探析上海公共供水管道受损原因和对策

　　摘要：本文从上海市供水管线受损原因和现状人手，分析存在的问题，提出分阶段减灾目标，文章从对原有易受损的管线实施分阶段改造规划、加快管道材质更新和推广新型材料、采用非开挖等先进施工技术等方面提出主要对策和措施。

　　关键词： 供水管道 受损原因 对策

　　前言　

　　供水管道受损爆管事件时有发生，影响自来水行业服务供应安全，给全市生产、经济、市民正常生活和社会效益等造成不良后果，亟待解决。供水管道受损危害大，漏掉的是经过水厂加药处理过的清水，使水资源变得更为紧张；降低了供水服务压力，影响了自来水的正常供应；可能对道路交通产生影响等等。因此，分析上海市供水管线受损事故原因，制订对策，为政府指导供水管线受损事故减灾工作的发展，是十分必要和紧迫的任务。

　　1公共供水管道受损现状

　　上海中心城区现有公共供水管道9058km。据统计2000—2003年全市中心城区累计发生DN>1500管道的爆管ll4次，其中2000年累计发生DN≥500爆管22次，2001年累计发生≥DN500爆管32次；2002年累计发生DN≥500爆管2O次；2003年累计发生DN≥500爆管40次，其中，自来水市南公司供水区域l1次，市北公司区域l8次，闵行区域1次，浦东区域为l0次。大口径水管爆管给局部地区的社会经济和人民生活造成一定的影响。

　　2公共供水管道受损原因分析

　　目前，上海中心城区公共供水系统的输水管大多数为钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、预应力混凝土等等，配水管绝大多数采用灰口铸铁管。管道管材的特性不尽相同：灰口铸铁管刚度大、质脆，几乎绝大多数自然爆管、因局部外力荷载造成的爆管估计都发生在灰口铸铁管上；铸态球墨管质量介于灰口铸铁管与球墨铸铁管之间；预应力水泥管价格低，但材质较脆，接口易破损；钢管主要用于过路管和桥管；塑料管是当代管材发展方向，但是价格偏高。公共供水管道受损，主要有下列原因：

　　2．1管道材质

　　长期以来，灰口铸铁管作为主要的供水管材普遍用于供水管网，灰口铸铁管耐久性和强度较好，但是质脆，装卸过程中易产生裂缝、沙眼，而且防腐层也不完整，在横向受力和外力震动下，管道极易发生变形而导致漏水甚至爆管，尤其是上世纪六、七十年代和八十年代中，一批技术性能较差的管材，主要是连续铸造的灰口铸铁管、自应力钢筋混凝土管、石棉水泥管和一部分制造质量差的其它管材，发生漏水和爆管的频率较高。除管道自身的材料特性外，管道受损还与诸多环境因素有关，例如，在冬季寒潮过后气温回升，爆管频率较高，这与气温骤降回暖有密切的关系。为此，每年的l2月份至翌年l一2月份，爆管抢修频繁，尤其以DN100—200arm和DN300~400mm的灰口铸铁管为多。究其原因，是由于灰口铸铁管的石棉水泥接口的握固力不容许水管降温收缩，而在受拉情况下断裂漏水。初时渗漏很少，随着气温回升，接口来回胀缩，漏水逐渐渗出地面，漏水导致水土流失，土体变形，引起供水管道不均匀沉陷而断裂。

　　2．2管道接口

　　接口质量不好主要有三种表现形式，即接口不严密；接口经不起土壤不均匀沉降或水管伸缩以及水压高等因素而漏水；接口刚性太强。过去大规模推行石棉水泥接口、膨胀水泥接口，这类接口刚性强，气温降低时当土壤有不均匀沉降时，水管在力学上变成一根很长的承重梁，使水管产生环向断裂或大头处断裂，在严冬水温降低时，水管收缩，接口刚性过强时，可能导致水管拉断。

　　2_3施工质量和外界影响

　　(1)水管基础不好。管沟底不平整，机械挖泥无其它修平措施，更容易使沟底不平，结果使水管发生沉降，以至逐步损坏接口甚至管道；(2)覆土不实，这对大口径管道更为重要，覆土未分层夯实和管道两边土壤密度不均匀，使管道受力显著增加，漏水和爆裂的可能性增加；(3)支墩后座土壤松动。大口径管道弯头，在T型管处有较大的推力，主要靠支墩后土壤的被动土压力通过支墩抵消推力，支墩后土壤松动将引起支墩位移较大，导致弯头或T型管处位移较大，存在漏水的隐患；(4)水管借位过多。降低了管道的连续性，易使接口损坏或脱开；(5)市政工程施工过程不规范。在场地开挖、平整、道路修筑、碾压等过程中，施工单位对地下管道情况及详细位置不了解，导致碰伤、压坏、挖断管道，造成管道漏水的隐患；(6)车辆超载、超重严重。由于现代物流业飞速发展，社会车辆超载、超重现象较为严重，部分公路等级偏低，且许多道路拓宽，原位处于绿化带或非机动车道内的管道暴露于机动车道下，如没有钢套管或混凝土等强化保护措施，则管道被损坏的可能性很大，造成管道产生渗漏点；(7)温度变化。季节温度大引起管道伸缩变形产生渗漏；(8)周围环境的腐蚀损坏和地震灾害等因素。

　　3公共供水管道受损防治措施

　　根据正在制订的规划目标，2010年DN≥500管道爆裂频次达到40．2time／100km／a；2020年DN≥500管道爆管发生频次达到≤0．1time／100km／a。为达到目标要求，拟采取以下防治措施：

