一、聚乙烯管道及其管件爆管事故分析

在此舉兩例分別在《建筑科學(xué)》和《世界華商經(jīng)濟年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)》期刊上報道的事故案列。

案列一：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(shè)，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(nèi)共發(fā)生爆管事故132起，平均每個月發(fā)生兩次以上事故。

    案列二：廣州南沙某住宅區(qū)在在投入使用一年后，5個月內(nèi)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(zhuǎn)彎接口。

這兩個案列中，爆管事故頻繁發(fā)生，后經(jīng)調(diào)查分析了歸納了以下幾點原因：

1.PE管生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PE管質(zhì)量有問題，并沒有采用HDPE原料進行生產(chǎn)，導(dǎo)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?jǐn)嗔眩@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(shè)。

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(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)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(yīng)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(shè)計選用了這種接口可靠、抗應(yīng)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(yīng)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(zhì)中有建筑垃圾、塊石也未做處理；施工方為節(jié)省成本也為按要求分層夯實，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(dāng)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(nèi)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(zhuǎn)穿越工藝施工的聚乙烯管道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管道的縱向位移，管道接口脫離距離較大。

有關(guān)單位總結(jié)并且歸納了如下六點共同特點：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；3.實施管道和發(fā)生事故當(dāng)天氣溫溫差達到30~35℃；4.管道埋設(shè)深度1.1米（管頂?shù)降孛妫摻涌诠?jié)點覆土未按《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》要求操作；5.管道接口為郊區(qū)農(nóng)田或小河附近，土體經(jīng)過開挖后土質(zhì)現(xiàn)狀較松，回填土也未按要求壓實；6.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(rèn)證的定點單位，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)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(fù)的）都沒有出現(xiàn)縱向位移現(xiàn)象，或者可以嚴(yán)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(dǎo)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：

一、PE管道縱向回縮集中發(fā)生于兩種管材結(jié)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(rèn)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(guān)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(guān)鍵部位了。

二、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)的最為突出。這可能是6月中旬，已進入夏季，日照情況相對比較強列，而PE管道在現(xiàn)場地面進行接口熱熔過程中，受到太陽的直接曝曬，因為給水用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(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際氣溫，熱膨脹程度更嚴(yán)重。這主要是施工過程中缺乏適當(dāng)?shù)拇胧瑏肀苊馊照諏艿烙绊?。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(fēng)影響，土壤冷熱干濕四季分明；而土壤的土體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(yīng)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。所以管道定向鉆進拖入土中后由于環(huán)境沒有較大變化，于是管道物理性能保持原狀；而進入冬季隨著濕度的提高，土壤熱循環(huán)速度加快，帶來土壤表層溫度的急劇下降。所以上海寒流的突然襲擊，環(huán)境條件的突然變化，使得定向鉆進拖入的聚乙烯管道產(chǎn)生冷縮現(xiàn)象，即其物理性能縱向回縮，導(dǎo)致管道接口薄弱處脫出，發(fā)生爆管。

      三、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(yīng)壓實，此次我們列舉的個實例，受破壞的處接口均沒有做到以上的工作，這可能也是漏損得主要的原因之一。土壤的結(jié)構(gòu)對管道外壁有一定的摩擦阻力，所以它的密實度和穩(wěn)定性對管道接口的安全有一定的保障作用。砂基處理目的是保障土體的穩(wěn)定性，回填土壓實是保障土體的密實度。個人認(rèn)為，回填土壓實的密實度也會間接影響土壤土體濕度，進而影響土壤熱循環(huán)速度，決定著土壤土體溫度下降程度。

四、定向鉆進技術(shù)拖拉PE管道的影響

PE管道的另外一個特性是斷裂伸長性，簡單的說定向鉆進使用的拖拉機械提供的拉力與聚乙烯管道自身的重力、土體對管道的阻力，這兩組相反的作用力對PE管道在鉆進施工過程產(chǎn)生一定的拉伸變形，而PE材質(zhì)又是一種存在一定記憶性的化學(xué)聚合物，在一定的環(huán)境條件下，需要恢復(fù)拉伸的變化量即回縮一定的量，這個變化可能比較微小也較慢，但這個物力性能應(yīng)該對PE管道的縱向回縮變化的一種補充解釋，也應(yīng)作為影響因素的一方面。

    綜上所述，做好防止PE管材接口處爆管事故發(fā)生工作，主要有三點：

1. 嚴(yán)格按照《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》中要求的聚乙烯管道的填砂，回填土等施工規(guī)范來控制覆土質(zhì)量，增加土體對管材的阻尼，降低由于覆土問題（土體的密實度穩(wěn)定性）而導(dǎo)致的接口漏損問題。

2. PE管道在現(xiàn)場施工過程中，特別是熱熔接口，必須做好現(xiàn)場的避陽工作，減少夏季施工時太陽的直接曝曬，降低受熱程度，做好施工組織設(shè)計，對現(xiàn)場聚乙烯管材的溫度要有一定量的控制，必要時可選擇在早晚間敷管，避免陽光直射，在措施上降低一定量的溫差變化。

3.考慮在PE管道接口處設(shè)置補償器，增加一定量的變形余量，根據(jù)目前的管配件情況，考慮在PE管道與金屬管道結(jié)合處加裝管道伸縮接，可以增加一定的變形余量，起到降低漏損風(fēng)險的作用。

目前PE管道敷設(shè)主要采用熱熔接口和承插接口，熱熔接口因其技術(shù)相當(dāng)成熟，故被廣泛使用，但是如果考慮嘗試在市政道路上應(yīng)用承插連接方式的PE管道，根據(jù)承插PE管接口特點——柔性的帶有一定收縮余量，那么由于季節(jié)變化的縱向回縮量，在每個承插接口上得到分解，縱使每根PE管長六米，該管變化雖微乎其微，但已將該縱向變化化解于無形中，這個方法還有待研究。

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