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摘要：隨著國家對水環(huán)境保護的重視，城鎮(zhèn)排水管道的建設總量不斷增加，相應的一部分管道設施開始進入老齡化，需要進行及時的養(yǎng)護和修復。本文采用非開挖無損傷的手段對排水管道進行電視檢測的技術進行說明，并就采用該檢測結果對管道的功能狀態(tài)進行評估的技術方法進行闡述，提出了對排水管道進行預防性修理的必要性。
關鍵詞：排水管道 電視檢測 管道狀態(tài) 評估方法 預防性修理
一.前言
伴隨著城市交通設施——道路、橋梁以及地下軌道交通等的建設，用于保護公共水域水質和城市公共環(huán)境的排水設施，近年來也有了很大的發(fā)展，排水管道的建設總量也逐年增加，與此同時，一部分排水管道設施開始進入老齡化。為了確保管道設施處于正常的工作狀態(tài)，需要進行及時的養(yǎng)護和修復。如何及時發(fā)現(xiàn)存在于排水管道內部的破損現(xiàn)象，并采取有效的措施進行修復，成為擺在我們面前的一大課題。
本文采用非開挖無損傷手段對排水管道進行電視檢測的技術進行說明，并就采用該檢測結果對管道的功能狀態(tài)進行評估的技術方法進行闡述，提出了對排水管道進行預防性修理的必要性。
二.排水管道電視檢測的方法以及一般要求
伴隨著科技的不斷進步，對排水管道的檢測方法也由以前的潛水員探摸等原始的方法，逐漸向先進的閉路電視檢測法過渡。排水管道電視檢測是采用一個閉路電視系統(tǒng)(Closed Circuit Television)，通過控制在管道內行走的機器人攝像頭遠程采集圖像，并通過有線傳輸方式，把圖像進行顯示和記錄的集成系統(tǒng)。一般簡稱為管道CCTV檢測系統(tǒng)。
2.1管道CCTV檢測的方法和工序
在采用CCTV檢測系統(tǒng)對管道進行檢測時，需要事先對管道進行必要的抽水和清洗，以確保檢測工作的正常進行。具體實施檢測時，有如下的要求。
(1)電視檢測時管內水位不宜大于直徑的20%。
(2)對管道進行疏通清洗，管道內壁應無泥土覆蓋。
(3)在進行管道封堵作業(yè)時，應符合現(xiàn)行的行業(yè)標準《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站維護技術規(guī)程》CJJ/T68的有關作業(yè)安全等的規(guī)定。
(4)有下列情形之一的應中止檢測：爬行器無法行走;鏡頭沾有水沫、泥漿等影響圖像質量;鏡頭入水;管道充滿霧氣。
管道CCTV檢測一般由檢測小組的成員共同完成，在確保交通安全的情況下，打開井蓋對管道情況進行基本確認后，并對管道內部的毒氣和可燃性氣體進行檢測之后，方能開始進行檢測。管道CCTV檢測工作的概況如圖-1所示。
圖-1 排水管道CCTV檢測工作概況圖
具體的檢測工作有內業(yè)和外業(yè)構成。內業(yè)工作又分為二部分，一部分是檢測工作進行之前，首先要收集本次需檢測管道的相關信息資料，如竣工圖等，然后對CCTV檢測設備進行性能確認，確保在工地能夠正常工作。還有一部分是檢測之后，需要對檢測結果進行整理和分析，并歸納制作成檢測報告書。外業(yè)工作是確保安全的情況下，在現(xiàn)場對管道內部實施CCTV電視檢測工作。CCTV調查工作的基本工作程序如圖-2所示。
圖-2 CCTV調查工作的基本工作程序
2.2檢測結果的歸納和整理
整個檢測工程結束后，需要編寫檢測報告書。檢測報告書應根據(jù)檢測的實際情況，文字應盡量做到突出重點、文理通順、表達清楚、結論明確。
檢測報告書一般包括如下的內容：
