李建濤
(深圳市光明區(qū)水務局,廣東 深圳 518000)
項目建設內(nèi)容包括公明核心片區(qū)及白花社區(qū)總面積約49.1 km2的廠站管網(wǎng)、城中村、工業(yè)區(qū)及小區(qū)存量管網(wǎng)、市政排水管網(wǎng)、暗涵及河道等以全面測繪、檢測及提質(zhì)增效為目標,一是根據(jù)管網(wǎng)測繪、檢測成果進行系統(tǒng)性評估,提出管網(wǎng)整治及修復方案;二是對存量的廠站升級改造;三是結(jié)合評估結(jié)果,補充修正并錄入光明智慧水務系統(tǒng)GIS數(shù)據(jù),具體包括:管網(wǎng)缺陷評估、管網(wǎng)整治修復工程、暗涵修復升級改造、泵站升級改造工程,提供測繪管線數(shù)據(jù)錄入智慧水務系統(tǒng)。
本工程范圍內(nèi)大量存量管道高水位運行、管道內(nèi)部缺陷隱患點多,錯漏接等問題也依然存在,加上長期以來排水管理工作比較粗放,未抓住核心問題管養(yǎng),導致雨污混流,系統(tǒng)混亂。經(jīng)梳理,現(xiàn)狀管網(wǎng)系統(tǒng)主要存在以下方面問題:
(1)存量排水管網(wǎng)“家底”不清。存量排水管網(wǎng)建設主體多元,經(jīng)多次梳理僅核定了長度,雖由水務部門統(tǒng)一管理,但具體負責管養(yǎng)單位時常更換,絕大多數(shù)管網(wǎng)缺乏定位、高程、管徑、坡度等信息,至今仍未全面實現(xiàn)信息化管理。
(2)存量管網(wǎng)系統(tǒng)性差。據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示,公明核心片區(qū)及白花社區(qū)在管排水管線總長不足500 km,實際建成長度遠超在管數(shù)量,個別路段還出現(xiàn)多條相同功能排水管線,也有管線屬性定義不清,周邊個體排水戶意識不強,私接亂接現(xiàn)象較普遍,導致雨污混流,排水系統(tǒng)混亂。
(3)前期工程存在空白。在市政管網(wǎng)測繪階段,結(jié)合所收集已建及在建工程資料,梳理分析發(fā)現(xiàn)在管的市政存量管道仍有檢測空白,沒有完整管道的“體檢報告”,還有部分道路由于歷史原因(如拆遷、斷頭路等)造成市政管網(wǎng)未納管卻投入運行。
(4)管養(yǎng)缺失。由于城中村及排水小區(qū)大部分未納管,物業(yè)或社區(qū)專業(yè)能力參差不齊,統(tǒng)一納管是未來趨勢,利于管網(wǎng)健康發(fā)展。急需掌握管網(wǎng)長度、運行狀況等基本信息,通過排水系統(tǒng)運行工況評估指導下一步的清疏、養(yǎng)護工作,為委托運營測算費用提供依據(jù)。
項目根據(jù)項目治理范圍及管養(yǎng)單位提供的在管管網(wǎng)基本數(shù)據(jù),結(jié)合收集已建及在建工程資料,開展多輪深入的調(diào)研工作,隨著存量管網(wǎng)測繪及檢測的深入,逐步梳理完善管網(wǎng)系統(tǒng),并明確缺陷隱患治理方案。
2.1.1 管網(wǎng)檢測方法
根據(jù)測繪資料對存量管網(wǎng)進行管網(wǎng)內(nèi)窺檢測,檢測原則:明溝、邊溝不進行檢測,可直接通過測繪數(shù)據(jù)及現(xiàn)場判斷;管徑≤150 mm,因管徑較小,基本不進行檢測,但如該管為重要通道,可視情況進行檢測;管徑≤300 mm,采用QV進行檢測,管徑>300 mm,具備CCTV檢測條件的采用CCTV進行檢測,否則采用QV進行檢測[1-3]。
檢測存量管網(wǎng)的功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷,為設計對管網(wǎng)的評估提供基礎資料。根據(jù)管網(wǎng)測繪、檢測資料、市政管網(wǎng)圖及新建管網(wǎng)竣工圖資料對管網(wǎng)進行系統(tǒng)性評估,原則上,針對斷頭管、并排管、廢棄管、無管區(qū)域全面梳理并歸類處理,做到小區(qū)域系統(tǒng)完善,雨污錯接點、內(nèi)澇隱患點全面解決[4]。
