雨污水管網(wǎng)清淤工程中高壓管道清洗噴頭的選擇及應(yīng)用

王 凱 劉錦國 李 放 李小榮

（1.中交一航局生態(tài)工程有限公司，廣東深圳 518000；2.中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇島 066000；3.中交一航局生態(tài)工程有限公司，廣東深圳 518000）

1 現(xiàn)狀主要高壓管道清洗噴頭種類介紹

清洗吸污車主要依托于高壓水射流對管內(nèi)淤積物進行沖洗，以達到清淤效果。水射流的射出形式極大程度依賴于清洗噴頭[1-2]。

（1）常規(guī)噴頭。高壓清洗車1～10號噴頭：高壓清洗車通常一根管道要配備好多種噴頭，該噴頭功能也各不一樣，有下水管道中前進沖洗噴頭，后退倒沖噴頭等，一般是10個備用更換。分1號噴頭、2號噴頭、3號噴頭一直到10號噴頭。10號噴頭為沖洗路面噴頭。具體來說，1～4號為管道疏通（穿透、破碎、攪拌堵塞物）；5～6號為管道清洗（進一步攪拌、破碎、沖刷堵塞物）；7～9號為管道清潔（沖洗并將堵塞物帶到下游沉井去）；10號直噴頭為作業(yè)場地以及其他表面清洗用。

除了直噴頭以外，每個噴頭都有向后的6個噴射孔（一邊穿透、破碎、攪拌堵塞物，一邊推動噴頭和耐高壓水管前進），其中2、3、5、8號還有一個前噴孔（穿刺堵塞物并作為導引孔）。1～4號壓力較大，噴射孔徑為Φ1.8～2.2 mm；5～6號壓力不大，噴射孔徑為Φ2.2、2.5 mm；7～9號壓力較小，噴射孔徑為Φ3 mm。1號噴頭噴射角為（噴射角決定管道直徑以及推進力和清潔度）25°、2號35°、3號40°、4號45°、5～6號40°、7號40°、8～9號45°。

（2）清洗噴頭。適合于全方位清洗管道，特別適合小管徑管道。借助于噴頭的輕便、適合弧形管道的結(jié)構(gòu)特點，所以也可用于清洗復雜、有問題的管道。噴頭材質(zhì)為特種鋼，不生銹，高耐磨。

（3）水雷噴頭。特別適合于清洗管道中及管底的沉積物（如沙子、礫石、污垢等），適合于噴頭需要強大推進力的管道。噴頭材質(zhì)為特種硬化不銹鋼，噴嘴可更換。

（4）帝王噴頭。具有兩個不同的噴射角度。因此特別適合于管道的最佳全方位清洗，威力強悍。

（5）蘭博噴頭。蘭博噴頭專門用于完全堵塞、有堅硬淤塞的下水道。多棱角的噴頭前方噴射和鉆頭同時集于一體。鉆頭尖深深鉆入堵塞物之中，水流沖開堵塞物并將其向后沖走。噴頭始終在管道中間部位作業(yè)，所以也能用于有接頭錯位的管道。鉆頭和噴嘴可更換，噴頭采用鋼材質(zhì)，耐磨性極強。

（6）彩虹噴頭。彩虹噴頭具有兩層噴嘴和不同的噴射角度。不但加速了噴頭的推進速度，還特別適合于管道的底部淤泥清洗和拖出，威力強悍。

（7）悟空噴頭。悟空噴頭是利用水流的離心作用和反作用力的推動作用，使噴頭邊噴水邊旋轉(zhuǎn)。前端的高壓水流形成交叉，對管道截面積上的污垢進行類似沖擊鉆一樣的旋切和剝離，高效清除下水管道中各種污物、堅硬污垢。

（8）銑刀噴頭。銑刀噴頭是在悟空噴頭的基礎(chǔ)上增加了銑刀頭部，加強了噴頭的穿透性，可以應(yīng)對管道中大部分的障礙物。

（9）振動噴頭。震動噴頭是通過噴頭的上下震動，使得管道上的頑固附著物脫落特別適用于清除頑固、堅硬污垢。

（10）山竹噴頭。山竹噴頭高效清除下水管道中各種沉積污物、堅硬污垢，如水堿、水泥淤積、樹根等。配有適合各種管徑的鏈條，借助于鏈條進行清理堅硬污垢，鏈條可以在銑頭工作的同時自動磨銳。是配合中等功率泵的理想銑頭。

