關(guān)鍵詞：PVC-U給水管道；事故原因；分析
前言：
幾年前看到一份資料，南方某大城市自來水公司，一年內(nèi)處理了380多次管道事故，這組數(shù)字令人吃驚，一年僅365天，出380多次事故，可以說天天都在處理事故中度過。文章中并沒有介紹管材的材質(zhì)及規(guī)格，它可能包括鋼管、鑄鐵管、塑料管、玻璃鋼管等其他管材，也沒有提到導(dǎo)致管道事故的原因，它可能包括多方面的因素，比如：管材的質(zhì)量不合格、管道的設(shè)計(jì)不合理、鋼管的年久銹腐、管道的結(jié)瘤、管道運(yùn)行管理者的不當(dāng)操作、施工不規(guī)范以及城市基建施工時(shí)人為的挖斷損壞等，所以說，給水管道的安全運(yùn)行是由多方面因素構(gòu)成的，給水管道工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，它的安全運(yùn)行并不單純?nèi)Q于管材的質(zhì)量，還應(yīng)該包括科學(xué)的設(shè)計(jì)、規(guī)范的施工、管道的合理操作運(yùn)行等，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都將給管道的安全運(yùn)行埋下隱患。本文僅對PVC-U給水管道工程常見的事故，從管材的質(zhì)量、管道的設(shè)計(jì)、管道的施工以及管道的運(yùn)行管理這四個(gè)方面加以論述。
一、選用的管材是保證給水管道工程安全運(yùn)行的前提條件
當(dāng)前，塑料管材市場的無序競爭，導(dǎo)致塑料管材的質(zhì)量良莠不齊，不排除個(gè)別廠家受利益驅(qū)動(dòng)，以次充好；選用的管材施工是保證給水管道工程質(zhì)量的前提條件，否則工程的試壓、驗(yàn)收、管道的安全運(yùn)行就無法保證，而生產(chǎn)的管材必須有設(shè)備、先進(jìn)的工藝和科學(xué)的管理作保障；目前寶碩管材公司擁有當(dāng)前上先進(jìn)的德國克勞斯瑪菲公司的18條PVC-U生產(chǎn)線，在國內(nèi)同行業(yè)中率先通過ISO9001：2000質(zhì)量管理體系認(rèn)證。管材配方采用有機(jī)錫穩(wěn)定劑、衛(wèi)生級樹脂；生產(chǎn)工藝從原料的混拌、管材的擠出、真空定徑、噴碼標(biāo)識、噴淋冷卻、牽引切割、超聲波壁厚檢測等全部采用自動(dòng)化控制；檢測部門從原料進(jìn)廠、車間自檢、質(zhì)檢測試層層把關(guān)，產(chǎn)品完全符合ISO4422-2：1996及GB/T10002.1-1996相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
為了使的管材完整無損的運(yùn)送到施工現(xiàn)場，交付客戶手中，寶碩管材公司不惜投入大量資金購置棉毯，鋪墊在運(yùn)輸汽車馬槽的底部和管材的隔層之間，防止管材在長途運(yùn)輸中顛簸磨損；寶碩管材公司還為用戶提供了管材如何裝卸、碼放、存貯的卡片及安裝說明書，提示用戶在卸車、碼放、保管期間的注意事項(xiàng)，遺憾的是,有時(shí)的管材在安裝前就不一定了,用戶在卸車或二次搬運(yùn)過程中隨意拋摔的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,造成有的管材、管件形成暗傷或破損；有的管材、管件存貯保管不當(dāng),接觸了化學(xué)有機(jī)溶劑而降低了承壓能力;有的管材、管件堆放過高,雜亂無章導(dǎo)致嚴(yán)重變形;有的民工冬天用柴草烤火取暖,野火四漫燒壞管材;有的使用開山炸槽,碎石飛濺砸傷管材等等,各種原因不一而論。個(gè)別的運(yùn)輸司機(jī)急于卸車交貨,唆使民工快卸甚至說塑料管不怕拋摔,幾年前在湖北施工時(shí),一個(gè)民工站在貨車的司機(jī)樓上將兩個(gè)φ450mm×45°焊接彎頭,高高的拋下……在河北某地一次卸φ110mm的管材時(shí),一個(gè)農(nóng)民竟站在4米多高的貨車頂上,雙手舉起一根6米長的管材,反而向上方拋去,然后重重地落地，口中還振振有詞地說:“看看寶碩的管材合不合格”.盡管我費(fèi)盡口舌地對這些人強(qiáng)調(diào)塑料管材卸車時(shí)嚴(yán)禁拋摔,反復(fù)解釋用拋摔的方法檢測管材是不科學(xué)的，根本無濟(jì)于事,他們聽不進(jìn)去外觀檢測、化學(xué)檢測、物理檢測、液壓實(shí)驗(yàn)……