2.1.2 管網(wǎng)安全評估方法
具體評估內(nèi)容包括:
(1)針對管網(wǎng)系統(tǒng)完整情況的分析評估。
(2)分析排水系統(tǒng)的完整性,鑒別廢棄管網(wǎng)。
(3)廠區(qū)雨污水主管道系統(tǒng)滿足過流量要求的分析,從而達到排水功能的分析評估。
(4)結(jié)合檢查出的管道缺陷情況,對管道本身排水能力的分析評估。
清淤疏浚工程目的是對現(xiàn)狀排水管及支管干管進行清淤,消除管道淤積、堵塞等不良運行狀況,使管道發(fā)揮其最大功效。清淤措施:絞車清淤法、水沖清淤法、吸泥車清淤法、高壓水射流清淤法及人工清淤法等,清淤對象是排水系統(tǒng)的干支管網(wǎng),底泥需進行無害化處理,統(tǒng)一運送至光明區(qū)底泥處理廠處置。
管網(wǎng)清淤不僅要按照既定的施工程序完成清淤施工任務,其輔助工作較為繁多,除井蓋揭開后的消毒、通風、氣體檢測、施工段隔離、施工導排外,為能準確進行結(jié)算,需由參建各方一起對淤泥厚度進行聯(lián)測記錄簽字確認、并對現(xiàn)場泥樣進行取樣送檢留底、經(jīng)清淤完成后,進行CCTV(或者QV)等成像性檢測,形成管道的缺陷評估資料,為下一階段的修復治理提供基礎性依據(jù)資料。清淤施工大致流程如下:施工準備(包括管道淤積方量確認、取部分泥樣進行見證送檢等)→交通疏解→開啟井蓋通風及消毒→有毒有害氣體、含氧量檢測→封堵、導流→降水、排水→吸污、管道(暗涵)清淤疏通→清理檢查井→管壁(暗涵側(cè)壁)沖洗→場地清理→檢測形成評估資料→清淤工序驗收[5]。
本項目基本采用高壓射水+人工輔助疏通方式對管道進行清淤,高壓清洗車進行管道內(nèi)淤泥沖擊、稀釋,用吸污車將兩檢查井內(nèi)淤泥抽吸干凈,兩檢查井剩余少量的淤泥向井室內(nèi)用高壓水槍沖擊井底淤泥,再一次進行稀釋,然后進行抽吸完畢,運送進行處理。
管網(wǎng)整治工程包括管網(wǎng)完善工程、隱患修復工程、構(gòu)件修復工程等3類工程。管網(wǎng)完善工程主要包括雨水管接污水管、污水管接雨水管、大管接小管、斷頭管等問題整改;隱患修復工程:評估后管道自身按缺陷類型可分為16類缺陷(其中功能性缺陷類型6類,結(jié)構(gòu)性缺陷類型10類),而不同的缺陷隱患點分為四個等級,結(jié)合16類缺陷、四個等級分別采取觀測(納入計劃修復項)、局部內(nèi)襯修復、管道基層加固、整體修復技術(墊襯法、短管內(nèi)襯)等措施[5];構(gòu)件修復工程,主要對存在問題的排水設施如檢查井、連接件等的更換或修復。
根據(jù)工程經(jīng)驗及本工程特性,紫外光原位固化法、不銹鋼快速鎖法、局部樹脂固化法具有較成熟的施工工藝,修復效果好且對周圍環(huán)境影響較小,大多存量管道的修復采用以上的修復工藝進行非開挖修復,而開挖修復主要在原管道路由的基礎上開展。
據(jù)收集正本清源、雨污分流、管網(wǎng)全普查等資料,首先針對工程區(qū)域內(nèi)所有暗涵進行梳理,形成作戰(zhàn)圖表。梳理時按照暗涵范圍及名稱,保持前后統(tǒng)一,方便識別。經(jīng)梳理,共有133條暗涵需要進行勘察設計工作。
3.1.1 暗涵檢測方法
暗涵測量工作主要內(nèi)容是對暗涵的平面位置、高程、埋深、走向、規(guī)格測量。工作方法主要為:在通風良好、無安全風險的情況下才采用人工測量的方式進行暗涵測量。暗涵內(nèi)部檢測主要為缺陷檢測、質(zhì)量檢測。其中缺陷檢測采用管涵智能檢測系統(tǒng),質(zhì)量檢測采用地質(zhì)雷達方法。
