城市地下排水管道缺陷檢測(cè)與修復(fù)

韓慶玲

摘 要：城市地下排水管道，屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施，匯集了城市污水、雨水以及工業(yè)廢水。提高其循環(huán)利用率，對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要作用。地下排水管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，類(lèi)型多樣，無(wú)法精準(zhǔn)辨認(rèn)隱患類(lèi)型與去除病害。而對(duì)排水管道檢測(cè)不僅關(guān)系到管道評(píng)估，更是進(jìn)行管道修復(fù)不可缺少的前提，通過(guò)合理地檢測(cè)手段能夠確保排水管道正常排水。對(duì)城市地下排水管道常見(jiàn)缺陷、產(chǎn)生原因、檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入分析，為管道缺陷修復(fù)提供參考依據(jù)，針對(duì)不同類(lèi)型缺陷提出合理的修復(fù)方案。

關(guān)鍵詞：城市地下排水管道；缺陷檢測(cè)；缺陷修復(fù)；非開(kāi)挖修復(fù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU992.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）06-0093-03

1 城市地下排水管典型缺陷

1.1 沉積

城市地下排水管道中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地面泥沙、生活與工業(yè)垃圾等。這些沉淀物基本屬于固體堆積，會(huì)在管道底部呈現(xiàn)坡?tīng)钔黄?，沉積的嚴(yán)重程度一般會(huì)根據(jù)沉積物厚度來(lái)判別。管道底部沉積會(huì)造成水流阻塞，削減過(guò)流斷面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成城市積水內(nèi)澇。

1.2 浮渣

排水管道中漂浮物能夠隨著水流移動(dòng)，在某一點(diǎn)聚集堵塞。浮渣與沉積物相比，厚度要薄許多，浮在水面，一般會(huì)呈面狀，并且以泡沫形態(tài)存在，易被識(shí)別。

1.3 結(jié)垢

結(jié)垢一般是管道內(nèi)壁上部附著的固體沉淀物，排水管道內(nèi)部由于易被含腐蝕性的污水腐蝕，其內(nèi)壁壁面會(huì)凹凸不平。一般結(jié)垢有硬質(zhì)與軟質(zhì)兩種，硬質(zhì)結(jié)垢相比于軟質(zhì)結(jié)垢，對(duì)排水效果影響更大。

結(jié)垢雖然主要分布在管內(nèi)側(cè)壁與管道底部，但是絕大多數(shù)在側(cè)壁，凹凸分布不均，有著非常明顯的麻面特點(diǎn)，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)呈現(xiàn)絮狀，非常容易識(shí)別。隨著時(shí)間的推移結(jié)垢會(huì)使得排水管道的過(guò)水?dāng)嗝娌粩嗫s小，嚴(yán)重影響排水效果。

1.4 樹(shù)根

有些城市綠化建設(shè)在規(guī)劃之初沒(méi)有深入考慮地表情況，造成靠近管道的樹(shù)根會(huì)沿著其接口，延伸進(jìn)排水管道內(nèi)部生長(zhǎng)。此外，地面的樹(shù)枝也可能被風(fēng)或者水流帶進(jìn)管道內(nèi)。隨著時(shí)間的推移，樹(shù)枝慢慢積累造成管道堵塞，致使管道排水不暢，嚴(yán)重時(shí)造成管道坍塌。

1.5 障礙物

排水管道施工時(shí)極易出現(xiàn)施工管理不嚴(yán)，導(dǎo)致固體垃圾、樹(shù)枝等障礙物進(jìn)入管道中，阻礙管道排水，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管道破裂塌陷。這類(lèi)障礙物一般體積較大、比較明顯，如木板、廢棄物等，一般堆積在管道底部，凹凸不平，容易識(shí)別。

1.6 支管暗接、異物穿入

支管暗接一般為同屬性的排水支管，若未經(jīng)檢查井直接側(cè)向接入主管，會(huì)影響排水管的過(guò)流斷面。異物穿入主要是非管網(wǎng)附屬設(shè)施物體直接透過(guò)管壁穿入管內(nèi)，而穿入異物則直接削弱過(guò)水?dāng)嗝妫茐墓艿澜Y(jié)構(gòu)，影響排水效果。