（11）寶蓮噴頭。寶蓮噴頭專門解決管道內(nèi)硬化沉積物、管道突起物及植物根部等疏通問題。噴頭配備大型強力旋轉(zhuǎn)切割盤，可根據(jù)不同堵塞物更換多種形式的刀頭，后置合金鏈條更可拋光管壁。是目前針對管道內(nèi)頑固堵塞物清理的最佳清洗方案。

（12）船型噴頭。船型噴頭其扁平的身形更利于在管道內(nèi)淤積物表面前進，密集強勁的噴頭可以將管底淤泥全部帶出，對底部淤泥清洗效果極佳。

（13）管底噴頭。與傳統(tǒng)的清洗噴頭相比，管底清洗噴頭的清洗效果超級顯著。通過水流在噴頭之內(nèi)最佳的轉(zhuǎn)向，不但沒有使水流減速，反而使全部水能毫無損失用于清洗工作之中。該噴頭也可用于清洗槽溝。

（14）天鴿噴頭。天鴿噴頭是一款新型自旋轉(zhuǎn)管道清洗噴頭，頭部采用大角度高速旋轉(zhuǎn)清洗頭，可最大清洗直徑1.2 m管道內(nèi)壁，尾部采用多孔后噴頭保證其足夠的推進力及排污能力。相比傳統(tǒng)固定式清洗噴頭，清洗效率提高1倍以上，同時節(jié)約能耗50%以上，是今后節(jié)能高效清洗管道的必備產(chǎn)品。

2 工程概況及清淤過程中遇到的管道功能性缺陷問題

光明區(qū)存量排水設(shè)施提質(zhì)增效工程范圍為深圳光明區(qū)光明水質(zhì)凈化廠服務(wù)范圍內(nèi)，涉及廠站配套管網(wǎng)5 km，7條茅洲河一級支流河道測繪38 km，城中村排水管網(wǎng)349 km，工業(yè)區(qū)及小區(qū)存量管網(wǎng)1 773 km，暗渠、暗涵43 km。項目部主要負責對工程范圍的管道和暗涵進行清淤工作（包含管道封堵、井下抽水、淤泥運輸及處置等工作），并配合測繪評估的外業(yè)工作。

該項目清淤施工的主要目的是給管道檢測工作創(chuàng)造條件，為CCTV機器人在管道中前進掃除障礙，并不需要將范圍內(nèi)所有的管道功能性缺陷問題徹底解決；所以本項目的清淤工法采用高壓水射流清淤法。在清淤施工過程中，遇到的常規(guī)高壓清洗噴頭難以解決的管道功能性缺陷問題大致可歸為以下幾類：

（1）管道淤積堵死。此種管道問題大多數(shù)是由于管道內(nèi)部泥沙沉積極多，達到滿管或幾乎滿管狀態(tài)。此種情況下，傳統(tǒng)清淤噴頭在清洗過程中遭受了極大的淤泥阻力，幾乎無法鉆入淤泥，更別提清洗管道。

（2）管道內(nèi)油污淤積。管內(nèi)淤積物主要為油脂類污物，混合淤泥風干后附著在管壁上。此類污物干燥后硬度高，普通清洗噴頭力度不足，無法將其擊散，清洗效率極其低下。

（3）管道頂部板結(jié)油污。管道頂部板結(jié)有頑固污垢，一般管道清洗，清洗噴頭由于自重貼著管底進退，水流也主要沖洗了管道底部，對于頂部的污垢清洗力有限。

（4）管道底部板結(jié)混凝土、工業(yè)區(qū)廢膠等。多見于工業(yè)區(qū)內(nèi)，主要是由工業(yè)區(qū)內(nèi)偷排偷倒工業(yè)廢品所導致。由于混凝土、廢膠等板結(jié)在管道底部，十分堅硬，一般清洗噴頭的水流根本無法將其擊碎，很難清洗干凈此類管道。

（5）管道內(nèi)樹根。由于樹根的韌性及頑固性，一般的清洗噴頭水流無法切斷其樹根，目前此種問題解決難度高。

（6）管道內(nèi)有磚塊、混凝土塊。此種管道問題較為常見，主要是建筑垃圾被帶入管道內(nèi)部所造成的管道於堵。目前采用的解決方法是多次沖洗，直到水流將異物帶出管道。但效率極低且廢水量很大，極大程度縮短了作業(yè)車輛的單次作業(yè)時間。

