城市排水管道試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

鄭武超

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

1 工程概況

1.1 基本情況

深圳市寶安區(qū)鐵石水源片區(qū)石巖水庫和鐵崗水庫承擔(dān)著轄區(qū)內(nèi)約400萬人口的自來水供給，為徹底解決水庫上游的生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、城中村等，通過市政主干管、支管、庭院管將污水排入暗涵支岔流、河道、小湖塘庫，同時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)的不完善，錯(cuò)接、私接、亂排，造成雨污混流，最終排入水庫內(nèi)，嚴(yán)重污染了飲用水和生態(tài)環(huán)境，正本清源整治行動(dòng)就是要從住戶、用戶進(jìn)行排查城市雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)其錯(cuò)接、私接、亂排和雨污混流進(jìn)行改造，建立雨污分流制管網(wǎng)體系，保證污水不入庫，達(dá)到要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

鐵石水源片區(qū)正本清源工程位于深圳市寶安區(qū)石巖街道、航城街道，工程范圍6.97 km2，對(duì)片區(qū)內(nèi)220個(gè)正本清源小區(qū)改造，新建雨污水管網(wǎng)130 km，建筑立管150 km。合同工期6個(gè)月，工期緊、任務(wù)重，新建管網(wǎng)及檢查井工程量大，作業(yè)面分散。

埋地管材料、規(guī)格為：內(nèi)肋增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管、高性能硬聚氯乙烯管(PVC-UH管)，管徑DN200-DN800；Ⅱ級(jí)鋼筋砼管，管徑DN800、DN1000；建筑物外墻立管為PVC管，管徑DN110-DN200。

1.2 施工難點(diǎn)

新建雨污水管道材料和規(guī)格多，施工中作業(yè)人員對(duì)管道安裝及管井連接重視度不夠，加之通車后由于荷載大引起管道基礎(chǔ)及上部回填料發(fā)生不均勻沉降，可能造成管道接口局部隆起、管道破裂等質(zhì)量隱患，從而發(fā)生管道滲水現(xiàn)象。管道安裝完后應(yīng)及時(shí)對(duì)不同材料和規(guī)格的污水管進(jìn)行閉水試驗(yàn)、排水管進(jìn)行CCTV檢測(cè)，工程量大、要求高、時(shí)間緊，其相關(guān)人員必須充分掌握試驗(yàn)檢測(cè)的方法和施工工藝，提高管道功能性試驗(yàn)檢測(cè)的合格率。

2 PE螺旋波紋管和PVC-UH管閉水試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)具備的條件

1)管道頂部未覆蓋或回填，且管槽內(nèi)無積水。

2)閉水試驗(yàn)相關(guān)的人員、工器具和材料組織就位。

3)預(yù)留的孔洞及接縫處需要進(jìn)行封堵，不得出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

4)污水管兩頭設(shè)置的堵板承載力應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)水壓力的合力；將其他全部采用皮囊封堵，并留進(jìn)出水管，使其不得滲水。

5)應(yīng)將污水檢查井內(nèi)的雜物和積水清理干凈。

6)檢查充水及排水閘門，不滲漏。

7)設(shè)置水位觀測(cè)標(biāo)尺。

8)標(biāo)定水位測(cè)針。

9)試驗(yàn)水源采用灑水車注入清水并做好注水和排水系統(tǒng)。

2.2 閉水試驗(yàn)工序

試驗(yàn)準(zhǔn)備及井口封堵—確定試驗(yàn)水頭—試驗(yàn)段注水且侵泡24 h—觀測(cè)管井接口和管道外部、檢測(cè)井滲水情況—測(cè)量滲水量—排水—管道回填。

2.3 閉水試驗(yàn)工藝

1)根據(jù)規(guī)范1次試驗(yàn)5個(gè)井段，帶井試驗(yàn)。

2)對(duì)試驗(yàn)的管段上下游處兩端采用充氣氣囊進(jìn)行封堵，灑水車停在井段上游溝槽邊，排水管道設(shè)置在擋流板的下游，并且將進(jìn)水管道連接于堵塞板的下側(cè)。

