王 偉

(江蘇東升水務(wù)建設(shè)工程有限公司， 江蘇 宿遷 223800)

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嚴(yán)橋支線輸水管道爆裂事故的應(yīng)急處理與原因分析

王 偉

(江蘇東升水務(wù)建設(shè)工程有限公司， 江蘇 宿遷 223800)

嚴(yán)橋支線輸水管道于2010年12月正式投入運(yùn)行，2011年1月1日發(fā)生爆管事故。本文詳細(xì)描述了事故發(fā)生和處理的過(guò)程，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況對(duì)事故原因進(jìn)行了分析，可為類(lèi)似事故的應(yīng)急處理提供參考，也可為管道工程施工和質(zhì)量控制提供借鑒。

輸水管線； 鋼管； 爆裂； 事故處理； 原因分析

1 工程概況

嚴(yán)橋支線輸水工程是青草沙水源地原水工程陸域輸水系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著向楊樹(shù)浦、居家橋、南市、臨江、長(zhǎng)橋和徐涇6座水廠輸送青草沙原水的重任。工程設(shè)計(jì)規(guī)模為440萬(wàn)m3/d，工程主要內(nèi)容為兩根DN3600鋼管，線路全長(zhǎng)約27.1km，最大一次頂進(jìn)距離約1960m，全線采用鋼頂管施工工藝，布設(shè)頂管井約54座。

工程于2010年12月正式投入運(yùn)行，2011年1月1日，在J17井至J21井之間的2號(hào)管段發(fā)生了爆管事故，爆管時(shí)在J20井附近2號(hào)管的出洞段地面突然出現(xiàn)大量噴水、冒泥漿現(xiàn)象，將地面沖出兩個(gè)直徑約10m的大坑(見(jiàn)圖1)。

2 事故處理

2.1 初期應(yīng)急處理

事故發(fā)生當(dāng)天(1月1日)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)位置和管道壓力的變化，初步判斷事故原因?yàn)?號(hào)管爆裂。為控制險(xiǎn)情，施工單位采取了兩個(gè)措施：?立即關(guān)閉2號(hào)管爆裂位置前后的控制閥門(mén)，改為1號(hào)管單獨(dú)運(yùn)行；?在冒水坑周邊用砂袋壘筑擋水圍堰，控制路面漫水范圍，待水位下降后迅速拆除圍堰，清除路面泥漿。1月2日黎明恢復(fù)路面交通。

圖1 事故位置

2.2 中期真相調(diào)查過(guò)程及處理措施

2.2.1 排水

為盡快查明事故發(fā)生的原因，施工單位于1月2日進(jìn)行了2號(hào)管排水。根據(jù)計(jì)算，該段管線長(zhǎng)約2100km，管內(nèi)蓄水約6萬(wàn)m3，為加快排水速度，施工單位在6個(gè)工作面(J16、J17、J20、J21、J22、J23)同時(shí)進(jìn)行排水，每個(gè)工作面放置3～5臺(tái)100m3/h水泵，以及發(fā)電機(jī)、汽車(chē)吊等搶險(xiǎn)設(shè)備，并安排作業(yè)人員值守。

為防止沖刷形成的土坑坍塌，造成次生災(zāi)害，施工單位于1月3日用黃砂對(duì)地面大坑進(jìn)行了回填。

2.2.2 壓密注漿加固

由于連續(xù)抽水，管內(nèi)壓力下降，管道爆裂處的管外泥漿和水可能會(huì)在管外壓力作用下涌入管內(nèi)，造成鋼管沉降、移位，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)危及正在運(yùn)行的1號(hào)管安全。為防患于未然，施工單位從1月4日起對(duì)2號(hào)管周?chē)M(jìn)行壓密注漿加固，排水和壓密注漿同時(shí)進(jìn)行，至1月5日下午又對(duì)方案進(jìn)行了調(diào)整，暫停了排水作業(yè)，決定先壓密注漿加固后排水。

