淺談污水輸送管網(wǎng)爆漏原因及修復(fù)維護方法-----以廣州市大坦沙污水處理廠為例

1、淺談污水輸送管網(wǎng)爆漏原因及修復(fù)維護方法-以廣州市大坦沙污水處理廠為例    本文通過總結(jié)廣州市大坦沙污水處理廠廠外污水輸送管道多次爆漏和搶修維護的經(jīng)驗，分析了污水輸送管網(wǎng)爆漏的成因和爆漏現(xiàn)象的特點并對各種管材的污水管爆漏的常見搶修方法和具體施工操作進行了詳細的介紹。   1.概述近年來,隨著廣州經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)的規(guī)模越來越大，城市建設(shè)快速向市郊、農(nóng)村延伸，各種建筑工地在昔日已埋設(shè)污水輸送管網(wǎng)的農(nóng)田耕地、果林郊野上的建筑工地遍地開花。管道老化、污水管網(wǎng)和相關(guān)設(shè)施被占壓、野蠻施工以及其他各種原因，導(dǎo)致近年來大口徑污水輸送管網(wǎng)

2、爆裂事故頻頻發(fā)生，如何防止和快速處理污水輸送管網(wǎng)爆漏問題，已成為各污水廠共同面臨的問題。2.輸送管網(wǎng)爆漏現(xiàn)狀數(shù)據(jù)及原因分析2.1.污水輸送管網(wǎng)現(xiàn)況概述廣州市大坦沙污水處理廠（下簡稱為大坦沙廠），是廣州市第一家大型城市污水處理廠，設(shè)計日處理污水量達55萬噸/日，納污面積達10436公頃，服務(wù)人口超過150萬。截至07年12月，大坦沙廠已鋪設(shè)的污水管網(wǎng)超過95公里，其中壓力輸送管為15.97公里。廠外共有13座污水提升泵站，其中荔灣泵站、澳口泵站和5#泵站為最終提升泵站，通過壓力輸送管將納污管收集的污水輸送至廠區(qū)進行生物處理。近年，大坦沙廠每年都發(fā)生污水壓力輸送管爆漏問題，嚴(yán)重影響到該廠的正常運行

3、和納污地區(qū)居民的正常生活，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見下表：表1 大坦沙廠近年污水壓力輸送管爆漏統(tǒng)計表年份 管道爆漏原因 停產(chǎn)搶修時間 （小時） 因停產(chǎn)導(dǎo)致污水收集減少量（萬噸） 接口老化破損滲漏 因外單位施工而破損 地基下沉或其他原因引起的爆漏  2005年（宗） / 4 1 304.5 246.552006年（宗） / 1 1 31.5 1202007年（宗） / 1 1 

4、;213 1342008年（宗） 2 2 / 209.33 244說明：08年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)截至4月份。2.2.爆漏原因分析結(jié)合大坦沙廠近年爆漏數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，造成污水輸送管網(wǎng)爆漏的原因可歸納為以下幾方面：2.2.1.不規(guī)范或野蠻施工等人為因素造成爆漏。由于近年城市建設(shè)快速向市郊發(fā)展，管線范圍內(nèi)新建大量建筑物，許多建設(shè)、施工單位存在不規(guī)范或野蠻施工，在未對地下管網(wǎng)進行有效勘察了解的前提下盲目施工，導(dǎo)致挖爆、壓穿輸送管的事件屢次發(fā)生。從上述統(tǒng)計可知，不規(guī)范或野蠻施工是造成污水輸送管爆漏的主要原因。2.2.2.管道埋設(shè)環(huán)境造成爆漏。有的管道鋪設(shè)年