3)試驗(yàn)管段注滿水后，待浸泡達(dá)到24 h后再進(jìn)行試驗(yàn)。

4)觀察管道滲水情況，并在實(shí)驗(yàn)水頭數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定水頭數(shù)據(jù)時(shí)開始計(jì)算時(shí)間，并且中途保持注水與試驗(yàn)水頭恒定。觀測(cè)30 min，看管口及管井連接處是否嚴(yán)密不漏，測(cè)量滲水量應(yīng)滿足規(guī)范要求。

5)試驗(yàn)按要求完成后立即將水從管道內(nèi)排水。

2.3.1 準(zhǔn)備工作及試驗(yàn)注意事項(xiàng)

1)檢查井混凝土滿足設(shè)計(jì)要求并在其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，考驗(yàn)污水井段滲水量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證污水不滲漏，對(duì)環(huán)境造成污染。

2)閉水試驗(yàn)不得使用污水，必須采用清水。

3)注水之前首先將檢查井內(nèi)的浮渣進(jìn)行清理，避免注水后井內(nèi)的浮渣影響試驗(yàn)精度。

4)對(duì)試驗(yàn)井段預(yù)留的孔洞、管道口應(yīng)采取臨時(shí)的密封堵截措施。同時(shí)，要嚴(yán)格檢查灌排水閘門，防止?jié)B漏。

2.3.2 試驗(yàn)水頭的確定

1)開始計(jì)算設(shè)計(jì)水頭標(biāo)高在以上準(zhǔn)備工作完成后。

2)選擇試驗(yàn)水頭須根據(jù)設(shè)計(jì)水頭與管道頂端內(nèi)壁的對(duì)比結(jié)果與上游的檢測(cè)井口的標(biāo)準(zhǔn)高度確定。根據(jù)規(guī)范要求：管道頂端的內(nèi)壁高度不少于試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭高度時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)管段的上游管頂內(nèi)壁加2 m數(shù)值計(jì)入測(cè)量試驗(yàn)水頭數(shù)據(jù)；在試驗(yàn)管段上游的設(shè)計(jì)水頭數(shù)值超過管道頂部內(nèi)壁數(shù)值時(shí)，設(shè)計(jì)水頭的上游試驗(yàn)段數(shù)據(jù)應(yīng)該加2 m計(jì)入數(shù)據(jù)。當(dāng)試驗(yàn)管段計(jì)算出的水頭小于10 m，但超過上游檢測(cè)井口時(shí)，試驗(yàn)水頭數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)以上游檢測(cè)井口的高度為準(zhǔn)。

3)須實(shí)際測(cè)量并記錄距管內(nèi)頂部開始的高度。

4)灌水水量須設(shè)置測(cè)量，并觀察滲水量。

2.3.3 灌水

1)閉水試驗(yàn)宜采用分段試驗(yàn)，方向?yàn)閺纳嫌蔚较掠?。為?jié)約用水，水可在試驗(yàn)上段與下段間循環(huán)使用。放水試驗(yàn)應(yīng)逐池緩慢進(jìn)行，并標(biāo)明泄漏點(diǎn)。

2)從下游將水緩慢注入管道內(nèi)，并且在上游試驗(yàn)管道段的頂部和中部的高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排氣閥。

3)灌水應(yīng)該分為：第1次灌水為設(shè)計(jì)水量的1/3；第2次灌水水量達(dá)到設(shè)計(jì)水量的2/3；第3次灌水達(dá)到設(shè)計(jì)水量。

4)試驗(yàn)水頭數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定水頭數(shù)據(jù)后，開始計(jì)時(shí)，觀察管道滲水情況。如果有嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象為保持水頭恒定，需要保持向管段內(nèi)注水。

5)更好地識(shí)別、查找并標(biāo)記泄漏。

6)滲水量觀測(cè)時(shí)間不得少于30 min。

2.3.4 水位觀測(cè)