加固方式為雙液注漿加固，使用4套壓漿設(shè)備、8個(gè)班組24h連續(xù)施工。加固范圍為爆管外圍“門(mén)”字形，長(zhǎng)度為24m，寬度為8.0m，深度為9.1m(高程-14.20～-23.30)，最終形成封閉的擋水帷幕，以防止2號(hào)管后期繼續(xù)抽水時(shí)管內(nèi)出現(xiàn)大量涌水、涌砂現(xiàn)象。

壓密注漿過(guò)程中，為更精準(zhǔn)施工，潛水員于1月8日及9日兩次進(jìn)行水下探摸，并用木榫對(duì)裂縫進(jìn)行了水下臨時(shí)封堵，探摸情況表明鋼管有裂縫，其位置在離井內(nèi)檢修孔28m處。施工單位根據(jù)潛水員探明的情況對(duì)注漿孔布置進(jìn)行了微調(diào)，孔數(shù)由原先的168孔增加至192孔。

壓密注漿施工至1月10日晚結(jié)束。

2.2.3 沉降監(jiān)測(cè)與跟蹤注漿

壓密注漿完畢后，為防止抽水過(guò)快導(dǎo)致危害性沉降，施工單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在裂縫附近布設(shè)了3個(gè)深度為30m的深層沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以及2個(gè)分布于裂縫兩側(cè)深度為30m的跟蹤注漿孔，一旦發(fā)現(xiàn)管道周?chē)馏w出現(xiàn)較大沉降，立刻采取補(bǔ)壓漿及管內(nèi)回灌水等措施。

沉降監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，在后期抽水過(guò)程中，管道周?chē)鷧^(qū)域土體累計(jì)沉降量為1～2mm，沒(méi)有發(fā)生較大沉降。

2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)檢查

在基本抽干2號(hào)管內(nèi)的積水后，工作人員進(jìn)入鋼管內(nèi)部進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查發(fā)現(xiàn)對(duì)接環(huán)縫處有開(kāi)裂，開(kāi)裂處錯(cuò)位明顯。按時(shí)鐘表述，在3～5點(diǎn)鐘位置裂縫最大，約4cm寬，錯(cuò)位也最大，約3cm錯(cuò)位；底部5～7點(diǎn)鐘位置裂縫次大，約3cm寬，錯(cuò)位約2cm；裂縫離焊縫距離最大約30cm，在底部穿越焊縫。除頂部9～10點(diǎn)鐘位置無(wú)裂縫外，全長(zhǎng)撕裂(見(jiàn)圖2)。

圖2 管內(nèi)裂紋展開(kāi)

裂紋基本特征：?具有管道縱向局部彎曲引起的破壞特征；?具有脆性破壞特征；?具有局部破壞向兩側(cè)撕裂的特征。

2.3 后期修復(fù)處理

后期修復(fù)方案由建設(shè)單位組織專(zhuān)家進(jìn)行研究，決定采用加焊內(nèi)套環(huán)的修復(fù)方案，即將壁厚34mm、寬500mm的內(nèi)套環(huán)分成4塊，從20號(hào)井吊入運(yùn)至開(kāi)裂處實(shí)施焊接。焊縫高度34mm，分段內(nèi)套環(huán)之間的焊接采取坡口焊，焊后對(duì)內(nèi)套環(huán)進(jìn)行內(nèi)防腐處理。

3 事故原因分析

3.1 長(zhǎng)距離鋼頂管爆管破壞的因素

長(zhǎng)距離鋼頂管爆管破壞的因素一般有鋼材本身的缺陷、焊接質(zhì)量、溫度應(yīng)力、頂進(jìn)力、水錘作用、管道中的氣體存在及管道沉降等。