5、代較早，規(guī)劃不到位，管道埋深不夠，加上現(xiàn)在的交通負(fù)載增大或建筑物騎壓，導(dǎo)致地面發(fā)生沉降，使管道受力不均勻而發(fā)生爆漏。同時，早期鋪設(shè)的管網(wǎng)多鋪設(shè)在耕地、果園、魚塘基等基礎(chǔ)承載能力較差的區(qū)域，由于農(nóng)業(yè)灌溉、雨水滲漏等原因，使地質(zhì)沉降引起管道不均勻下沉，在壓力波動作用下引起的管道振動也會使管道發(fā)生破裂。2.2.3.管道接口影響。從漏點開挖現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，管道接口爆管主要發(fā)生在焊接的鋼管接口和承插式管道的剛性接口上。鋼管絕大多數(shù)都是現(xiàn)場對焊施工，在焊完后只能人工對焊縫進行防腐甚至沒作防腐，質(zhì)量不易控制，焊縫部位容易出現(xiàn)銹蝕，導(dǎo)致焊接口銹蝕脫落、破裂以及管體腐蝕穿孔而爆漏。3.發(fā)現(xiàn)爆漏的途徑和確認(rèn)爆漏點的方法

6、3.1.發(fā)現(xiàn)爆漏的途徑3.1.1道路濕潤污水壓力輸送管道途徑的范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)在沒有下雨、也沒有灑水，可路面卻特別潮濕或地面結(jié)構(gòu)層潮濕等情況，都會存在管網(wǎng)爆漏的可能性，這種情況是管道爆漏普遍存在的特征。這種情況的爆漏，表面上似乎還沒有什么大的危害，但已經(jīng)可造成結(jié)構(gòu)層下面有水的積存，長時間的漏水將造成結(jié)構(gòu)層下形成空洞，使道路處于隨時可能沉陷的狀況或影響爆漏點周邊建筑物結(jié)構(gòu)安全，從而造成不良的社會影響及財產(chǎn)損失。3.1.2.有水從地面冒出或路面沉降地面若發(fā)現(xiàn)有污水（水流也可能很清澈）從路面或建筑物的空隙中持續(xù)流出，水流會出現(xiàn)周期大小變化，出現(xiàn)管道爆漏的機會就很大了。從大坦沙廠近年管道爆漏的現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)

7、，這是管道爆漏的明顯特征。地下輸送管道若出現(xiàn)爆漏，周圍的土沙便會大量被沖走，土沙由于水的壓擠而堅固，地下出現(xiàn)空隙，特別是農(nóng)村、市郊重新鋪設(shè)的土沙、石屑道路，更容易發(fā)生這種現(xiàn)象。即便道路的下面出現(xiàn)空隙，爆漏最初階段僅憑道路的瀝青、混凝土自身的強度，在某種程度上尚可支承。隨著水流帶走泥沙的增多，由于道路自身的重量、車輛的通行開始陷沉。如果發(fā)生此現(xiàn)象，首先要考慮管道是否爆漏，并盡早采取措施，以免出現(xiàn)不必要的損失。3.1.3.廠區(qū)與泵站污水流量和水壓的變化各污水廠為了確保穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝和處理效果，都會按照各廠的瞬時處理能力對廠外終點提升泵站的供水進行調(diào)整。為此，一般都會在泵站出水管和廠區(qū)總進水管裝設(shè)流

8、量計和壓力表，以控制進入廠區(qū)的污水量和壓力。當(dāng)值班人員發(fā)現(xiàn)終點泵站和廠區(qū)瞬時流量和壓力出現(xiàn)差異時，應(yīng)立即對送水量和壓力測定進行分析比較，并檢查相應(yīng)的輸送管道，找出原因。通過終點泵站與廠區(qū)進水管流量和壓力的比較，可發(fā)現(xiàn)早期的爆漏問題。3.2.確認(rèn)爆漏點的方法當(dāng)污水輸送管出現(xiàn)上述現(xiàn)象，可以對懷疑出現(xiàn)問題的管道進行加壓試驗，以找出具體的爆漏點。去現(xiàn)場檢漏前，必須清楚地了解待查管線的實際走向、材質(zhì)、管徑、水壓及使用年限。較為簡捷的試驗方法為：3.2.1.關(guān)閉相關(guān)連通閥門，將疑似問題的管道與其他輸送管隔離開；3.2.2.減少（或關(guān)閉）終點泵站進入廠區(qū)輸送管控制閥門的開度，由終點泵站對輸送道進行短時加壓，

