干货 | PE管道漏水原因分析与钻孔听音法探究

        塑料管是目前国内大力发展和广泛应用的给排水建材。它具有质量轻、耐化学腐蚀性能强、输送流体阻力小、不易堵塞、安装方便等优点。某大学教学区供水管网以塑料管管材为主，但在使用几年之后，教学区计量水量出现异常，怀疑是管道漏水导致。现针对该大学校园的塑料供水管道漏水，分析其产生的原因并提出针对塑料管漏水相应的检测方法。

1 学校供水概况

        该校供水分别由教学区南门和北门的两条DN200市政供水管道接入，各有一级水表计量。自来水供入后，经过安装在图书馆的无负压供水系统加压，供水管网压力加至0.40MPa后通过校内环状管网供往教学区内各个用水点。该校教学区内供水管道均为高密度聚乙烯管(HDPE)，埋地深度在1.5～2.0 m。

2 塑料供水管漏水原因分析

2.1 塑料供水管材简介

        塑料管一般是以塑料树脂为原料，加入稳定剂、润滑剂等，以“塑”的方法在制管机内经挤压加工而成。从2000年6月1日起，我国城镇新建住宅中禁止将冷镀锌钢管用于室内给水管道，推广使用硬聚氯乙烯(UPVC) 给水管、铝塑复合管、交联聚乙烯(PE-X) 管、改性聚丙烯(PP-R) 管等新型塑料管材[1] 。使用范围广、占比大的塑料管材主要有PE管、PVC-U管和PP-R管3类。

2.2 塑料供水管漏水现状

2.2.1 漏水情况统计

        通过对该大学塑料供水管网现场逐段排查和统计，得出如下结论：该学校区域内管道漏水异常主要集中在DN300主干管及DN50至DN300的分支管；漏点大部分位于管道接头处和管道中段，均为暗漏；漏水发生点以道路下位置居多；漏水均发生在加压后的高压供水管网。

2.2.2  漏水原因分析

        通过对该校供水管网现状排查及相关资料查询、研究分析发现，造成漏水的原因主要有以下几个方面的因素。

(1) 地质环境影响

        该大学城所在地的软土主要是淤泥和淤泥质土。统计均值表明，大学城的软土含水量高、孔隙比大、饱和度高、压缩性高、渗透性小、为极弱透水、抗剪强度低、地基承载力低、 灵敏性高，具有很强的结构性和流变特性[2]。因此大学城的工程地质性质差，易对埋地供水管网造成不良影响。现场查看发现有多处埋地管道所在区域有沉降现象，沉降和流变容易对管网作用，产生拉伸力，导致管线受力出现裂缝。

(2)管道附件漏水

        管件发生漏水多数是由管件自身质量原因造成。校内管网中阀门的漏水次数较多，主要原因来自于阀杆密封问题、阀门底座内部凹槽堵塞等。

(3)埋深与外荷载

        由于道路和管道线路设计不合理原因，使原本铺设在绿化带或人行道下面的管道变成了铺设在机动车道下面，埋深随之不够，当外界荷载过大时，造成路面不均匀沉降后，导致管道受力不均匀，在薄弱环节处易产生漏水，如发现的教学楼旁道路下的漏水点。通常规定在非机动车道或者绿化带下，金属管道覆土厚度应不小于0.3m，机动车道下，金属管道覆土厚度应不小于0.7m，非金属管道覆土厚度应不小于1～1.2 m[3]。

3 塑料供水管漏水检测

3.1 供水管网漏水检测常用方法

        供水管网漏点检测方法可分为被动检漏法和主动检漏法两大类。在引入主动检漏法之前，国内主要以被动检漏法查找漏水。除了明显的爆管现象外，当管网附近有局部路面塌陷、绿化带植物生长特别茂盛，阀门井内长期积水等现象时，就可判断此处可能存在漏水。

        主动检漏法是在地下管道漏水变为明漏前（水体冒出地面），基于分区计量将被监测的管网通过最小夜间流量判定要优先漏水调查的区域，之后采用各种检漏方法及相应仪器，有计划、周期性的主动进行全面漏水检漏的方法。主动检漏法主要包括路面听音法、相关法、噪声法等。

