供水铸铁管道破损原因及抢修应注意的问题

耿天量

摘 要：20世纪90年代后期至今20多年，太原市供水管道的结构发生了很大变化。通过对太原市几条曾使用过的问题较多的重要管段进行分析，提出了球墨铸铁管安装施工和管道破损使用填料修复需注意的问题。

关键词：供水管道；灰口铸铁管；填料；爆管事故

中图分类号：TU991.36 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.097

20世纪90年代后期至今，太原市供水管道的管内径由原最大1 000 mm增至2 200 mm，管材也由原来的两三种增加到现在运行中的预应力混凝土管、灰口铸铁管、钢管、球墨铸铁管、聚乙烯管、ABS管、PVC管以及进入庭院的铝塑管、PPR管共9种。目前，在我市的供水系统中，起着重要转输流量作用的是400 mm以上的灰口铸铁管、钢管、球墨铸铁管和部分预应力混凝土管。这些管道破损造成的影响面大，随管径的增大，抢修的难度也在增大。分析管道破损的原因有助于规范施工，也能为抢修提供依据。

1 对容易出现问题的重要管段的分析

1.1 北大街原1 000 mm灰口铸铁管

北大街原1 000 mm灰口铸铁管安装于1976年，是使用30多年内爆管事故出现得最多的大口径管道，大约爆管30多次，爆管后造成的影响也很大。在历次抢修过程中发现，该管段基础极差，甚至有部分管基础由回填渣土、旧房基础、淤泥等组成。这种基础承载力差别大，管段极易发生不均匀沉降，破损都发生在承口处。这与北大街原为太原北城墙外一条凹凸不平的旧路有关。在使用的这些年中，该管段能承受的供水最大内压处在一个临界值下，一旦超过这个压力，管道就有爆裂的可能。修复该管段时，采用承插短管和管箍连接，为尽快通水，用铅捻口。这些接口修复后从未返修过。个别地段因土质差，开挖的工作坑过大，因沉降影响到相邻接口，造成修复一处后，隔段时间又在附近发生爆管。

1.2 解放路原600 mm灰口铸铁管

解放路上从北大街至府西街一段原600 mm灰口铸铁管是发生爆管事故最多的中口径管段。该管段建于20世纪70年代后期（1978年），与北大街管属同一年代。该管段多次爆管，约20余次，有以下两个主要原因：①20世纪70年代初，大量使用一种连续铸造灰口铸铁管，制造这种铸铁管如果不能正确进行热处理，管体表面会形成白口铁，造成铸铁管变脆，韧性降低，管道接口的抗地层不均匀沉降的能力也低，而解放路使用了这种管。②抢修解放路管道时发现，所有爆管处管道下的基础很难开挖，砖石炉渣多，有部分管道铺设在挖去顶部的防空洞砖基础上。管道安装在这样的基础上，安全隐患较大。这与北大街的管道有相似之处，承受的供水最大内压也处在一个临界值下，一旦超过这个压力，管道就有爆裂的可能。

1.3 枣沟水厂800 mm的灰口铸铁管

该水厂于1994年全部建成投产运行后，一段长超过100 m、管径800 mm的灰口铸铁管接口多处漏水，抢修10多次。该地段为湿陷性黄土，漏水处地基下沉，挖出管接口修补一处，又引起相邻两处接口漏水。有的接口甚至修两三次，反复修理不见效果。究其原因，该管段坡度较大，在进行管道稳管操作时

由高向低排管，管插口不能完全进入承口，大部分不足1/2，个别不到1/3，而且填料不足，填打不密实，安装完成后，稍有沉降，填料破损，造成了接口漏水，所以于1996年更换了这一百多米的灰口铸铁管，改为球墨铸铁管。新管基础为0.3 m的三七灰土垫层。

1.4 和平南路800 mm铸铁管

和平南路800 mm铸铁管建于20世纪80年代中期，有一段一百多米管接口操作完成后没有及时回填，遇阵雨，雨水连同沟边堆土涌入管沟，造成浮管事故。事后，该段管道没有按要求全部返工，只是局部管口作了处理。这段管留下了两个重大隐患：①浮管后管底高程未恢复到原有高程，管顶覆土不足。②浮管后承插接口被拉开，填料不足。和平路段大修，路面有所降低，受车辆影响，接口频繁漏水。抢修时发现，多数漏水接口处的插口插入深度仅为承口深度的1/4，无法重新修复，只能使用钢制包箍。该段管抢修多次，不能正常运行，最终以加内衬解决了漏水问题。

北大街、解放路、枣沟、和平南路这些因施工质量造成的管道爆管、漏水，时间跨度长，管网带病运行，在没有进行管网改造前一直是供水调度的心病。每次爆管影响面积大、修复难度高、时间要求紧，酷暑严寒昼夜抢修，给维修人员留下了深刻的印象。

2 球墨铸铁管安装施工中需注意的问题

20世纪90年代中期，开始大量使用球墨铸铁管。尽管该种管道有许多优点，但在整体施工中如果不注意施工质量，也会造成重大供水事故。因此，球墨铸铁管安装施工中需注意以下几个方面的问题。