管涵智能檢測系統(tǒng)是基于載體與多傳感器數(shù)據(jù)融合的智能檢測系統(tǒng),可獲得暗涵及排水口準確位置、視頻、圖像等成果數(shù)據(jù)[6]。水深大于30 cm,且水位不宜高于大部分排口管底高程的暗涵。采用特制的船舶,移動檢測設備,如圖1所示。進行檢測工作,結(jié)合實時差分定位設備(RTK)、全站儀測距技術,可獲取清晰的暗涵內(nèi)影像資料,應用分析軟件,進行暗涵排口位置精確定位、功能性、結(jié)構(gòu)性缺陷評估。
圖1 智能暗涵檢測系統(tǒng)(溯源機器人)設備
在檢測時,檢測人員通過地面控制站對檢測船進行實時操縱,對暗涵和排口的基本尺寸、排口、缺陷、定位、淤積、污染源等信息進行綜合采集。
智能管涵檢測系統(tǒng)核心優(yōu)勢:無須人員下涵,最大限度保障人員安全;無須封堵、導排,減少對排水系統(tǒng)影響;檢測效率高,可檢測300~500 m/日。
圖2 地質(zhì)雷達工作原理圖
地質(zhì)雷達法是依據(jù)地下介質(zhì)界面對電磁波的反射同相軸的連續(xù)性進行判斷,數(shù)據(jù)利用德國的Reflexw軟件進行數(shù)據(jù)處理成圖。其處理流程如下:數(shù)據(jù)解編→剔除直流漂移→靜校正→增益控制(突出深部信號)→抽取平均道→一維帶通濾波→滑動平均→輸出時間剖面圖→根據(jù)速度分析進行時深轉(zhuǎn)換。
3.1.2 暗涵評估方法
暗涵檢測評估主要包括:
(1)暗涵測量,確定暗涵的平面位置、高程、埋深、走向、規(guī)格空間結(jié)構(gòu)信息;
(2)暗涵缺陷與隱患檢測,查明暗涵內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性缺陷、功能性缺陷、墻體質(zhì)量、強度的檢測;
(3)暗涵安全評估,對暗涵過流能力安全評估、結(jié)構(gòu)安全與耐久性安全評估、運行維護設施安全評估。
暗涵安全評估是以獲取子單元安全指標為目的布置檢測工作,包括過流能力安全評估、結(jié)構(gòu)安全評估、運行維護設施安全評估。
根據(jù)《深圳市排水暗涵安全檢測與評估》(指南)進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集,完成對應子單元安全指標的評估,而暗涵總體安全評估與分級應按評估單元中過流能力、結(jié)構(gòu)安全等安全評估等級中的最不利等級確定。
暗涵清淤方案與管網(wǎng)清淤雷同,主要采用高壓射水+人工輔助疏通方式對暗涵進行清淤,高壓射水清洗車由管道系統(tǒng)、清洗車系統(tǒng)、和噴頭工具組成[7]。利用高壓水泵抽取清洗車內(nèi)的凈水,通過高壓軟管將水壓向高壓噴頭,利用噴頭尾部的噴射孔噴射高壓水產(chǎn)生反作用力而使噴頭帶動軟管向前行進[7]。高壓水噴頭邊前進邊對管壁淤泥污物進行沖洗,再利用吸污車將封堵管段內(nèi)被沖洗出來的污水抽至吸污車罐體內(nèi)。也有較大的暗涵可下機械或人工直接進入清淤。
大部分暗涵修建年代久遠,頂部已成為城市主要交通道路,經(jīng)過長時間車輛通行及河道內(nèi)部水體侵蝕,部分箱涵頂部結(jié)構(gòu)混凝土保護層脫落,鋼筋外露,銹蝕嚴重,側(cè)墻石塊松動,影響結(jié)構(gòu)安全,亟須進行箱涵加固、修復。
目前針對混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕破壞的修復方法主要有物理方法、電化學方法及緩蝕劑修復方法,各方法特征如下:
(1)物理方法是最直接的修復方法,將混凝土結(jié)構(gòu)損傷部位進行破除,替換性能降低的鋼筋,回補質(zhì)量好的混凝土,該方法安全有效,應用廣泛,修復流程如圖3。
圖3 混凝土結(jié)構(gòu)物理修復流程
(2)電化學方法是利用陰陽離子的運行及相互反應,形成新的保護層,阻隔有害離子的侵蝕,該方法可有效應對鋼筋腐蝕問題,但對腐蝕程度大、存在混凝土脫落的結(jié)構(gòu)作用有限,目前多處于研究階段,工程應用較少。