1)灌水時(shí)水位可以通過水位標(biāo)尺來測(cè)量。

2)灌水的水量達(dá)到了滲水測(cè)量數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)水位時(shí)，應(yīng)使用水位測(cè)針測(cè)量水位。水位測(cè)針的讀數(shù)精度應(yīng)達(dá)到1/10 mm。

3)灌水距離設(shè)計(jì)水深及滲水測(cè)量開始時(shí)間應(yīng)不少于24 h。

4)測(cè)量水位數(shù)據(jù)的初讀數(shù)據(jù)與未讀數(shù)據(jù)間隔時(shí)間為24 h。

5)根據(jù)實(shí)際情況決定所需要的連續(xù)測(cè)量時(shí)間：如出現(xiàn)第1天測(cè)量滲水?dāng)?shù)據(jù)就合格，則需要再測(cè)1 d。如出現(xiàn)第1天數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)，則延長觀察時(shí)間。

2.3.5 滲水量值的計(jì)算

1)允許滲水量值計(jì)算：根據(jù)規(guī)范，化學(xué)管材的實(shí)際測(cè)量滲水量應(yīng)小于或等于按下式計(jì)算的允許滲水量，如表1所示。

表1 無壓管道閉水試驗(yàn)允許滲水量

q=0.004 6Dt

q為允許滲水量(m3/24 h·km)；Dt為管道內(nèi)徑(mm)。

2)實(shí)測(cè)滲水量值計(jì)算。實(shí)測(cè)滲水量應(yīng)按下式計(jì)算:

式中:q為實(shí)測(cè)滲水量(L/(min/m))；W為補(bǔ)水量(L)；L為試驗(yàn)管段的長度(m)；T為實(shí)測(cè)滲水量觀測(cè)時(shí)間(一般大于等于30 min/m)。經(jīng)計(jì)算的實(shí)測(cè)滲水量不得超過允許滲水量。

2.3.6 檢查驗(yàn)收

1)封閉試水時(shí)，外觀檢查應(yīng)無滲水現(xiàn)象。試水合格后，可以緩慢放水。閉水試驗(yàn)應(yīng)填寫試驗(yàn)記錄，其格式應(yīng)符合《給水排水構(gòu)筑物施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GBJ141—2016)附錄三中附表應(yīng)按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》附錄D.0.2的規(guī)定。

2)考慮到現(xiàn)場(chǎng)引水困難，且排水點(diǎn)較遠(yuǎn)，管段內(nèi)儲(chǔ)存的水經(jīng)閉水試驗(yàn)合格后暫不排放。在下一節(jié)管段試水時(shí)重復(fù)使用。在最后的試驗(yàn)完成后，水從潛水泵抽到灑水車運(yùn)走。

2.4 閉水試驗(yàn)工期

各試驗(yàn)段的施工周期從施工準(zhǔn)備到檢查驗(yàn)收完成約為2 d。

3 Ⅱ級(jí)鋼筋砼管閉水試驗(yàn)方法

3.1 試驗(yàn)具備的條件

1)管道井外觀質(zhì)量均已檢查合格。

2)管道還土且溝槽無積水。

3)全部預(yù)留孔洞應(yīng)封堵不得漏水。

4)各種設(shè)備已采購?fù)瓿桑牧弦呀?jīng)準(zhǔn)備齊全，并已經(jīng)加工配套完成。

5)計(jì)算管道兩側(cè)堵板承載能力，并得出承載能力大于水壓的結(jié)果。除預(yù)留的進(jìn)出水管外，應(yīng)密封牢固，不得滲漏。

3.2 閉水試驗(yàn)工序

閉水試驗(yàn)工序?yàn)椋簻?zhǔn)備施工—清洗和檢查管道的內(nèi)壁—堵塞管道—井段注入水—浸泡24 h—檢查管道外側(cè)和管道接口的滲漏情況—補(bǔ)充測(cè)試水量—測(cè)量滲流水量—驗(yàn)收—抽水和回填土方工程。