9、通過觀察可疑爆漏點的涌水現(xiàn)象，找出管道的具體爆漏點。加壓過程中，建議使用流量較少、揚程較低的提升泵進行，嚴(yán)格控制管道壓力，不得超過管道的設(shè)計耐壓值，防止管道壓力急劇上升，加劇管道的爆裂。如果管道真正存在爆漏，通過上述的加壓試驗，一般可直接找到爆漏點。對于部分埋設(shè)較深的管道爆漏點，由于覆土或建筑物的阻擋，加壓后，爆漏現(xiàn)象可能不會太明顯，此時應(yīng)視現(xiàn)場情況增大管道的試驗壓力。對于加壓試驗后，仍未找出具體的爆漏點（肉眼觀察不到的暗漏），則應(yīng)通過專業(yè)檢漏設(shè)備對管道進行檢測。4.管道修復(fù)確認(rèn)管道存在爆漏后，就要馬上組織修復(fù)管道。根據(jù)大坦沙廠經(jīng)歷的多次污水輸送管道的搶修經(jīng)驗，可將管道修復(fù)施工分為以下4個階段

10、：4.1.開挖作業(yè)基坑基于縮短搶修而造成停產(chǎn)的時間，將負(fù)面影響控制在最低限度，污水輸送管道爆漏搶修普遍采用開挖修復(fù)技術(shù)。當(dāng)確認(rèn)具體管道的爆漏點后，就要對爆漏位置進行挖掘，挖出必要的作業(yè)基坑，檢查管道的實際爆漏情況，確定最終的修復(fù)方案，為后續(xù)管道的修復(fù)施工創(chuàng)造條件。基坑開挖的同時，應(yīng)根據(jù)管道的材質(zhì)和施工需要，提前備好充足的搶修物資和架設(shè)好臨時施工電源。4.1.1.地下設(shè)施調(diào)查、保護管道基坑開挖前，應(yīng)向各方管線單位了解清楚地下管線的情況，方可進行相應(yīng)的保護和遷移措施，以保證開挖工作持續(xù)進行。管道基坑開挖時，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)土層情況和管道埋深及時采用支撐，以免造成滑坡、塌方。在建筑物、構(gòu)筑物基礎(chǔ)和地下設(shè)施

11、附近開挖時應(yīng)做好防止其下沉和變形的措施后，才能進行開挖。4.1.2.基坑開挖與降、排水基坑開挖有人工開挖，液壓挖土機開挖兩種方式，當(dāng)基坑較深，土方量較大時，有條件的盡量利用機械挖土?；娱_挖的順序、方法必須遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖的原則”，直至找到管道爆裂位置后，才能加快基坑挖掘的速度。在不清楚的地下設(shè)施狀況的條件下進行緊急搶修開挖，建議采取人工開挖和機械開挖相結(jié)合，避免挖傷地下設(shè)施和管道。降水與排水是配合基坑開挖的安全措施。由于珠三角地下水豐富，當(dāng)基坑開挖至地下水位以下，使地下水的平衡遭到破壞，地下水會不斷流入基坑；同時，雖然在搶修過程中泵站已經(jīng)停止了送水，但輸送管內(nèi)仍存

12、有較大的壓力，管內(nèi)污水會不斷溢出基坑。因此，基坑開挖的過程中，基坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置排水溝及集水井，及時做好坑內(nèi)排水工作，以免引起塌方或基坑土槽遭到破壞。4.1.3.流砂的形成及防止在基坑挖掘過程中要時刻注意挖出土方的種類，尤其注意細砂、粉砂及亞砂土的出現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)上述土質(zhì)時，基坑挖深超過地下水位線0.5米就會發(fā)生流砂現(xiàn)象。發(fā)生流砂，基坑下的土?xí)柿鲃訝顟B(tài)，隨地下水一起涌進坑內(nèi)，砂土邊挖邊冒，基坑難以開挖到搶修所需深度。當(dāng)基坑開挖過程中遇到流砂時，可采用以下措施進行：4.1.3.1水下挖土法：采用不排水施工，使坑內(nèi)水壓與地下水壓平衡，從而防止流砂產(chǎn)生。4.1.3.2打板樁法：將鋼板樁沿基坑外圍打入坑地下面