(1)工程的概括：工程的依據(jù)、目的和要求、工程的地理位置、地質條件、檢測時天氣和環(huán)境、開竣工日期、實際完成的工作量、工程組織情況等。
(2)技術措施：各工序作業(yè)的標準依據(jù)、采用的儀器和技術方法。
(3)現(xiàn)場的原始記錄：在現(xiàn)場進行檢測施工時發(fā)現(xiàn)的問題等各種原始記錄表、評估記錄。
(4)評估與建議：管道狀況整體評估、整改建議。
(5)質量保證措施：各工序質量的控制情況。
(6)附圖：根據(jù)必要，畫出缺陷分布圖、沉積狀況縱斷面圖等。
(7)其他：應說明的問題及處理措施。
錄像光盤也是檢測結果的重要資料之一，根據(jù)拍攝的實際情況來制作。在光盤封面上寫明工程的名稱、管段編號及檢測單位等相關要素。
檢測報告書和錄像光盤是反映管道內部情況的主要資料，是管道竣工驗收和日常養(yǎng)護的重要依據(jù)，因此，通過檢測工作能夠客觀實際的反映出管道的問題，從而為管道施工方和管理方提供準確的管道信息。
三.排水管道功能性和結構性情況的評估
根據(jù)在現(xiàn)場對排水管道進行CCTV電視檢測工作得到的結果，對管道的現(xiàn)狀進行評估。評估分為功能性情況和結構性情況的評估，一般規(guī)定在同一處有兩種以上缺陷同時出現(xiàn)時，權重求和;在一米范圍內兩種以上缺陷同時出現(xiàn)時，權重求和。管道評估工作一般采用計算機軟件評估系統(tǒng)進行，以管段為最小評估單位。在對多個管段或轄區(qū)檢測時，列出各評估等級管段數(shù)量占全部管段數(shù)量的比例。功能性情況評估和結構性情況評估分別是對管道暢通程度和管道構造完好程度的評估。
3.1管道功能性情況的評估方法
根據(jù)日常養(yǎng)護中所遇到的各類管道病害和缺陷的情況，管道功能性情況評估包括沉積、結垢、障礙物、樹根、洼水、壩頭、浮渣共7種。在現(xiàn)場對管道檢測后，對管道內部的各類功能性情況根據(jù)缺陷的定義進行分類，并按照輕重情況確定其等級， 計算每一段管道的養(yǎng)護指數(shù)MI。每個功能性缺陷的代碼，缺陷定義以及等級數(shù)量如表-1所示。
為了求得每一段管道養(yǎng)護指數(shù)MI，對管道的功能性情況進行評估，需要對該段管道的功能性缺陷參數(shù)G，地區(qū)重要性參數(shù)K，管道重要性參數(shù) E等進行確定，具體的計算方法如下所述。
表-1 功能性缺陷的代碼、類型和等級數(shù)
缺陷名稱 | 代碼 | 缺陷定義 | 等級數(shù)量 |
沉積 | CJ | 管道水中的有機或無機物，在管道底部沉積，形成了減少管道橫截面面積的沉積物。 | 3 |
結垢 | JG | 管道水中的污物，附著在管道內壁上，形成了減少管道橫截面面積的附著堆積物。 | 3 |
障礙物 | ZW | 管道內堅硬的雜物，如石頭、柴枝、樹枝、遺棄的工具、破損管道的碎片等。 | 3 |
樹根 | SG | 單根樹根或是樹根群自然生長進入管道。 | 3 |
洼水 | WS | 管道因沉降等因素形成水洼。按實際水深減去正常水位占管道內徑的百分比記入檢測記錄表。交接確認管檢測時，按結構性缺陷評估。 | 百分比或3 |
壩頭 | BT | 殘留在管道內的封堵材料。 | 3 |
浮渣 | FZ | 管道內水面上的漂浮物。該缺陷不參與MI（養(yǎng)護指數(shù)）計算。 | 3 |
(1)功能性缺陷參數(shù)G
按公式1或公式2計算。
當Y<40時，G = 0.25×Y (公式1)
當Y>40時，G = 10 (公式2)