1.7 材料脫落、破裂

在地下排水管道的承載力無(wú)法承受管外荷載時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)材料脫落、破裂等危害。管道破裂是日積月累的過(guò)程，當(dāng)外部荷載超過(guò)管道本身承載力，最開(kāi)始管道外壁會(huì)有細(xì)小裂痕，隨著承載壓力一點(diǎn)點(diǎn)變大，管道的承載力逐漸下降，裂痕明顯，管壁破裂，管道內(nèi)部同時(shí)伴有材料脫落情況。隨著管道外部荷載進(jìn)一步增大，管道承載力嚴(yán)重下降，管壁材料脫落大量，管道破裂嚴(yán)重。這不僅嚴(yán)重影響排水效能，影響管道使用壽命，甚至發(fā)展成路面下陷或坍塌，給道路交通和安全造成危害。

1.8 錯(cuò)口、起伏、變形

排水管道也易出現(xiàn)管道錯(cuò)口、管道起伏和管道變形的問(wèn)題。管道錯(cuò)口為管道接口處兩個(gè)管口產(chǎn)生橫向偏差，管口偏出管壁越多，管道錯(cuò)口越嚴(yán)重。管道起伏為由于接口位置偏移，導(dǎo)致管道豎向位置發(fā)生變化，使得管道偏離設(shè)計(jì)高度。排水管道在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到外部因素影響，管道超過(guò)本身可承受的外力負(fù)荷，管道主體結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)變形。

2 城市地下排水管道缺陷類(lèi)型

市政排水管道缺陷一般分為功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷。功能性缺陷主要影響排水效能，比如沉積、浮渣、結(jié)垢、樹(shù)根、障礙物等。結(jié)構(gòu)性缺陷不僅影響排水效能，同時(shí)嚴(yán)重影響管道使用壽命。比如，破裂、變形、錯(cuò)口、起伏、支管暗接、異物穿入、滲漏、脫節(jié)、材料脫落等。

3 城市地下排水管道缺陷產(chǎn)生原因

3.1 未按規(guī)范施工及施工管理不嚴(yán)

下管前，應(yīng)嚴(yán)格按照管材管件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其逐節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)。若管材管件外觀質(zhì)量不合格仍進(jìn)行敷設(shè)，在使用中則容易出現(xiàn)裂縫或滲漏。此外，若排水管的管徑較大，由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線不準(zhǔn)確，安裝時(shí)接口處容易出現(xiàn)錯(cuò)口，導(dǎo)致管道使用前即出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。

有些溝槽施工時(shí)未采取適當(dāng)?shù)呐潘胧?，?dǎo)致溝槽積水，基土擾動(dòng)，出現(xiàn)浮管現(xiàn)象。溝槽開(kāi)挖施工環(huán)境普遍較差，若施工時(shí)管道基礎(chǔ)未嚴(yán)格按圖施工，可能會(huì)造成溝槽的基礎(chǔ)層出現(xiàn)不規(guī)則的沉降，引發(fā)管道缺陷問(wèn)題。管道施工時(shí)若沒(méi)有采取避免管道上浮的安全措施，管線布置完成后將出現(xiàn)管道上浮。施工撤場(chǎng)時(shí)，若建筑垃圾未清理干凈將造成遺留。

3.2 養(yǎng)護(hù)不善

管道使用過(guò)程中，根據(jù)規(guī)定[1]，排水管道應(yīng)定期進(jìn)行清通養(yǎng)護(hù)，管道允許積泥深度小于管徑的1/5。當(dāng)管道積泥大于管徑的20%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行清通。當(dāng)管道清通養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，極易出現(xiàn)沉積、障礙物、結(jié)垢、浮渣等功能性缺陷。