2.1 注意配套使用的其他管材的施工质量

球墨铸铁管采用橡胶圈接口，摩擦阻力小，管件品种相对于灰口铸铁管件要少，在城市供水管道安装中，大量使用钢管与之配套使用。钢管的焊接质量、内外防腐质量、管件制作质量都会直接影响到供水管网的整体质量。在施工和抢修时发现钢管的焊缝强度不够，加条焊接、强力对口、防腐不除锈、外防腐用沥青漆代替环氧煤沥青、用抽条法焊制变径管、埋地钢制零件和钢制螺栓不做防腐处理、钢管内置试压堵板切除后不做内防腐等违反规范的做法，都会留下安全隐患。同时，管内切割余留渣滓、焊条等杂物清理不干净时，又会损坏蝶阀，造成阀门关闭不严，甚至报废的严重后果。

2.2 不应使用撞击或机械快速顶入方法

橡胶圈在承口槽内，受插口挤压有一个逐渐变形的过程，间隙不均匀，受力时间短，都可能使橡胶圈在来不及变形时被撕裂。这种裂痕不影响试压，但随时间变化，橡胶老化丧失弹性后，接口就会漏水，这是有先例的。橡胶圈柔性接口对借转角度有严格要求，如果强行借转，橡胶圈逐步老化弹性减弱后，接口将会漏水。

2.3 土方工程

严格按设计高程开挖土方，应该知道，管径越大，最大允许埋深越小。

钢管和球墨铸铁管属弹性管，其刚性低、抗变形能力差。沟槽基础土壤密实度、胸腔回填土密实度、管顶覆土厚度都会影响管道竖向变形的程度。内径1 000 mm以上有水泥砂浆內衬的管道，当其变形率达3%时，水泥砂浆裂缝已很严重；当其变形率达5%时，水泥砂浆裂缝已远超规范要求。此时，水体进入砂浆与管壁的缝隙间，金属管壁遭到腐蚀；当变形达10%时，水泥砂浆局部脱落。有人认为变形的管道通水后，受管内水压作用会消除部分变形量，对施工质量影响不大。实际上，这种反复变形加剧了脆性水泥砂浆的破裂，管内水泥砂浆防腐衬形同虚设。球墨铸铁管的管壁比灰口铸铁管壁薄很多，在内防腐层遭破坏的情况下，该管不可能正常使用到设计年限。

管底或回填土中有坚硬石块挤压管壁，也会对球墨铸铁管造成严重损坏，轻者凹陷，重者穿孔，这也是有先例的。稳管和回填土时应特别注意。

除因整体施工质量问题造成重大供水事故外，材质、操作、腐蚀、载荷、沉降、老化、水锤、人为因素等都能造成供水管道爆管漏水。

3 管道破损使用填料修复需注意的问题

铸铁管破损漏水，根据损坏程度的不同，采用局部换管或使用钢制包箍修复。当使用上述方法时，对于大口径管，要特别注意管道的竖向变形。使用填料密封接口，应注意其中的问题。

填料有以下几种：①铅。铅作为接口填料，有较长的历史，20世纪90年代中期以前仍大量使用在抢修工程中。因各种原因，现已停止使用。②石棉水泥。当石棉水泥以3︰7的配比混合，并以适量的水拌和填打密实，经24 h凝固硬化后，具有较强的硬度和抗拉强度。经熟练的、有经验的工人操作的修漏接口，几乎没有发现原修复处二次漏水的现象。使用接口水泥用量质量分数为2%的氯化钙作为速凝剂加入水泥中，在规定的时间内完成操作，凝固6 h即可通水。大口径管抢修时，可根据操作时间的长短，减量使用氯化钙，适当延长操作时间，使分层填打的水泥结合密实。③自应力水泥。用这种水泥劳动强度低，但水泥凝固时间内（12 h）接口处不能受到震动，否则水泥易产生裂缝造成渗漏。④速凝水泥。这种水泥用作接口填料，水泥凝固后抗拉强度低、性脆。由于凝固时间短，因此必须在其未凝固的几分钟内一次性操作完成，否则会产生水泥分层间隙。在易受到振动、有可能沉降、位移的管道接口，关键的管道接口在短时间内不能一次性迅速完成填料的管道接口，从长远来看，都不应使用速凝水泥。

4 用其他方法修复破损管道的注意事项

除断管、包箍外，还有许多方法修复管道漏水，例如速连管箍、快速堵漏管件（哈夫节）等。使用这些材料有快捷、方便、劳动强度低等优点，但造价高，而且使用不当也会出现较大问题。从近年来抢修过的管道发现，有些是以上管件漏水造成的。原因有以下两点：①螺栓严重腐蚀，失去了作用；②橡胶老化，丧失弹性，受震动或沉降造成漏水。

根据以上问题，建议在大管径上、城市交通干道和重要路段尽量避免使用这种管件。即使在小管径上、便道上、不重要地段使用，也一定要解决螺栓腐蚀问题。

综上所述，管道安装的整体工程质量是保证安全供水的重要条件。同时，修复漏水时方法要得当，严格按规范施工。使用的修复材料尽量要与被修管道材料使用年限基本一致。相差较多的，要做工艺方面的处理。

〔编辑：王霞〕