所以我在前面說過，有時(shí)的管材在安裝前就不一定了。如果個(gè)別損壞的管材、管件在安裝前能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，那僅僅是管材、管件數(shù)量的損失，金錢的損失，否則在試壓驗(yàn)收時(shí)或在管道運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，就可能被用戶誤認(rèn)為是產(chǎn)品質(zhì)量問題，那是管材公司名譽(yù)的損害，是金錢所不能代替的。
二、科學(xué)的設(shè)計(jì)是給水管道工程的必備保障
的給水管道工程必須有科學(xué)的設(shè)計(jì)作保障，設(shè)計(jì)部門應(yīng)根據(jù)業(yè)主的用水需求，通過現(xiàn)場的實(shí)際勘測，依據(jù)水力學(xué)的原理，科學(xué)合理地為用戶提供管材的口徑、公稱壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，并為用戶提供設(shè)計(jì)圖紙的理論依據(jù)，來證明圖紙的合理性，確保給水管道的安全運(yùn)行；設(shè)計(jì)部門除應(yīng)考慮管道的流量、工作壓力、管道的外力荷載外，特別要考慮管道產(chǎn)生水錘時(shí)的瞬間爆破壓力，并為管道的安全運(yùn)行提供必要的保護(hù)措施，減少水錘，消除隱患，如計(jì)算三通、彎頭、異徑管等處止推墩的尺寸，管道高點(diǎn)形成氣囊處的自動(dòng)排氣，管道維修清洗時(shí)低點(diǎn)的泄水，防止管道產(chǎn)生水錘的安全閥、水錘消除器的設(shè)置等。
可個(gè)別的給水工程的圖紙，并不是出自水力設(shè)計(jì)部門，而是出自業(yè)主方或施工人員自己之手，他們并不具備設(shè)計(jì)資質(zhì)，缺少水力學(xué)的相關(guān)知識，不能提供圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的理論依據(jù)，他們所依據(jù)的是施工過若干個(gè)管道工程，憑借自己多年的安裝經(jīng)驗(yàn)畫張草圖，然后邊測量、邊修改、邊施工，甚至個(gè)別的小規(guī)模給水管道工程連草圖都不具備，管線的走向就在某些工程負(fù)責(zé)人的大腦里，施工時(shí)隨意性較大，這樣的做法既為及時(shí)提供管材、管件的數(shù)量帶來一定的難度，又為以后的管道安全運(yùn)行留下隱患。
有一份資料介紹，某化工廠采用鋼管輸水，在某一區(qū)段曾連續(xù)四次發(fā)生爆管事故，后來在此增設(shè)了自動(dòng)排氣閥，再也沒有出現(xiàn)爆管事故，可見，原先設(shè)計(jì)的管道在這一區(qū)段，是欠妥當(dāng)?shù)?，有失科學(xué)；科學(xué)的設(shè)計(jì)能預(yù)防管道事故的發(fā)生，為管道的安全運(yùn)行提供保障。
三、不規(guī)范的施工是給水管道工程存在的隱患
有了的管材和科學(xué)的設(shè)計(jì)，還必須有規(guī)范的施工作保障，否則再科學(xué)合理的設(shè)計(jì)也是一張廢紙，再的管材也難保證不出事故。針對PVC-U給水管道事故，北美曾有人做過專門的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果80%以上的事故都是由不規(guī)范施工造成的。目前，我國PVC-U給水管道工程的施工，以《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》為標(biāo)準(zhǔn)，為了規(guī)范施工，為用戶提供正確的安裝方法，寶碩管材公司依據(jù)《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》，專門編制了《給水管道工程施工技術(shù)手冊》，指導(dǎo)用戶安裝施工，寶碩管材公司還設(shè)有專門的售后服務(wù)部門，售后服務(wù)部門獨(dú)立于業(yè)務(wù)部門之外，無償?shù)貫橛脩籼峁┦矍?、售中、售后服?wù)，為用戶培訓(xùn)技術(shù)安裝隊(duì)伍，確保給水管道工程的安裝合理，施工規(guī)范。