3.3 地面荷載發(fā)生變化

在管道使用過(guò)程中，地面荷載發(fā)生變化，管道基礎(chǔ)沉降、管周土體變形及土體流失等引起的土體對(duì)管道約束作用下降，均會(huì)導(dǎo)致管道出現(xiàn)缺陷。

3.4 管道防腐措施不到位

具體包括：球墨鑄鐵管、鋼筋混凝土管等管材用作污水管道時(shí)，出廠前未按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行內(nèi)外防腐；或防腐內(nèi)容不滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)范要求。

4 城市地下排水管道檢測(cè)技術(shù)

4.1 CCTV檢測(cè)

CCTV檢測(cè)是當(dāng)前常用的管道缺陷檢測(cè)方法，適用管徑范圍為DN150～DN4000 mm，單次檢測(cè)距離可達(dá)120～3000 m。

CCTV檢測(cè)主要是通過(guò)承載攝像頭的機(jī)器人進(jìn)入管道內(nèi)部收集相關(guān)信息，把詳細(xì)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?。技術(shù)人員對(duì)管道狀態(tài)信息進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析，以此評(píng)估管道缺陷。CCTV能夠檢測(cè)管道的接口和材料，其檢測(cè)與地理信息和管理系統(tǒng)直接相連，可以幫助技術(shù)人員全面分析排水管道的整體狀況。

該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在雨水管道和污水管道中，能夠精準(zhǔn)地識(shí)別出管道是否出現(xiàn)破裂、滲漏、錯(cuò)口以及管內(nèi)泥沙和材料脫落等缺陷。不過(guò)這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于管壁以及排水管道附近土壤完整性收集能力較低，無(wú)法檢測(cè)被泥漿覆蓋的管道區(qū)域。CCTV檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)的成像能力與評(píng)估精準(zhǔn)度主要受攝像技術(shù)影響。

4.2 探地雷達(dá)法

探地雷達(dá)是在電磁波之上進(jìn)行傳播的技術(shù)，它的電磁波將會(huì)以寬帶短脈沖的方式向地面直接發(fā)送。探地雷達(dá)法能夠通過(guò)分析雷達(dá)信號(hào)，確定排水管道所在的位置。探底雷達(dá)法對(duì)地質(zhì)條件有一定要求，這種方法要求排水管道周?chē)耐寥赖刭|(zhì)對(duì)電磁波有滲透性。

雷達(dá)作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)⑴潘艿乐兴嬖诘碾[藏問(wèn)題檢測(cè)出來(lái)。除此之外，雷達(dá)技術(shù)還可以對(duì)排水管道周?chē)耐寥肋M(jìn)行檢測(cè)，來(lái)分析排水管道有無(wú)塌陷的隱患。雷達(dá)技術(shù)還能夠?qū)艿纼?nèi)是否出現(xiàn)破裂進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，對(duì)于磚砌排水管道以及小口徑排水管道都非常適用。

4.3 超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)一般是利用高頻短波超聲脈沖對(duì)排水管道進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)艿朗欠翊嬖谌毕葑隹茖W(xué)分析，且缺陷形狀也能夠在反射波的作用下有效評(píng)估。但是超聲波檢測(cè)的結(jié)果容易受到被測(cè)物表面是否光滑的影響，若被測(cè)物表面不夠光滑，其反射波呈減弱情況。在利用超聲波做排水管道缺陷檢測(cè)時(shí)，一般會(huì)將其應(yīng)用到檢測(cè)沉積物方面。超聲波檢測(cè)還常用于管道焊接處，使用圓形掃描超聲對(duì)排水管道的內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)，可以檢測(cè)出管道是否存在堵塞以及破裂情況。

4.4 紅外熱成像

紅外熱成像技術(shù)主要是在紅外輻射源以及掃描儀的作用下，對(duì)排水管道的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)管道溫度來(lái)確認(rèn)管道是否存在缺陷。排水管道附近的土壤溫度有著一定的差異化，所以紅外輻射源需要和紅外探測(cè)器一起搭配使用。紅外熱成像是一種表面檢測(cè)技術(shù)，若排水管道的缺陷較多，其檢測(cè)效果將會(huì)受影響。紅外熱成像能夠檢測(cè)出管道內(nèi)部的裂縫缺陷。

