北京三天兩次自來水爆管專業分析
事件一
岳各莊橋下爆管
7月23日晚8點左右，北京豐臺區西四環岳各莊橋下自來水管網的爆裂，導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管道。
為把積水分流，水務人員鋪設了上百米管道，連接兩輛抽水車，并鋪設了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，長約1.5米，一側爆裂的橫切面長約80厘米，寬約30厘米。管道內外部能看到明顯的銹漬。
原因：有現場工作人員稱，水管爆裂可能是有點老化。鄭少博表示，水管爆裂的具體原因需做技術鑒定，還在調查。
專家認為：流量大排水不暢致短時間積水成河。
短短兩三個小時，一條爆裂的自來水管道卻導致數百米的道路上積水達到2萬立方米，水深約2米，道路變成河流。對此，同濟大學環境科學與工程學院教授高乃云認為，爆裂管道供水量大，關閉閥門較遲，特別是北京排水系統不暢，可能是導致此次事故的原因。
事件二
西直門橋下爆管
7月25日中午12點，玉桃園公交車站附近，市民在淤泥積水中騎行。當天上午，該處一自來水管爆裂，西直門橋向東、北二環南側輔路出現大量積水。
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。
原因：降雨致地面沉降造成管網破裂
據介紹，北京的自來水管網平均年齡“19歲”，而供水管網的使用年限是50年。也就是說，目前北京的自來水管網正當“壯年”，管網爆裂這種容易發生在老舊管網上的問題，為啥近期頻頻出現？
供水部門相關負責人表示，經初步調查，這是因為連日降雨造成地面不均勻沉降，將供水管網壓彎，繼而壓折造成的。
究竟還有什么原因會導致爆管呢？
1 地質條件
北方地區氣候冬季寒冷，地表土層常常形成季節性凍土，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在土層凍結深度附近的管線發生錯位、側向位移而導致爆、折管事故的發生。待次年溫度上升時，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，土質變得軟化，強度明顯降低。在地表荷載的作用下，導致路面開裂，路面破壞后供水管線極有可能發生爆管現象。
2 管道材質
在各種管材中，尤以鑄鐵管爆管頻率最高，而鋼管、預應力鋼筋混凝土管則爆管頻率較低。在鑄鐵管中，以連續澆鑄鑄鐵管爆管事故發生率最高，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生爆管。
3 鑄管工藝與材質的影響
在給水工程中大量使用抗拉強度為14 MPa 的普壓鑄鐵管，但往往管內壓力小于14 MPa 時就會發生爆管。主要原因是: 連續澆鑄工藝使鑄鐵管管體組織疏松、夾渣、夾氣、內溝、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，故存在溫度應力，且管身硬脆，不耐震，不耐沖擊，抗彎、抗拉強度差。給水管道往往因適應不了重載、高壓、震動、沖擊和不均勻沉降等環境條件，而造成管道破裂。
4 管道內氣體的影響
長距離輸水，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，若排氣的設置不當或失靈，就會導致爆管。管道投入運行時，充水過急，排氣閥設置數量、位置不當或失靈，則會造成管線排氣不暢，產生水錘，從而引發爆管。
5 水錘作用的影響
對于管道長、水壓大、流速過快的給水管道，在停泵、閥門突然關閉、電網突然停電時，極易產生水錘，巨大的水錘沖擊力使管壁產生超高壓，導致爆管。
6 溫度應力的影響
剛性接口的管道中，因溫度變化而產生溫度應力，進而造成管路爆裂。特別是土層中由于不同土質含水率不同，凍脹系數相異，在春秋融凍和封凍季節時爆管頻繁。在年溫差大的西北、東北地區，管道連接后未進行及時保溫而爆裂的事故十分常見。此外，當管道埋深過淺，未敷設于冰凍線之下時，也會因產生溫度應力而爆管。
7 管網老齡化、腐蝕、結垢的影響
鋼管普遍存在嚴重的腐蝕問題，尤其是軟水管道更為突出。由于土壤腐蝕性而導致的管道爆裂也時有發生。此外，管網運行時間過長，勢必產生管道結垢，造成過水斷面減小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超負荷運行而引起爆管。管齡過長的管道，腐蝕、結垢交互作用，管壁疲勞，更加劇了爆管的危險。
爆管可以預測嗎？
在以爆管點為圓心、20 m為半徑的緩沖區內, 可見有過爆管歷史的管段再發生爆管的可能性較大, 其周圍管段發生爆管的可能性也較大, 即爆管的發生具有空間積聚性。爆管的這一特性也從爆管的實際發生情況反映了影響爆管的因素, 如同一批管材的質量以及同一片管網的施工質量、地面荷載及管道壓力等, 都可能引發爆管的空間積聚性, 當然這種情況只適用于研究區域沒有大范圍更換過管道的情況。
本文部分內容來自《供水技術》2014年10月雜志中文章《供水管網爆管原因分析與預測研究》——張志磊、蔣白懿、李博、李迎迎、張蕊部分新聞內容來自人民網和新京報。
來源： 給水排水
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