在此舉兩例分別在《建筑科學》和《世界華商經(jīng)濟年鑒-城鄉(xiāng)建設》期刊上報道的事故案例。
案例一:在廣東省東莞市某住宅小區(qū),小區(qū)室外給水管道采用聚乙烯管,管道主要沿道路邊綠化帶鋪設,管徑80mm以下采用熱熔承插連接,80~150mm采用熱熔對接。自2008年交付使用后,四年內共發(fā)生爆管事故132起,平均每個月發(fā)生兩次以上事故。
案例二:廣州南沙某住宅區(qū)在投入使用一年后,5個月內埋地聚乙烯給水管陸續(xù)出現(xiàn)18處漏水、爆管問題。PE管道DN100~250mm,其中15處為直管段對接接口或是管段轉彎接口。
這兩個案例中,爆管事故頻繁發(fā)生,后經(jīng)調查分析歸納了以下幾點原因:
1、PE管生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PE管質量有問題,并沒有采用HDPE原料進行生產(chǎn),導致管材的檔次較低;有的廠家則沒有按要求生產(chǎn),為節(jié)省成本,私自添加了回料,而回料中聚乙烯大分子鏈已經(jīng)有一部分斷裂,這會引起PE管過早的老化;管材在運輸或施工過程中有的被刮傷或是被損壞,沒有及時發(fā)現(xiàn)或是更換,而是繼續(xù)用于鋪設。
2、在施工過程中,管道連接工藝不按規(guī)范要求操作。在管道連接完成后,試壓環(huán)節(jié)弄虛作假,沒有達到規(guī)定管道試驗壓力標準。其實在管道連接施工方面,HDPE管道系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
(1)連接可靠:聚乙烯管道系統(tǒng)之間采用電熔、熱熔方式連接,接頭的強度會高于管道本體強度。
(2)抗應力開裂性好:HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切強度和優(yōu)異的抗刮痕能力,耐環(huán)境應力開裂性能也非常突出。
(3)可撓性強:HDPE管道的柔性使得它容易彎曲,工程上可通過改變管道走向的方式繞過障礙物,抗地面震動能力強。HDPE管具有的這些特性,對于有些工程可能出現(xiàn)輕度的不均勻沉降,設計選用了這種接口可靠、抗應力開裂性好、可撓性強的HDPE管材,是合理的。但案例中出問題的絕大多數(shù)恰恰是應該“強度高于管道本體”的接頭部位。說明接口施工極可能是不合格的。
3、管道的填砂及回填土壓實沒有按規(guī)定操作。有的施工方甚至未做管道試壓便一次回填到位,回填土質中有建筑垃圾、塊石也未做處理;施工方為節(jié)省成本也未按要求分層夯實,管道上下也沒有回填砂或是回填砂不夠,這樣就不能起到很好的保護管道的作用。尤其當管道接口施工不合格時,由于地面不均勻沉降,就很可能造成接口破裂,發(fā)生漏水或爆管事故。
二、PE管與金屬管連接的事故分析及防范措施
2005年末,上海部分地區(qū)突遇寒潮來襲,地面溫度下降至-5℃,十二天內突發(fā)的低溫使某公司供水管網(wǎng)連續(xù)出現(xiàn)三次大口徑管道爆管事故,漏水量較大。發(fā)生爆管事故的供水管道都是在2005年中旬竣工的新建工程(輸水管道),PE管口徑500~700mm,同時爆管部位均發(fā)生在非開挖定向轉穿越工藝施工的聚乙烯管與直路球墨管相接處,為球墨配件脫落引起的,而且全部是PE管的縱向位移,管道接口脫離距離較大。
有關單位總結并且歸納了如下七點共同特點:1、處拉脫部位,為PE管道與球墨管道的接口連接;2、接口配件脫落部位(承插口)均為靠聚乙烯管道一邊,表現(xiàn)PE管道的受冷后縱向回縮現(xiàn)象而產(chǎn)生的位移,偏移距離較大;3、聚乙烯管道使用的是非開挖定向鉆進穿越工藝,均采用熱熔對接連接,管道末梢安裝法蘭;4、實施管道和發(fā)生事故當天氣溫溫差達到30~35℃;5、管道埋設深度1.1米(管頂?shù)降孛妫?,該接口?jié)點覆土未按《埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程》要求操作;6、管道接口為郊區(qū)農(nóng)田或小河附近,土地經(jīng)過開挖后土質現(xiàn)狀較松,回填土也未按要求壓實;7、定向鉆進的施工企業(yè)和聚乙烯管材的生產(chǎn)廠家,都是通過審核認證的定點單位,產(chǎn)品質量和技術能力是合格的。
此公司在05年還有其他大量的非開挖定向鉆進工程竣工,但所有在市政道路上施工的項目(需進行路面修復的)都沒有出現(xiàn)縱向位移現(xiàn)象,或者可以嚴格的說是沒有表現(xiàn)出漏水現(xiàn)象,而就是這三處在郊縣田埂、河岸邊的管道施工項目,施工單位未對接口處的回填土按要求操作,可能是導致問題產(chǎn)生的根本原因。
排除了鉆進施工企業(yè)和PE管材生產(chǎn)廠家的問題后,通過對比分析了發(fā)生事故可能的幾點原因如下:
1、PE管道縱向回縮集中發(fā)生于兩種管材結合薄弱部;由于PE管道是熱熔連接的,而與球墨管連接時靠法蘭接口相接,所以對于PE管道部分來講可以認為是一體的,那么PE法蘭以后安裝的球墨管段的部位就成了最薄弱點,而這個部位的接口連接方式在目前相關的施工規(guī)范中沒有特別規(guī)定(即對防范PE管道的縱向回縮沒有任何措施),所以金屬管道與聚乙烯管道的接口連接的這個部位可能就是防止PE回縮造成損害的關鍵部位了。
2、施工時的光日照對PE管道影響較大,實際的位移長度略大于計算長度,在實際中表現(xiàn)得最為突出。這可能是6月中旬,已進入夏季,日照情況相對比較強烈,而PE管道在現(xiàn)場地面進行接口熱熔過程中,受到太陽的直接暴曬,因為給水管PE管道為黑色,黑色容易大量的吸收熱量,下管前管體表面溫度遠遠超過實際氣溫,熱膨脹程度更嚴重。這主要是施工過程中缺乏適當?shù)拇胧?,來避免日照對管道影響?/p>
地區(qū)季節(jié)溫差較大,是管道縱向回縮的主要原因。季節(jié)溫差變化比較大,夏季和冬季的最高和最低溫差變化可能要達到40℃以上,東部沿海城市,受季風影響,土壤冷熱干濕四季分明;而土壤的土地溫度變化是受到濕度(水分循環(huán))和溫度的影響,所以在上海地區(qū)潮濕的冬季溫度下降應該是最大的,而夏、秋兩季比較干燥,日照較多,土體溫度下降不明顯,可能類似于保暖筒,土壤溫度變化不大。
3、接口部位砂基處理和回填土壓實處理:按施工規(guī)范規(guī)定PE管道宜采用弧形人工砂基,其管底以下墊層部分的厚度不宜小于100mm。并且PE管道的回填土應壓實。