（7）管道內(nèi)塌陷。此種管道問題主要是由于管道受到的地面擠壓超出了自身的承載極限，故管道出現(xiàn)破裂、斷裂現(xiàn)象，致使管道內(nèi)部堵死或者部分堵死。該情況下，由于清洗噴頭是貼著管底前進的，在碰到此類后障礙后完全無法前進，極大影響了清淤的效率。

（8）管道內(nèi)有墻封堵。此種管道問題大都是由于城中村、小區(qū)及工業(yè)區(qū)內(nèi)偷接亂排人員所砌筑。管道內(nèi)直接被一堵磚墻堵死，常規(guī)清洗噴頭無法穿過封堵墻，影響了清淤效率。

（9）管道變徑（由大變小、由小變大）。此種管道問題是目前很難解決的一種問題。當管道直徑由大變小時，常規(guī)清洗噴頭在清洗過程中，前進至變徑處便會被卡在直徑差的交界處。由于噴頭受自身重力因素影響，無法“跳上”這一臺階。當管道直徑由小變大時，噴頭前進并不會受到阻礙，但當噴頭到達另一端井口，開始往回帶淤積物時，大多淤積物都會被卡在變徑處的臺階處，影響管道清洗的質(zhì)量。

3 對各類管道功能性缺陷問題的清洗噴頭適配方案

（1）管道淤積堵死。當淤積泥沙不是過多時可采用水雷噴頭，既保證了穿透性，又保證了清洗效率；當淤積泥沙過多時，先采用蘭博噴頭對淤積物進行穿刺，清洗出一條通道，后根據(jù)管徑換用帝王噴頭或其他清洗噴頭進行清洗。

（2）管道內(nèi)油污淤積。淤積油污采用悟空噴頭，其旋轉(zhuǎn)的水射流可像沖擊鉆般旋切剝離附著污物。比較嚴重時，悟空噴頭穿透性不足，選用銑刀噴頭進行清洗。

（3）管道頂部板結(jié)油污。應(yīng)對頂部板結(jié)污垢，優(yōu)先選用悟空噴頭。當固結(jié)污物十分頑固，悟空噴頭效果不理想時，換選震動噴頭，通過其振動性將污垢敲擊下來。

（4）管道底部板結(jié)混凝土、工業(yè)區(qū)廢膠等。選用振動噴頭，通過噴頭的錘擊擊碎板結(jié)物，再通過水射流沖洗至檢查井口。

（5）管道內(nèi)樹根。選用銑刀噴頭進行清洗。當樹根纏繞在管道頂部時通過山竹噴頭進行疏通。

（6）管道內(nèi)有磚塊、混凝土塊。使用山竹噴頭、寶蓮噴頭進行疏通。優(yōu)先選用山竹噴頭，當山竹噴頭力度不足時換用寶蓮噴頭。

（7）管道內(nèi)塌陷。使用銑刀噴頭，通過噴頭前端銑刀部分穿過塌陷障礙段，并往復多次完成管道的基本疏通。此方法治標不治本，后期仍需管道修復已完成管網(wǎng)性能的恢復。

（8）管道內(nèi)有墻封堵。使用寶蓮噴頭，通過噴頭前端的銑刀盤，將障礙墻打磨切削，直至穿透已完成管道疏通清洗的任務(wù)。

（9）管道變徑（由大變小、有小變大）。使用振動噴頭，借助其彈跳性越過管道口徑突變所造成的斷崖式障礙。

4 結(jié)語

本項目工程范圍內(nèi)排水管網(wǎng)環(huán)境條件復雜多樣，加之管道建設(shè)的年限長短不一、管道材質(zhì)各異、管徑多樣等因素，在清淤施工的過程中遇到了管道結(jié)構(gòu)性缺陷問題和管段功能性缺陷問題。本工程主要解決的是范圍內(nèi)的管道功能性缺陷問題，探索出一套針對各類不同的管道結(jié)構(gòu)性缺陷問題，均有一系列解決措施的系統(tǒng)清淤方案。該套方案主要是通過施工過程中對高壓清洗噴頭的精準選擇，輔助配套的操作工法，能以最經(jīng)濟、快捷的清淤方案去解決，為今后類似項目在實操層面提供了參考。