4.5 激光檢測(cè)

這種技術(shù)主要包括激光全息、輪廓測(cè)量技術(shù)等。激光檢測(cè)能夠?qū)ε潘艿罀呙柚?，通過(guò)圖像方式來(lái)評(píng)估管道缺陷。在激光二極管、光學(xué)圖案的作用下獲取圖像，利用對(duì)光強(qiáng)度的記錄情況檢測(cè)管道的缺陷情況。全息投影能夠通過(guò)分析管道表面圖像來(lái)評(píng)估管道缺陷。激光檢測(cè)能夠精準(zhǔn)定位管道缺陷位置，并且可以準(zhǔn)確地識(shí)別出其缺陷類(lèi)型。激光檢測(cè)技術(shù)精準(zhǔn)度比較高且響應(yīng)快，因此常用于對(duì)管線分布與彎曲變化的檢測(cè)。

5 市政排水管道缺陷控制措施

5.1 規(guī)范施工

具體有以下兩點(diǎn)要求：①施工前對(duì)管材外觀嚴(yán)格檢查。②施工時(shí)嚴(yán)格按照施工相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，按圖施工，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)情況變化應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位協(xié)商處理。

5.2 加強(qiáng)管道日常養(yǎng)護(hù)

在管道使用過(guò)程中，管養(yǎng)單位應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求加強(qiáng)管道的運(yùn)行養(yǎng)護(hù)，防止管道出現(xiàn)嚴(yán)重的沉積、障礙物、結(jié)垢、浮渣等功能性缺陷，影響排水通暢。

5.3 管道防腐

球墨鑄鐵管用作污水管道時(shí)，管道防腐應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行GB/T26081-2010《污水用球墨鑄鐵管、管件和附件》有關(guān)要求[2]，內(nèi)防腐采用鋁酸鹽水泥涂層，外防腐涂層采用標(biāo)準(zhǔn)防腐涂層，外防腐終飾層涂料為瀝青涂料，出廠前完成防腐內(nèi)容并滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)范要求。鋼筋混凝土管道用作污水管道時(shí)，管道內(nèi)壁須進(jìn)行防腐處理。鋼筋混凝土污水管內(nèi)壁、鋼筋混凝土污水檢查井井壁內(nèi)側(cè)、頂板底面（包括梁）、底板上表面均采取防腐涂料涂面。

6 市政排水管道缺陷修復(fù)方案

6.1 開(kāi)挖修復(fù)

按照CJJ181-2012《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》[3]，以排水運(yùn)營(yíng)單位對(duì)于缺陷檢測(cè)結(jié)果和分級(jí)判定為依據(jù)。開(kāi)挖修復(fù)主要用于排水管線基礎(chǔ)破裂、管線坍塌、管線脫節(jié)口呈倒載式狀、管線接口錯(cuò)位＞5 cm、排水管發(fā)生明顯變形等結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。

6.2 非開(kāi)挖修復(fù)

非開(kāi)挖修補(bǔ)更適合用于管道的半結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)，因?yàn)榇藭r(shí)的管線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定、管道線形無(wú)明顯變形、管線壁體堅(jiān)硬而不酥化。根據(jù)CJJ181-2012《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》，缺陷密度小于0.1時(shí)采用局部修復(fù)，缺陷密度大于0.5時(shí)采用整體修復(fù)。局部修復(fù)方法分為點(diǎn)狀原位固化、不銹鋼雙脹環(huán)、不銹鋼快速鎖等。整體修復(fù)技術(shù)包括CIPP紫外光固化法、水泥基砂漿噴筑法等。