13、一定深度，增加地下水從坑外流入坑內(nèi)的滲流長度，從而減少動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。4.1.3.3搶挖法：組織分段強挖，使挖土速度超過冒砂速度。挖至所需深度后，立即鋪竹筏、蘆席，并拋大石塊以平衡動水壓力，壓住流砂。此法用以解決局部或輕微的流砂現(xiàn)象是比較有效的。4.1.3.4人工降低地下水位：一般采用井點降水方法，在基坑附近開挖一個或多個低于基坑深度的集水井，使基坑四周的地下水向集水井滲流，通過集水井排水，使地下水不致滲流入基坑內(nèi)。由于動水壓力的方向朝下，因而可以有效地治服流砂現(xiàn)象，達到局部區(qū)域降低地下水位的效果。4.2 管道修復(fù)4.2.1管道爆漏分析結(jié)合大坦沙廠2005年-2008年4月份

14、管道爆漏數(shù)據(jù)對管道材質(zhì)和爆漏位置進行分析:表2 管道爆漏類型統(tǒng)計表爆漏類型 爆漏次數(shù) 所占百分比穿孔 6 46.15%接口 6 46.15%斷裂 1 7.69%由圖1及表1、表2可看出，最容易發(fā)生爆漏的是鋼管和玻璃鋼夾砂管，主要原因是外單位不規(guī)范或野蠻施工造成。其次是由于管道自身或施工質(zhì)量、地質(zhì)沉降等原因造成管道爆漏的。鋼管發(fā)生爆漏的原因基本上都是焊口（接口）破裂，尤其是排泥閥、排氣閥窗口位置和彎頭位置。究其原因有2個：a窗口部分都是單面焊接，在水壓的作用下是屬于管道的薄弱部位 ；b彎頭位置存在

15、角度，水流阻力大且應(yīng)力集中，容易受到管道基礎(chǔ)沉降的影響。如07年荔灣泵站至廠區(qū)輸送鋼管爆漏就是在過江段彎頭和排氣閥支管焊口破裂，就是由于河堤被沖空導(dǎo)致管道基礎(chǔ)下沉的原因所致。管道焊口開裂位置要視乎管道現(xiàn)場的受力方向和位置決定，多數(shù)在上部爆裂，也有少數(shù)在下部爆漏，極少會出現(xiàn)整個管道接口完全松脫的情況。由于玻璃鋼夾砂管是脆性材料, 硬度較低 ，抗沖擊力相對較小, 一旦遭到?jīng)_擊就很容易受損, 會出現(xiàn)內(nèi)襯部分的裂紋, 以致引起爆漏。如07年5#泵站-廠區(qū)壓力輸送管被地質(zhì)勘探機探頭壓穿，破損部位就是局部呈放射性開裂。水泥管的爆漏幾率都比較少。水泥管的爆漏

16、一般是承口密封膠圈老化或者管身斷裂。其中管身斷裂與水泥管的質(zhì)量有關(guān)，其次是由于外在施工改造造成水泥管爆裂等，如05年澳口泵站-廠區(qū)壓力輸送管爆漏就是由于外單位盲目壓樁施工造成的。4.2.2管道爆漏點的處理輸送管道開挖后，應(yīng)馬上對管道的受損位置進行清洗，沿管身四周檢查受損情況，結(jié)合現(xiàn)場情況制定修復(fù)方案：4.2.2.1根據(jù)爆漏位置清理出必要的維修作業(yè)空間，調(diào)整排水設(shè)備，控制基坑內(nèi)水位，確保管道爆漏點不被水浸泡，以便施工作業(yè)。4.2.2.2根據(jù)爆漏位置，關(guān)閉爆漏點上下游閥門，利用輸送管的排泥閥、放空閥或爆漏口排水以降低管道內(nèi)水位。當(dāng)爆漏發(fā)生在管道上部或側(cè)壁時，只需將管內(nèi)水位控制在爆漏點以下，可不完全