可實(shí)際情況是，很少有業(yè)主方聘請施工監(jiān)理，對給水管道工程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督，個(gè)別的施工隊(duì)根本不具備施工資質(zhì)，不按規(guī)范施工甚至在利益驅(qū)動(dòng)下偷工減料，導(dǎo)致管道在運(yùn)行中出現(xiàn)事故，常見的情況有以下幾種：
1、溝槽與回填土不符合規(guī)定
溝槽不合格的情況在山區(qū)經(jīng)常看到，主要是個(gè)別地段的石頭較多，溝槽的開挖由人工鑿成或炸出，槽底嚴(yán)重不平并且有鋒利的石頭凸出，遇到這種情況，按有關(guān)規(guī)定，溝槽底部的石塊應(yīng)該清除并鋪墊15公分以上的沙土，然后才能鋪設(shè)管道，可施工人員不負(fù)責(zé)任或偷工減料，不鋪墊沙土或者象征性鋪墊點(diǎn)沙土,就直接把管道鋪設(shè)在石塊上面,當(dāng)回填完畢通水運(yùn)行后，由于管道本身的重量、豎向土壓力、管線上面的車輛荷載,重力疊加,由管道底部一個(gè)或幾個(gè)鋒利凸起的石塊支撐著,過分的應(yīng)力集中,管道極有可能會(huì)在這個(gè)點(diǎn)處硌傷破損并沿著這個(gè)點(diǎn)直線開裂,這就是人們常說的“刻痕效應(yīng)”。
常見的回填不合格,一是用較大的磚瓦石塊當(dāng)回填土直接拋砸在管道上;二是回填后不按《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，做夯實(shí)處理；一次數(shù)九寒冬的季節(jié)在東北某省施工，管道安裝完畢后，由監(jiān)獄里服刑的犯人進(jìn)行回填，回填土都是幾十斤重的大凍土塊，甭說回填的密度無法保證，僅這幾十斤重的大凍土塊直接拋砸在管道上，就已經(jīng)留下不安全因素了，因?yàn)?span lang="EN-US">PVC-U管道的抗沖擊性能與溫度有關(guān)，溫度越高，管材的抗沖擊性能越強(qiáng)，溫度越低，管材的抗沖擊性能越差，所以，《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：溫度低于-5℃時(shí)禁止施工，這樣的違章施工，無疑為以后的管道安全運(yùn)行埋下隱患。
2、三通、彎頭、異徑管等節(jié)點(diǎn)的水泥止推墩制作不符合要求
按照《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：φ≥110mm以上管道的三通、彎頭、異徑管等節(jié)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置水泥止推墩，防止管道推移，“止推墩混凝土不宜低于C15級，并現(xiàn)場澆筑在開挖的原狀土地基和槽坡上”。有些施工方對止推墩所發(fā)揮的作用，引不起足夠的重視，他們在管道旁釘個(gè)木樁或楔個(gè)鐵橛充當(dāng)止推墩，有時(shí)水泥墩的體積太小或未澆筑在原狀土上，有的止推墩的強(qiáng)度不夠，結(jié)果管道運(yùn)行中，止推墩無法發(fā)揮作用形同虛設(shè)，造成三通、彎頭等管件推移錯(cuò)位后而損壞。
舉例說明：假設(shè)一條φ500×16.8mm的管線上有一個(gè)90°的彎頭，當(dāng)管道工作壓力0.4MPa時(shí)，那么90°彎頭處的推力就是：
T=1.57×dn2×Fwd×Sin(a/2)
=1.57×46.642×4×Sin(90/2)
=9658Kg
式中 dn:管道內(nèi)徑cm
Fwd:內(nèi)水壓力Kg
a:彎頭轉(zhuǎn)角
由此可見，當(dāng)φ500mm的管線運(yùn)行壓力0.4Mpa時(shí)，那么90°彎頭處就產(chǎn)生9.6T的推力，如果此處水泥止推墩的強(qiáng)度不夠，抗不住9.6T的推力而破碎，此處的彎頭在失去止推墩保護(hù)的前提下，也會(huì)跟著破損；在給水管道事故中，因止推墩不符合要求而導(dǎo)致管件破損的現(xiàn)象相對較多，對此,施工方應(yīng)給予高度的重視。
3、未安裝自動(dòng)排氣閥或安裝的位置不合理