(3)緩蝕劑修復技術(防腐修復)是用化學腐蝕劑來延緩混凝土侵蝕,在電廠、化工廠和制造廠中廣泛應用。采用此化學物處理硬化的混凝土可以延長混凝土結(jié)構(gòu)壽命,降低維護費用,延緩或終結(jié)腐蝕,對混凝土干擾小。
根據(jù)暗涵化渠道結(jié)構(gòu)檢測成果,箱涵結(jié)構(gòu)存在混凝土脫落,部分鋼筋銹蝕嚴重,采用電化學方法結(jié)構(gòu)修復作用有限。因此,本次暗涵化河道混凝土結(jié)構(gòu)修復首先采用物理方法,將破損的混凝土進行拆除置換,修復混凝土結(jié)構(gòu)強度損失,其次采用緩蝕劑修復技術,對箱涵內(nèi)表面進行防護,阻止有害介質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)侵蝕。
根據(jù)暗涵缺陷統(tǒng)計,暗涵混凝土結(jié)構(gòu)缺陷主要分布在頂板及側(cè)墻位置,大部分呈現(xiàn)鋼筋銹蝕、外露,混凝土保護層脫落,墻體垮塌變形、滲漏、裂縫等,輕微隱患混凝土結(jié)構(gòu)修補厚度一般在15 cm,中等及嚴重結(jié)構(gòu)隱患修補厚度一般在30 cm左右,優(yōu)先用非開挖修復,也考慮局部開挖后拆除重建,受上部交通影響,本次結(jié)構(gòu)修復僅對鋼筋除銹,并鑿除破損混凝土進行補強處理。暗涵混凝土結(jié)構(gòu)修復宜采用混凝土材料。
根據(jù)結(jié)構(gòu)損壞程度,本次暗涵針對輕微隱患部位、中等與嚴重隱患部位及局部嚴重隱患部位分別采用不同方案進行結(jié)構(gòu)修復。
輕微隱患結(jié)構(gòu)修復方案,漿砌石砌體砂漿流失、表層砌體會有局部滲漏,頂板局部有鋼筋裸露問題,局部結(jié)構(gòu)損傷情況如下圖4所示。應避免結(jié)構(gòu)損壞部位在腐蝕性水環(huán)境中繼續(xù)發(fā)展,影響結(jié)構(gòu)安全。
圖4 輕微隱患部位
輕微隱患結(jié)構(gòu)修復方案有:采用NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿修補;結(jié)構(gòu)底板及側(cè)墻鋼筋保護層脫落、表層混凝土侵蝕類:采用硅粉高強砂漿修補(抗壓強度≥30 MPa)[8]。
暗涵中等級嚴重隱患結(jié)構(gòu)損傷主要表現(xiàn)為:混凝土脫落鋼筋外露、局部混凝土松散脫落嚴重,需盡快進行修復[8],中等及嚴重隱患結(jié)構(gòu)損傷情況如下圖5所示。中等及嚴重隱患結(jié)構(gòu)修復方案:采用C30(P8)細石混凝土修補。
圖5 中等隱患部位
局部嚴重隱患結(jié)構(gòu)修復方案:采用C30(P8)細石混凝土修補。嚴重隱患結(jié)構(gòu)范圍鑿除混凝土,切除銹蝕鋼筋;隱患范圍混凝土處理時,應向主筋左右兩側(cè)邊墻各延伸50 cm,其他兩側(cè)各延伸不小于20 cm;新增同規(guī)格鋼筋與原鋼筋焊接。特別嚴重區(qū)域可考慮暗涵翻建。
本項目因水環(huán)境治理為系統(tǒng)性工程,建議加快管網(wǎng)完善、正本清源、河道綜合整治等前序水務工程項目的建設,在保證前序工程實施效果,加上對存量排水設施的提質(zhì)增效工程,后期應注重后續(xù)管網(wǎng)監(jiān)測運營管理,可有效達成治理目標。
存量排水設施提質(zhì)增效工程主要為排水管網(wǎng)的提升改造,以完善區(qū)域污水管道建設為主,對排水系統(tǒng)分單元實現(xiàn)達標改造。項目的邊界復雜,系統(tǒng)龐雜,任務繁重,具有點多、面廣、線長等特點,很多細項在實施過程中會與現(xiàn)場實際情況存在較大出入,在實施前需制定完善的設計變更流程,參建各方及相關管理部門應提前介入配。