鋼材本身存在缺陷會(huì)使鋼材強(qiáng)度大大降低，在較大縱向力作用下，會(huì)導(dǎo)致管道拉斷；焊縫出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題會(huì)影響焊縫強(qiáng)度，造成管道強(qiáng)度降低，在較大縱向力作用下，造成焊縫開(kāi)裂；溫度變化將使管道產(chǎn)生膨脹或收縮，特別是在冬季，管道變形主要是收縮，若管道接口是剛性接口時(shí)，管道縱向收縮受約束將產(chǎn)生拉應(yīng)力；頂管頂進(jìn)過(guò)程因灌漿不均勻或在糾偏時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，對(duì)剛性較大的接口位置，縱向彎曲應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致接口拉裂；管線的起伏很容易使管道內(nèi)集氣，低溫產(chǎn)生的氣體在高溫下體積會(huì)迅速膨脹，而管內(nèi)的水可視為不可壓縮的流體，這樣必然引起管道內(nèi)局部壓力增大，當(dāng)遇到其他應(yīng)力同時(shí)作用就會(huì)引起破壞性的爆管事故。一般情況下，管道帶壓運(yùn)行，流速基本恒定，但當(dāng)需要切換水泵或因停電突然開(kāi)、關(guān)水泵，以及因管網(wǎng)中大水量用戶突然開(kāi)大或關(guān)小閥門(mén)，管道內(nèi)水流速度、壓力都將發(fā)生急劇變化，此時(shí)管壁受到巨大的沖擊力，導(dǎo)致管道爆裂；管道沉降會(huì)造成較大的縱向彎曲應(yīng)力，對(duì)剛性較大的接口，拉裂的概率也較高。

3.2 該次事故的原因

該次事故的主要原因是焊接質(zhì)量缺陷，而導(dǎo)致焊接質(zhì)量不合格的因素主要有：?現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接環(huán)縫的坡口過(guò)小，導(dǎo)致焊縫高度偏小，降低了焊接強(qiáng)度；?焊工責(zé)任心不強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)坡口過(guò)小未及時(shí)向監(jiān)理反映；?監(jiān)理工作不到位，在管道組對(duì)時(shí)未嚴(yán)格檢查焊縫坡口；?焊接后的焊縫檢查出現(xiàn)漏檢或誤判，最終導(dǎo)致未發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷。

4 結(jié) 語(yǔ)

爆管事故本身表明，對(duì)工藝復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)程度高、技術(shù)難度大的工程，任何一點(diǎn)工藝上的疏忽，都有可能造成重大質(zhì)量事故，必須加強(qiáng)施工的過(guò)程控制和工序質(zhì)量驗(yàn)收。

爆管事故的處理過(guò)程表明，應(yīng)急施工的措施必須及時(shí)，要盡量減小事故的社會(huì)影響；應(yīng)急施工的工序安排必須科學(xué)、正確，防止因盲目處置導(dǎo)致事故擴(kuò)大；應(yīng)急施工的措施必須高效、精準(zhǔn)，要充分利用信息化監(jiān)測(cè)手段，及時(shí)掌握事故發(fā)展的進(jìn)程，為正確決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

[1] 陳起俊.工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析與管理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 侯昶魁.長(zhǎng)輸管道建設(shè)項(xiàng)目施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].天津：天津大學(xué)，2008.

[3] 葛金科，沈水龍，許燁霜.現(xiàn)代頂管施工技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[4] 鄧慶陽(yáng),閻瑋斌.工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理與危機(jī)管理的比較研究[J].水利建設(shè)與管理,2009(5).

Emergency treatment and cause analysis of burst accidents in Yanqiao branch line water conveyance pipeline

WANG Wei

(JiangsuDongshengWaterConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Suqian223800,China)

Yanqiao branch line water conveyance pipeline was put into operation formally in December 2010. Burst accident occurred on January 1, 2011. In the paper, accident occurrence and treating process are described in detail. The accident reasons are analyzed according to site inspection condition, thereby providing reference for emergency treatment of similar accidents. The reference can be provided for pipeline project construction and quality control.

water-conveyance pipeline; steel pipe; burst; accident treatment; cause analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.01.014

TV672+.2

A

1005-4774(2017)01- 0052- 03