损，管道的内部破损会使得给水管内部的涂层发生一定程度的脱落。

2.6 水锤与气囊

水锤现象是指管道内流动的液体因特定的外界因素而发生流速的剧烈变化时，管道内压强在一定的时间范围内发生增加与降低交替进行并逐渐衰减至消失的现象。水锤现象的发生会使得给水管道受压增加，当内部流体产生的压强超过管道能够承受压强的上限值时，管道就会发生破裂并发生漏水与爆管的现象。在给水管的长距离运输管道中，内部液体的流速较为缓慢，因此管道内的气体多分布于管道的顶端，并以气囊的形式存在。液体运输的初始阶段，其流动形式以层状为主，管道内气体的输送与排出较为容易。而在液体运输的后期，由于经过了各种较为复杂的地形以及口径较大的给水管道，管道内的气体容易发生充气积累，若不进行及时的排气操作会使得气囊过分压缩，并在管道内产生高压的振动，严重时会使得管道不能进行正常的供水。

3 解决给水管道爆管的积极对策

3.1 选用合适的管道材质

管道材质选择的首要原则是使用性能良好且性价比高。此外，管道也应该具有符合设计要求承受压力的能力与使用寿命，鉴于给水管道会进行定期的检查与检修，该材质的管道也应该具有易于施工与加工的特点。所以为了维护城市水管系统的良好运作，选择合适的管道材质是十分必要的。

3.2 增强给水管的抗腐蚀能力

在我国城市化进程不断扩展的过程中，各地的长距离运输管道建设均开始了广泛普及。在长距离给水运输管道的建设过程中，钢制管道具有建造方便，易于加工，施工技术成熟以及使用便捷等特点，成为了现阶段输水管道经常采用的管道材料之一。但同时钢制材料在自然环境中也容易被腐蚀，因此加强钢制管道的抗腐蚀能力是增强管道使用性能与使用寿命的关键之一。一方面，要加强给水管的电化学保护，以增强给水管对内部腐蚀的抗性，对管道进行阴极保护处理是现阶段最常用最有效的保护措施。在国内外输水管道以及天然气管道的施工保护过程中，阴极保护处理得到了较为成功的应用，因此这一针对输送管道的保护措施也日益受到了国内市政建设工作者的重视，并逐渐开始应用于各大城市的中距离与远距离给水管管道的施工建设中。

3.3 逐步推广使用球墨铸铁管

球墨铸铁管是普通铁质管道在制作过程中，经过离心处理后进行浇筑形成的特殊管道。相较于钢制管道，球墨铸铁管具有抗腐蚀能力强，使用寿命长的特点。而相较于混凝土管道与灰口铸铁管道，球墨铸铁管具有更加优异的抗外力性能，硬度更强且其能够耐受更大的压力。除此之外，球墨铸铁管通常使用“T”字型的非刚性连接方式，不仅具有较为优异的密封性能，还具有一定的延伸能力，使得给水管的柔性有了很大程度的提升。这类材质的管道能够对地表沉降具有更好的适应能力，有效缓解了管道周围土层的结构与受力状况，也缓解了管道渗水与爆管现象的发生。

3.4 加强管道施工的质量控制

管道施工的工程质量是保证给水管道安全，稳定和高效运行的重要保证之一。地表给水管道的铺设与维修施工过程中最重要的内容是有效控制管道工程的施工质量。其中，给水管道的铺设深度，管道地基强度，管道上层覆盖土层的密度以及各个给水管道连接处的施工方式都具有严格的要求。在管道施工过程中，相关工作部门与人员应该严格遵照设计要求，行业标准与国家规范，有效提高施工技术，最大程度保证管道施工的质量。

3.5 改进管道连接方式

各个输水管道部分的连接对于管道体系的密封性与抗压性具有十分显著的影响。采用合理的接口连接方式可以有效增强管道的机械强度，对外界环境的外力具有更好的承受能力。此外，多样化的管道连接方式可以增加管道在复杂地形与地貌条件下的便捷性与适应能力。同时，应该注意管道连接处的防腐处理，充分减少因管道连接口腐蚀对管道体系的不利影响。现阶段，部分国外城市普遍采用承插式焊接法进行管道的连接处理，此方法可以明显提高管道连接工艺的质量。

3.6 增设并优化管道排气设备

强度较低的管口连接处受到轴向的应力是给水管爆管的重要原因之一。为了缓解轴向应力对管道的不利影响，可以增强管道的伸缩能力，采用管道伸缩器是一种较为妥当的处理方式。此外，还应在地形较为复杂地区的管道顶部增设自动排气装置，以避免因气囊现象而导致的渗漏与爆管问题。

4 结 语

导致给水管管道爆管的原因主要有给水管管道材质不佳，地基沉降，管道连接方式不适宜，地表载荷过强，管道腐蚀以及水锤与气囊等六个方面。针对这些现实情况，本文提出了选用合适的管道材质，增强给水管的抗腐蚀能力，逐步推广使用球墨铸铁管，加强管道施工的质量控制，改进管道连接方式，增设并优化管道排气设备这七点对策。