17、放空管道；否側(cè)，需將管道完全放空。4.3 管道修復(fù)處理污水輸送管道的爆漏多由管道局部開裂引起的，甚少會影響到整節(jié)管道，因此很少需要進行換管施工。換管一般只適用于在管爆裂太長，管材不能再用、管道移位脫節(jié)及爆管處有其他構(gòu)筑物無法操作時而采用的修漏方法。管道修復(fù)方法多種多樣，要視乎爆漏情況、材質(zhì)、現(xiàn)場施工條件等因素決定。目前，手工電弧焊焊接是鋼管的穿孔、裂紋等引起的爆漏的主要修理方法。如果是普通焊縫脫焊，只需重新修補焊縫即可；若管身銹蝕和管節(jié)間錯位嚴(yán)重時需進行整段更換處理。管道對接焊縫出現(xiàn)開裂，可適當(dāng)焊接加強筋搭接加固。當(dāng)鋼管爆漏位置受到其他地下設(shè)施或建筑物*，無法在管外挖出作業(yè)空間時，可

18、采取在管身開天窗的辦法，進入管內(nèi)焊接作業(yè)。管內(nèi)施工期間，必須做好管內(nèi)通風(fēng)、降溫和防觸電措施，同時安排專人進行監(jiān)護，確保施工安全。管道焊接過程中，為保證焊縫的質(zhì)量和施工的安全，必須安排有資質(zhì)的焊工施焊。玻璃鋼夾砂管的爆漏多由管身局部破裂引起的。一般玻璃鋼夾砂管的破裂維修，可進行包纏粘補修復(fù)，無需進行換管處理。但由于涉及到技術(shù)專利, 一般由玻璃鋼夾砂管廠家委派專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場制作，一般的管道維修單位無法進行修復(fù)。修復(fù)前，需將管身裂口殘體進行切除、平整，并將裂口四周打磨光滑，然后用樹脂、干固劑、玻璃布、玻璃氈、連續(xù)玻璃纖維等材料對裂口進行逐層包纏修復(fù)；待前一層包纏層干涸到一定強度后，才能

19、進行后層包纏，直至恢復(fù)原壁厚承壓范圍。爆裂口修復(fù)后一般需要經(jīng)過4-6小時的干涸期才能達到原管材的強度（如遇雨天作業(yè)，干涸期要適當(dāng)延長），因此不能提前強行進行通水試壓。修復(fù)過程中，必須在干燥的環(huán)境下作業(yè)，在雨水天氣下作業(yè)需做要防雨、排水措施。由于玻璃鋼夾砂管修復(fù)施工只能采取人工作業(yè)，施工時間較長，過程較為繁瑣，因此修補質(zhì)量難以控制。對于鋼筋混凝土管直段及接頭爆漏的搶修，常用鋼制套管（管箍）包裹管道爆漏口，再采用快凝水泥封口的辦法，這樣既減少停水時間，又可提高管道的安全性。鋼制套管一般自行加工。套管的內(nèi)徑確定主要是以被套管的外徑尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，加上套管與被套管之間的填料空間，然后確定套管內(nèi)徑尺寸。鋼筋

20、混泥土管因型號不同，其內(nèi)壁厚度不同，導(dǎo)致外徑也不同，故不能以輸送管的公稱直徑來確定套管尺寸，所以在加工套管前必須要查清所套管道的外徑。加工套管時，應(yīng)先加工好整件，合格后再破為兩半，并點焊成整件。管道修復(fù)過程如下：4.3.1 包裹管道爆漏口，將套管安裝并焊接好；4.3.2找準(zhǔn)位置后，用麻筋將套管兩邊塞緊（俗稱打麻筋）。將兩邊麻筋打緊至水不能從兩管的間隙漏出（有水漏就不能打水泥封口）。4.3.3麻筋打好后在外面加填料封堵。填料一般使用快凝水泥，開料后必須在10分鐘內(nèi)用完。填料打好后注意養(yǎng)護，兩個半小時左右后就基本可以恢復(fù)通水。4.4 水壓試驗輸送管道修復(fù)后，必須通過水壓試驗來檢