式中 L--被評估管道的總長度(m);
Li—第i處缺陷縱向長度(m)(以個為計量單位時，1個相當于縱向長度1米);
Pi—第i處缺陷權重，查表-2獲得;
n2——功能缺陷處總個數(shù)。
表-2 功能性缺陷權重和計量單位
缺陷代碼、名稱 | 缺陷等級 | 計量單位 |
1 2 3 | ||
CJ沉積 | 0.05 0.25 1.00 | 米 |
(2)確定地區(qū)重要性參數(shù)K
按照表-3的規(guī)定進行計算。
表-3 地區(qū)重要性參數(shù)K
K 值 | 適用范圍 |
10 | 中心商業(yè)及旅游區(qū)域 |
6 | 交通干道和其它商業(yè)區(qū)域。 |
3 | 其它行車道路 |
0 | 所有其它區(qū)域或G﹤4時 |
(3)管道重要性參數(shù) E
根據(jù)管道的口徑，按下列規(guī)定確定管道重要性參數(shù) E
E=10 管道直徑﹥1500㎜
E=6 管道直徑在1000㎜及1500㎜之間
E=3 管道直徑在600㎜及1000㎜之間
E=0 管道直徑﹤600㎜或F﹤4
(4)管道養(yǎng)護指數(shù)MI
按公式4計算：
MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E (公式4)
(5)功能狀況評價
依據(jù)MI值的大小按表-4的規(guī)定進行等級確定和功能狀況評估，并提出管道養(yǎng)護的建議。
表-4 管道功能性狀況評定和養(yǎng)護建議
養(yǎng)護指數(shù) | MI＜4 | 4≤MI＜7 | MI≥7 |
等級 | 一級 | 二級 | 三級 |
功能狀況總體 | 無或有少量管道局部超過允許淤積標準，功能狀況總體較好。 | 有較多管道超過允許淤積標準，功能狀況總體一般。 | 大部分管道超過允許淤積標準，功能狀況總體較差。 |
管道養(yǎng)護方案 | 不養(yǎng)護或局部養(yǎng)護 | 局部或全面養(yǎng)護 | 全面養(yǎng)護 |
3.2 管道結構性情況的評估方法
根據(jù)日常養(yǎng)護中所遇到的各類管道病害和缺陷的情況，管道結構性情況評估包括破裂、變形、錯位、脫節(jié)、滲漏、腐蝕、膠圈脫落、支管暗接、異物侵入共9種。在現(xiàn)場對管道檢測后，對管道內部的各類結構性情況根據(jù)缺陷的定義進行分類，并按照輕重情況確定其等級，計算每一段管道修復指數(shù)RI。每個結構性缺陷的代碼，缺陷定義以及等級數(shù)量如表-5所示。
為了求得每一段管道修復指數(shù)RI，對管道的結構性情況進行評估，需要對該段管道的結構性缺陷參數(shù)F，地區(qū)重要性參數(shù)K，管道重要性參數(shù) E和土質影響參數(shù)T值等進行確定，具體的計算方法如下所述。
表-5 結構性缺陷的代碼、類型和等級數(shù)
缺陷名稱 | 代碼 | 缺陷定義 | 等級數(shù)量 |
破裂 | PL | 管道的外部壓力超過自身的承受力致使管材發(fā)生破裂。其形式有縱向、環(huán)向和復合三種。 | 4 |
變形 | BX | 管道的原樣被改變（只適用于柔性管）。變形比率=（原內徑－最大變形內徑）÷原內徑 | 3 |
錯位 | CW | 兩根管道的套口接頭偏離，未處于管道的正確位置。鄰近的管道看似“半月形”。 | 4 |
脫節(jié) | TJ | 兩根管道的接頭未充分推進或脫離。鄰近的管道看似“全月形”。 | 4 |
滲漏 | SL | 來源于地下的（按照不同的季節(jié)）或來自于鄰近漏水管的水從管壁、接口及檢查井壁流出。 | 4 |