3.1.1 被动检漏法

        被动检漏方法是通过群众上报地面返水、水压偏低，或人为发现雨污水管道内存在大量清水等漏水异常现象来被动地发现漏水。该类方法的缺点是漏水自发生到被发现往往间隔很长，既造成大量的水资源浪费同时还可能引起大型路面塌方，危及到人群、管网、交通和建筑物的安全。

3.1.2 主动检漏法

(1) 相关法

        相关法是将相关仪的两个探头放置在同一供水管道疑似漏点的两侧，通过分析比较探头拾取到的声音信号的相关性来判定漏点位置。关键参数之一是声音在自来水管道中的传播速度，它由管材、管径等参数决定。这就导致相关仪具有以下限制：①必须具有两处金属管件暴露点（水表、消火栓、 阀门等）；②对大口径金属管道或塑料管的探测距离相对较短；③需要清晰的现场信息：被测管的材质、管径和两传感器间的准确长度[4]。该校供水管道两阀门之间的距离大部分均超过200m，因此相关法并不适合该校的漏水检测。

(2) 路面听音法

        现在国内普遍采用基于测漏仪的路面听音方法定位漏点。这种方法使用简便、探测高效，非常适宜用于水压较高、硬质土壤且漏水噪声较大的浅埋深管道环境。对于该学校大埋深、软质土的探测现场，使用路面听音法的应用可能会受到一定限制。同时，由于非金管道漏水音频率较低，传播的距离较近，使用测漏仪直接定位的准确度要依赖于漏水探测人员的经验，因此对该学校主供水管网直接使用路面听音法无法有效对漏水点进行精定位。

3.2   针对该校塑料管漏点的精定位方法

        针对该校的现状，首先需要掌握学校区域内供水管网运行情况，依照学校区域内供水管网的竣工图，开始进行管网巡线和管网附属设施的复核工作，从而全面掌握了该学校区域供水管道的实际铺设位置、主要供水方向、铺设管道的管径、管长和管材等基础信息，初步制定检漏方案，随后进行现场踏勘，对需要查看的井盖进行图纸标记，计划按照管网走向一一检测。通过对学校主供水管网的管井以及埋地管道区域的巡查，发现理科7栋旁供水管有漏水溢出马路，通过听音杆以及测漏仪初步判定漏水异常位于附近2m范围内后，使用钻孔听音法精定位出一处漏水点。经过学校节水工作人员开挖验证无误。

        钻孔听音法是塑料管道漏水点精定位的有效方法。在路面听音已找到漏水异常但又不能确定准确位置时，就可以通过钻孔听音法来进行最终定位。钻孔听音是指将管道上方路面通过探洞棒打穿，将听音杆插入管道的正上方进行听音并准确地判断漏水点的位置(图4)。具体操作流程如下：先使用寻管仪将管道的位置精确测出并测出其埋深，使用冲击钻垂直对硬质地面钻孔、使用探洞帮打穿路面，注意不要将管道打破，然后用听音杆插到管壁上直接听音，反复比较，定位漏点。此方法可以最大限度地减少盲目开发对地面的破坏，而且可以短时间内进行精确的听音，判断管段的漏水状况。

钻孔听音必须注意以下几点：

知晓找准管道埋深，避免打孔时损坏管道。

现代城市地下管网错综复杂，除了供水管道，还有煤气管道、电缆管、下水管等，因此打孔前一定要通过寻管仪了解附近管网情况，避免对其他管道造成损坏。

在高级路面必须进行打孔听声时，应尽可能控制打孔数，降低对路面的损坏。

随时做好相应的安全保护措施。

4 结论

        在实际的供水管道漏水调查过程中，检漏工作流程并不是一成不变的，要根据各个用水区域管道的材质、埋设情况、地质情况和天气情况等灵活应用，不能照本宣科，如该校教学区由于管道为塑料管道且埋设较深、地质松软、管径较大， 路面听音效果不佳，应采用钻孔听音法进行精定位，避免不必要的尝试，提高效率，起到良好的效果。