3.3 閉水試驗(yàn)工藝

3.3.1 試驗(yàn)分段

試驗(yàn)管段之間依據(jù)井間距隔開，且長度不應(yīng)超過1 km。

3.3.2 試驗(yàn)水頭

試驗(yàn)水頭應(yīng)符合下列規(guī)定。

1)當(dāng)管道頂端內(nèi)壁數(shù)值大于或等于試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭數(shù)值時(shí)，試驗(yàn)水頭在試驗(yàn)段管道頂端內(nèi)壁加2 m計(jì)。

2)當(dāng)管道頂端內(nèi)壁數(shù)值小于試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭數(shù)值時(shí)，按試驗(yàn)段設(shè)計(jì)水頭加2 m計(jì)算試驗(yàn)段設(shè)計(jì)水頭。

3)計(jì)算上游檢查井口低于測(cè)試水頭時(shí)，測(cè)試水頭以上游檢查井口為準(zhǔn)。

3.3.3 試驗(yàn)步驟

1)密封試驗(yàn)段管道兩端的口。如果管道用磚砌住，必須養(yǎng)護(hù)3～4 d達(dá)到一定強(qiáng)度，然后注水到閉水段的檢查井中。

2)測(cè)試管段在灌滿水后的浸泡時(shí)間應(yīng)當(dāng)不少于24 h，以充分浸泡管道。

3)計(jì)量時(shí)間從測(cè)試水頭達(dá)到規(guī)定水頭時(shí)開始，觀察管道的滲水情況。觀察結(jié)束前，應(yīng)不斷向試驗(yàn)段注水，保持試驗(yàn)水頭恒定。滲水觀測(cè)時(shí)間不得少于30 min。

3.3.4 滲水量計(jì)算

根據(jù)規(guī)范化學(xué)建材管的實(shí)測(cè)滲水量值應(yīng)小于或等于按下式計(jì)算的允許滲水量:

q=0.004 6Dt

q為允許滲水量(m3/24h·km)；Dt為管道內(nèi)徑(mm)。

實(shí)測(cè)滲水量值具體參照2.3.5章節(jié)計(jì)算。

檢查與驗(yàn)收具體參照2.3.6章節(jié)進(jìn)行。

4 排水管道CCTV檢測(cè)

4.1 管道CCTV內(nèi)窺檢測(cè)技術(shù)工作原理

用攝影機(jī)器人的整個(gè)相機(jī)對(duì)管道內(nèi)部檢測(cè)、管道上的銹層、結(jié)垢、腐蝕、穿孔、裂紋檢測(cè)和視頻，比如長距離管道內(nèi)部檢測(cè)的狀態(tài)，并且可以保存視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)觀察，視頻傳輸?shù)降孛妫ㄟ^專業(yè)的檢測(cè)工程師對(duì)所有圖像數(shù)據(jù)的解釋，并通過專業(yè)軟件、知識(shí)、技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)管道評(píng)估，發(fā)現(xiàn)存在的問題，完整查明管道內(nèi)部出現(xiàn)的腐蝕狀況、質(zhì)量及準(zhǔn)確定位涌水點(diǎn)和管道位置，科學(xué)和全面了解管道現(xiàn)狀，并根據(jù)管道狀況編寫報(bào)告，并評(píng)價(jià)操作排水管道的質(zhì)量和功能，為管道定點(diǎn)修復(fù)、管道修復(fù)前的方案設(shè)計(jì)、新鋪設(shè)管道的竣工驗(yàn)收、修復(fù)過程中的施工監(jiān)控、修復(fù)后的復(fù)試提供了一種經(jīng)濟(jì)且有效的檢測(cè)方法。CCTV管道內(nèi)窺檢測(cè)系統(tǒng)由主控制器和控制線纜架、帶攝像頭的小型機(jī)器人爬行器3個(gè)部分組成。將小型機(jī)器人放入管道內(nèi)，操作員在地面可以控制機(jī)器人行動(dòng)并用攝像機(jī)將管道內(nèi)的視頻圖像傳輸?shù)街骺刂破鞯娘@示屏上。操作者可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)部的狀態(tài)，并將原始圖像存儲(chǔ)起來供進(jìn)一步分析，最終形成報(bào)告。