根據(jù)水力學(xué)的原理，起伏較大的山區(qū)或丘陵，在管道的高點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)排氣閥，即使是地形起伏不大的平原地區(qū)，也要在挖槽時(shí)，人為的將管線設(shè)計(jì)出起伏，呈循環(huán)上升或下降，坡度不小于1/500，在每公里的高處設(shè)計(jì)1-2個(gè)排氣閥。
因?yàn)楣艿涝谳斔^程中，管道中氣體會(huì)逸出在管道高起部位積累起來，甚至形成氣阻，管道中水的流速發(fā)生波動(dòng)時(shí)，隆起部位形成的氣囊將不斷被壓縮、擴(kuò)張，氣體被壓縮后所產(chǎn)生的壓強(qiáng)要比水被壓縮后產(chǎn)生的壓強(qiáng)大幾十倍甚至上百倍，此時(shí)，這段存在隱患的管道，可能會(huì)導(dǎo)致下列情況的發(fā)生：
⑴管道上游通水后下游滴水不見，這是因?yàn)楣艿纼?nèi)的氣囊阻斷水流，形成水柱分離。
⑵管道內(nèi)被壓縮的氣體，壓縮到大極限，急速膨脹，導(dǎo)致管道破裂。
⑶當(dāng)高處水源的水，利用重力流按一定的速度向下游輸送時(shí)，急速關(guān)閉上游的閥門后，由于落差及流速的慣力，管道內(nèi)上游的水柱并沒有立即停止，它仍按一定的速度向下游流動(dòng)，此時(shí)管道內(nèi)因無法及時(shí)補(bǔ)氣形成真空，造成管道被負(fù)壓吸癟而破損。
造成以上三種情況，都是未按設(shè)計(jì)的要求安裝自動(dòng)排氣閥、真空破壞閥所致；可能有的用戶安裝了自動(dòng)排氣閥，但因口徑太小被異物堵塞喪失自動(dòng)排氣的功能，可能有的用戶安裝了自動(dòng)排氣閥，但選擇的位置不當(dāng)，安裝時(shí)應(yīng)用水準(zhǔn)儀測量后安裝在管道的高處；真空破壞閥具有能及時(shí)向管道內(nèi)補(bǔ)氣、破壞真空、防止負(fù)壓的功能，自動(dòng)排氣閥具有自動(dòng)排氣、自動(dòng)補(bǔ)氣、消除斷流、彌合水錘的功效，它們是管道安全運(yùn)行的保護(hù)傘。
四、管道管理人員的合理操作
管道管理人員和泵房操作人員，應(yīng)具備一定的專業(yè)知識，經(jīng)過專門的培訓(xùn)，實(shí)行持證上崗，合理操作。例如：離心泵應(yīng)輕載啟動(dòng)，先關(guān)閉泵的出口閥門，在啟動(dòng)水泵機(jī)組后再逐漸打開出口閥門，盡量減少開啟泵的次數(shù)，避免水的流速在管道內(nèi)突然升高或降低發(fā)生急劇變化，防止水錘的發(fā)生，如條件允許，好采用變頻儀控制管道壓力；利用大泵小泵交替供水時(shí)，應(yīng)先開泵后停泵，而不應(yīng)該先停泵后開泵；對泵站的閥門、止回閥，盡可能采用微阻緩閉式，適當(dāng)延長開啟關(guān)閉的時(shí)間并經(jīng)常對其維修保養(yǎng)，使它開啟自如，關(guān)閉緩慢，達(dá)到減少水錘以至消除水錘的目的。
管道管理部門在給水管道工程竣工驗(yàn)收后，應(yīng)及時(shí)繪制竣工圖，用施工圖代替竣工圖是嚴(yán)令禁止的；如需使用金屬探測儀探測PVC-U管道的位置，可在管道回填時(shí)，在管道旁埋設(shè)一條φ4mm2的塑料皮銅線，以方便檢測；管線鋪設(shè)在田間郊外及路邊，竣工后應(yīng)根據(jù)管道的走向及時(shí)設(shè)立性標(biāo)志或警告牌加以提示，避免其它施工單位施工時(shí)損壞管道；據(jù)《江蘇供水》2003年第3期——談城市供水設(shè)施的保護(hù)這篇文章中介紹，2002年南京市供水設(shè)施被破壞就達(dá)144次，直接損失約18萬元。
五、結(jié)束語
給水管道工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，它的安全運(yùn)行是由多方面因素構(gòu)成的，在這個(gè)系統(tǒng)工程中，不論采用金屬管道還是非金屬管道，違背科學(xué)都有出現(xiàn)事故的可能性。這就要求我們對事故要公正客觀的分析原因，要求我們必須要選擇的管材，以科學(xué)的設(shè)計(jì)、規(guī)范的施工、合理的操作運(yùn)行作保障，使管道工程真正根除隱患、安全運(yùn)行。
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