6.2.1 點(diǎn)狀原位固化法

點(diǎn)狀原位固化法是將纖維材料浸漬常溫固化樹(shù)脂固定在管道破裂處，通過(guò)將壓縮空氣注入，使纖維材料在管道內(nèi)壁緊密擠壓﹐固化成為新的管道內(nèi)襯。對(duì)于DN200～DN1500的鋼筋混凝土管、混凝土管及各種塑料管排水管道的半結(jié)構(gòu)性修復(fù)，點(diǎn)狀原位固化法更為適用，且作業(yè)時(shí)不應(yīng)有積水。

6.2.2 不銹鋼雙脹環(huán)技術(shù)

不銹鋼雙脹環(huán)技術(shù)是專(zhuān)用于大口徑管道錯(cuò)口、脫節(jié)、滲漏的一種非開(kāi)挖管道缺陷修復(fù)工藝技術(shù)。不銹鋼雙脹環(huán)技術(shù)通過(guò)專(zhuān)用液壓設(shè)備對(duì)不銹鋼脹環(huán)施加壓力，將特制高強(qiáng)度的密封止水帶安裝并固定在管道接口處，并使安裝壓力滿(mǎn)足管道運(yùn)行條件，進(jìn)而與連接點(diǎn)形成持久性、封閉性的軟連接，使排水管道的承壓能力恢復(fù)如初，確保管道能夠正常運(yùn)行。不銹鋼雙脹環(huán)法可應(yīng)用于直徑800～3000 mm的球墨鑄鐵管、鑄鐵管、混凝土管及鋼管的缺陷修復(fù)。此種修復(fù)工藝可依據(jù)實(shí)際狀況考慮與土體注漿法結(jié)合應(yīng)用。

6.2.3 不銹鋼快速鎖技術(shù)

對(duì)管徑為DN300～DN1800的排水管道缺陷進(jìn)行局部修復(fù)時(shí)，可以使用不銹鋼快速鎖技術(shù)，但這種技術(shù)不適合應(yīng)用于嚴(yán)重的變形和錯(cuò)口。DN600及以下的排水管道，快速鎖在安裝時(shí)應(yīng)該使用專(zhuān)用的氣囊，而DN800及以上的排水管道，宜通過(guò)多片式快速鎖結(jié)構(gòu)，以人工的方式進(jìn)行安裝。

6.2.4 CIPP紫外光固化法

CIPP紫外光固化法是通過(guò)專(zhuān)業(yè)人員和專(zhuān)用設(shè)備，將提前碾壓完成的玻璃鋼纖維材質(zhì)的軟管通過(guò)檢查井口，送入管道內(nèi)部破損處，經(jīng)過(guò)特殊工藝流程，對(duì)管道進(jìn)行整體修復(fù)。

首先，封堵管口兩端，將壓縮空氣注入內(nèi)襯管中。其次，通過(guò)紫外線車(chē)的自動(dòng)控制裝置，對(duì)內(nèi)襯管道進(jìn)行紫外光照射。最后，切除玻璃纖維管的兩端封口，管道恢復(fù)正常排水。

6.2.5 水泥基砂漿噴筑法

水泥基砂漿噴筑法是原位噴筑法的一種，采用離心或人工的方式，將專(zhuān)用修復(fù)水泥砂漿材料均勻的噴筑到待修復(fù)管道、檢查井、涵洞等地下構(gòu)筑物。

離心噴筑技術(shù)主要應(yīng)用于檢查井井壁部分，及對(duì)圓形管道DN300～DN300O的修復(fù)。人工噴筑技術(shù)主要應(yīng)用于人能夠進(jìn)入到的井底、井室和直徑800 mm及以上的排水管道、各種箱涵等的斷面形式的結(jié)構(gòu)修復(fù)。

7 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)城市地下排水管網(wǎng)建設(shè)愈加成熟，管道缺陷問(wèn)題越來(lái)越多，政府對(duì)市政排水管道的缺陷檢測(cè)與修復(fù)也更為關(guān)注。由于管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)在半結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)方面，相比開(kāi)挖修復(fù)有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于路面交通等影響較小，隨著非開(kāi)挖技術(shù)的快速發(fā)展以及檢測(cè)、管材材料的國(guó)產(chǎn)化，相信未來(lái)城市地下排水管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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