4.2 CCTV檢測(cè)工序(見圖1)

圖1 CCTV檢測(cè)工序圖

4.3 CCTV檢測(cè)主要設(shè)備

CCTV檢測(cè)由攝像機(jī)、燈具、線纜(卷軸)及視頻設(shè)備、攝像機(jī)監(jiān)視器、電源控制設(shè)備、攝像機(jī)支架軸承、牽引車、長度計(jì)算器等主要設(shè)備構(gòu)成。在CCTV檢測(cè)前，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行清洗，清除內(nèi)部污垢。管道清洗通常由高壓清洗車進(jìn)行。CCTV檢查作業(yè)通常從上游檢查窨井到下游檢查窨井進(jìn)行。當(dāng)管道中的污水超過管道直徑的20%時(shí)，通常需要對(duì)管道進(jìn)行封堵并抽水。

4.4 CCTV檢測(cè)的評(píng)估

結(jié)構(gòu)缺陷和功能缺陷是無壓排水管道缺陷的2大分類。結(jié)構(gòu)檢查主要檢查管道結(jié)構(gòu)的完好程度，功能缺陷檢查主要檢查管道的暢通情況。每個(gè)缺陷類別和代碼可以按照相關(guān)的規(guī)則來表示。排水管道結(jié)構(gòu)及功能狀況評(píng)估分別如表2、表3所示。

表2 排水管道結(jié)構(gòu)狀況評(píng)估

表3 排水管道功能狀況評(píng)估

5 安全保證措施

1)嚴(yán)格執(zhí)行安全技術(shù)交底，按照安全技術(shù)規(guī)程施工，杜絕各種違章指揮、違章作業(yè)的發(fā)生。

2)加強(qiáng)對(duì)管理人員的安全考核制度，提高安全意識(shí)，避免違規(guī)行為。

3)檢測(cè)穿越其施工范圍內(nèi)的道路、溝槽等危險(xiǎn)源部位，必須設(shè)置護(hù)欄和警示標(biāo)志。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備專職安全員維持。

4)電氣必須一機(jī)一閘，嚴(yán)格接地，接零并安裝漏電保護(hù)裝置，維修水泵等部件須切斷電源再進(jìn)行維修，嚴(yán)格禁止帶電工作，并由專門的人員負(fù)責(zé)看管。

5)上下溝槽應(yīng)采用梯子，梯子應(yīng)堅(jiān)固、穩(wěn)定。

6)檢測(cè)井內(nèi)水位時(shí)，要注意上下井的安全。

6 試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)注意的事項(xiàng)

1)閉水試驗(yàn)作為污水管網(wǎng)工程總體質(zhì)量檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)之一，必須給予足夠的重視。滲流質(zhì)量關(guān)系到施工過程中的各個(gè)工序。

2)在試驗(yàn)前加強(qiáng)各檢驗(yàn)井和管道連接的全面檢查和維修。

3)檢測(cè)合格后，在全線管道完工前將堵塞的管口打開，避免隱患。

4)試驗(yàn)過程中，如發(fā)生大面積滲水或滲漏，應(yīng)及時(shí)將管道中的水排出處理，對(duì)滲水處進(jìn)行處理，當(dāng)處理強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)重新灌水直至合格。

7 結(jié)語

城市排水管道功能性試驗(yàn)檢測(cè)直接影響排水管道的質(zhì)量和預(yù)防安全事故的發(fā)生，施工過程中按要求進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)是保證質(zhì)量安全的關(guān)鍵所在，更是給工程后期竣工驗(yàn)收和運(yùn)行鋪墊了基礎(chǔ)。經(jīng)采取上述方法，在管道施工完后通過試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的滲水點(diǎn)和缺陷及時(shí)地進(jìn)行了修復(fù)，避免了后期造成質(zhì)量和安全隱患，修復(fù)后均符合相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。