　　3．1对原有易受损的管线实施分阶段改造规划

　　妥善解决已埋在地下质量欠佳的管道，有计划、有步骤予以更新改造。2005年底前完成378km无内衬管道改造；2007底前完成132km管龄50年以上旧管道改造；显著减少漏水和易爆管道，降低管网漏失率；2010年底前总计完成管网改造1319km，总投资约19．6亿元，供水产销差率下降至12％。其中，市南公司改造383km，投资约7．7亿元，市北公司改造499km，投资约8．5亿元，浦东威力雅公司改造210km，投资约1．6亿元，闵行公司改造227km，投资约1．9亿元。

　　3．2加快管道材质更新和推广新型材料

　　新敷设管道要合理选择管材。选择管材的基本原则是：能承受要求的内压和外荷载；性能可靠，维修工作量少，施工方便；内壁光滑，输水能力基本保、持不变。

　　(1)、灰口铸铁管逐步淘汰使用。

　　如前所述，历史上长期使用的灰口铸铁管其强度与韧性较差，经常性损坏漏水或发生爆管，已不适应现代都市发展需求，应改用新型管材，如球墨铸铁管、UPVC管等。建议DN>1000mm采用钢管、预应力钢筒混凝土管；DN300～DN600mm采用球墨铸铁管；DN<200mm采用UPVC、HDPE管或球墨管。

　　(2)继续探索采用新管材、新工艺

　　●塑料管道具有重量轻，耐腐蚀，水流阻力小，节约钢材和能源，安装简便，工程造价低等优点，是近10年开发和目前重点推广应用的给水管材，主要有低塑性硬聚氯乙管(UPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)、氯化聚氯乙烯管(CPVC)、交联聚乙烯管(PEX)、聚丙烯管(PP—R)、聚丁烯管(PB)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯管(ABS)等，其中UPVC和HDPE等管材在城市供水小1：3径管道中应用较为广泛，使用情况反映良好。
●球墨铸铁管(DCIP)

　　 具有应力集中降低，强度大、延伸率高、耐冲击、耐腐蚀、密封性好等优点，同时，管口采用柔性接口、且管材本身具有较大的延伸率(>10％)，使管道的柔性较好，在埋地管道中能与管道周围的土体共同工作，改善管道的受力状态，从而提高了管网运行的可靠性。
●此外，国外早已采用的预应力钢筒混凝土管(PCCP)具有抗爆、抗渗和抗腐蚀的优点；玻璃钢管(GRP)具有重量轻、运输及安装方便，抗腐能力强，内壁光滑阻耗小的特点，在大口径管道上有较大的适用前景。

　　(3)推广应用柔性胶圈接口技术。

　　滑入式柔性胶圈接口优点是：接口的抗滑能力更强，比打石棉水泥接口省力、省时。要认识到接口填料越硬越容易传递侧向力矩，包括很难避免的土壤压缩沉降而导致承插口断裂。相信不久将来爆管的频率次数会越来越少。

　　3．3采用非开挖等先进的施工技术

　　随着上海城市的发展，原有的市政设施已满足不了发展的需要，在已建市政道路要重新开挖敷设或更换诸如水、煤、电、通讯等新管道或电缆，不但破坏市容，影响周围建筑物环境而且影响城市交通和市民的出行，有的甚至还要造成对商业经营上的经济损失和不良影响，面对这种开挖的施工方法，不开挖路面等先进施工技术(no—digtechnique)得到了应用和发展。非开挖技术对交通干扰最小；(下转第71页) (上接第11页)对周围物景和对周围的商业环境的损坏和影响也少；此外施工安全、效率高、综合成本低，工时少。因此，这种技术日益显示出自身的优越性，在上海市的供水管道工程中，非开挖施工技术也得到了尝试和应用，在四平路的溧阳路至临平路段，上海自来水一根铸铁地下供水管(DN1500mm)改建等工程取得了良好的社会和经济效益，设想在有非开挖技术可作替代时，应逐步限制采用明挖施工方法。

　　3．4提高管理水平

　　全面实现管网系统档案的数字化管理，形成科学、高效、丰富、翔实的供水管网档案管理体系。建立管网系统中央数据库；高效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件，为实际生产运行提高可靠的依据；为管网系统规划、改建、扩建提供图纸及数据依据，对管网的改扩建的规划、改扩建后的运行进行计算机模拟，辅助管网规划方案的优选；为管网施工提供图纸依据。准确定位管道的位置、埋设深度、管道井、阀门井的位置、供水管道与其它地下管线的布置和相对位置等，以减少由于开挖位置不正确造成的施工浪费以及开挖时对通讯、电力、煤气等地下管道的损坏带来的经济损失或严重后果；科学高效地进行爆管抢修等事故处理。加强和完善供水管线调度系统，做好供水管线管网在线压力监测系统的实施。

　　3．5强化应急处置

　　首先应增强工作人员对应急处置的意识；改善爆管抢险的车辆、机具设备及抢险送水车的配备；提高阀门及开关阀门使用工具的科技含量，缩短止水时间；改善检漏技术水平和装备；合理规划和建设营业站点。

　　3．6立法管线保护

　　建议人大尽快制定城市供水管道设施保护条例，从法律上保证对管道设施的保护；充分调动人民群众自觉维护供水管网安全运行。此外还应采取强化对地下管道的巡检及日常养护监督；提倡文明施工等措施。

　　4结语

　　供水管道受损危害巨大，已引起市委、市政府乃至普通市民高度关注。分析爆管原因，制订爆管对策，只是供水管道防灾减灾工作的一部分，关键问题是贯彻实施，才能达到预定的目标。即对新敷设的给水管道工作和检修改造工作，应从立项、设计、选材、施工安装都要精心研究、考虑，要制定具有预见性的长远目标和计划；其次，要分轻重缓急，有计划、有选择地对质量欠佳的管道予以逐步更新替代，有效地把爆管控制到最低点。