21、驗爆漏口的修復(fù)質(zhì)量。為了水壓試驗1次通過，我們總結(jié)了以下5點經(jīng)驗：4.4.1試壓時，原則上不帶閥門進行試驗。進行試壓前將待試管道中所有閥門全開，并將閥門的止水螺栓上緊。4.4.2對于管道基礎(chǔ)開挖范圍較大時，管道應(yīng)以一定間隔覆土，尤其是蛇行管道，壓力試驗時應(yīng)將管道固定在原位，避免在水壓試驗過程中承插脫離。4.4.3盡可能排除管道內(nèi)的空氣，減少管道內(nèi)空氣對修復(fù)口的影響。利用終點泵站的單臺提升泵對管道進行充水，直至管道灌滿，迫使管道內(nèi)空氣完全排空。當(dāng)輸送管進廠流量計數(shù)值顯示穩(wěn)定后，可以穩(wěn)步提高輸送管的壓力，加壓過程切忌猛然快速升壓。4.4.4將管道壓力提高至工作壓力并保持，觀察修補部位是否滲漏。修復(fù)

22、后的爆漏口如不出現(xiàn)滲漏，管道就可以恢復(fù)正常通水。4.4.5在試驗壓力下，緩慢打開排氣閥，觀察是否有殘余空氣排出，若水是連續(xù)、不間斷的噴出，則表明管道內(nèi)的氣體已經(jīng)完全排清，可關(guān)閉排水閥。4.5 基坑的回填處理修復(fù)口通水試壓成功后，需對基坑進行及時回填，避免管道通水后出現(xiàn)位移。為了保證填土在強度和穩(wěn)定性，必須正確選擇土的種類和填筑方法。大多數(shù)粗粒土可用作管道基礎(chǔ)材料和管區(qū)回填材料, 在離管道150mm 以內(nèi), 不得有直徑大于25mm 的巖石或堅硬土塊。管區(qū)(規(guī)范將墊層面至管頂上300mm 以內(nèi)稱為管區(qū), 其上為非管區(qū)。管區(qū)下部7

23、0 %管高部分為主管區(qū), 上部30 %管高為次管區(qū)) 回填料必須與管溝的自然土壤相協(xié)調(diào), 以防止管溝中的自然土與回填材料相互遷移。溝槽回填之前應(yīng)排除溝槽的積水。先將管道兩側(cè)拱腋下均勻回填, 然后在管道兩側(cè)同時分層夯實, 夯實密實度至少為90 %以上, 以對管身形成完全支持。主管區(qū)回填每層厚度200mm , 密實度大于90 %; 次管區(qū)用較干的松土、石粉回填, 不能重夯, 只能輕夯, 密實度大于80 %。在此以上的回填土夯實程度根據(jù)情況而定。管道回填應(yīng)注意事項：4.5.1在管溝回填過程中, 應(yīng)保護管道免受下落石塊的沖擊、壓實設(shè)備的直接碰撞和其它潛在的破壞。4.5.2在管頂覆土300500mm 以上時, 才允許直接使用滾壓設(shè)備或重夯。4.5.3管溝回填應(yīng)在左右對稱的情況下進行管道回填, 不對稱的回填, 會容易導(dǎo)致管道偏移。5.關(guān)于管道爆漏預(yù)防的建議5.1 加強新建管網(wǎng)質(zhì)量的嚴(yán)格監(jiān)控，從設(shè)計、選材、施工質(zhì)量、資料管理等每個環(huán)節(jié)把關(guān)。修漏是治標(biāo)，防漏才是治本。工作應(yīng)從治本抓起。5.2不斷完善預(yù)防性措施。根據(jù)大坦沙廠輸送