腐蝕 | FS | 管道內壁受到有害物質的腐蝕或管道內壁受到磨損。管道常水位上部的腐蝕來自于排水管道中的腐蝕物所造成的腐蝕。 | 3 |
膠圈脫落 | JQ | 管道接口材料，如橡膠圈、瀝青、水泥等填縫材料脫落。 | 3 |
支管暗接 | AJ | 支管未通過檢查井直接接入主管。 | 4 |
異物侵入 | QR | 非自身管道附屬設施的物體穿透管壁進入管內。 | 3 |
1.結構性缺陷參數(shù)F
按公式5或公式6計算。
當S<40時，F(xiàn) = 0.25×S (公式5)
當S>40時，F(xiàn) = 10 (公式6)
式中損壞狀況系數(shù)S按公式7計算
式中 L—被評估管道的總長度(m)
Li—第i處缺陷縱向長度(m)(以個為計量單位時，1個相當于縱向長度1米)
Pi—第i處缺陷權重，應查表-6獲得
n1——結構缺陷處總個數(shù)
表-6 結構性缺陷等級權重和計量單位
缺陷代碼、名稱 | 缺陷等級 | 計量單位 |
1 2 3 4 | ||
PL破裂 | 0.20 1.00 4.00 12.00 | 個（環(huán)向）或米（縱向） |
(2)地區(qū)重要性參數(shù)K和管道的口徑大小重要性參數(shù) E
計算方法和功能性狀況評估一致。(詳見表-3)
(3)土質影響參數(shù)T值
根據(jù)已有的地質資料或已掌握管道周圍的土質情況，按表-7的規(guī)定確定土質影響參數(shù)T值。
表-7 管道周圍的土質影響參數(shù)T
土質 | 一般土層或F=0 | 粉砂層 |
T值 | 0 | 10 |
(4)管道修復指數(shù)RI
按公式8計算
RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T (公式8)
(5)結構狀況評價
依據(jù)RI值的大小按表-8的規(guī)定進行等級確定和結構狀況評價，并提出管道修復的建議。
表-8 管道結構性狀況評定和修復建議
修復指數(shù) | RI＜4 | 4≤RI＜7 | RI≥7 |
等級 | 一級 | 二級 | 三級 |
結構狀況總體 | 無或有少量管道損壞，結構狀況總體較好。 | 有較多管道損壞或個別處出現(xiàn)中等或嚴重的缺陷，結構狀況總體一般。 | 大部分管道已損壞或個別處出現(xiàn)重大缺陷。 |
管道修復方案 | 不修復或局部修復 | 局部或整體修復 | 緊急修復或翻新 |
四.結束語
近年來，隨著我國對排水管道養(yǎng)護檢查和排水防汛工作的重視，排水管道電視檢測技術以其安全、科學和有效的手段，在一些城市開始了使用，同時也為排水管道的竣工驗收、日常養(yǎng)護和修理提供了依據(jù)。排水管道電視檢測技術的運用，可以更及時準確地把握管道內部的損壞情況，同時，對檢測中發(fā)現(xiàn)有問題的管道可以在沒有形成嚴重破損之前，及時進行預防性修理，把問題解決于萌芽狀態(tài)。
五.參考文獻
[1]上海市水務局：上海市公共排水管道電視和聲納檢測評估技術規(guī)程，2005年.
[2]日本東京都下水道局：排水管道電視檢測技術指南(案)，平成5年6月.
[3]建設部：城鎮(zhèn)排水管渠與泵站維護技術規(guī)程CJJ/68-2007,2007年3月發(fā)布.
作者介紹：孫躍平∶ 日本國家注冊專家級工程師(Japanese Professional Engineer)，亞太地區(qū)注冊工程師(土木)〔APEC Engineer(Civil)〕。
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