賈永斌

（核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050000）

1 研究背景和意義

城市排水管道運行狀況檢測和評估是城市管理運營的重要內(nèi)容之一，是及時發(fā)現(xiàn)排水管道安全隱患的有效措施。傳統(tǒng)的探測排查只能夠解決地表上的病害問題，對于管道內(nèi)部的情況無法確認，通過管道檢測可以有效地發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部是否存在私接、錯接、管道破損等病害，隨著科技手段的發(fā)展，利用管道機器人對管道內(nèi)部進行檢測已經(jīng)得到了廣泛運用。

以往的排水管網(wǎng)管道缺陷檢測時，作業(yè)人員只能通過目測法觀察水位差或在無水情況下采用反光鏡法觀測管道內(nèi)部情況，通過疏通車沖洗來判斷管道運行情況。以往傳統(tǒng)檢測的方式方法，不僅不能直接檢測出管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷，而且功能性缺陷也不能直接反應(yīng)出來，盡管管道中確實存在缺陷，但是檢測信息也不能具體表現(xiàn)出來，以至于最后想要修復(fù)的時候，也只能通過開挖解決這種修復(fù)方式。而管道檢測機器人檢測技術(shù)的出現(xiàn)，已經(jīng)成為現(xiàn)在用于排水管網(wǎng)檢測過程中，非常有效的技術(shù)之一，此項技術(shù)不僅能具體判斷出管道中破裂、脫節(jié)、支管暗接、變形、滲漏、結(jié)垢、障礙物位置等缺陷，最大的優(yōu)勢是，絕大部分排水管道都適用自如，相對于傳統(tǒng)檢測技術(shù)而言，具有安全性高、圖像清晰、視頻資料可重復(fù)觀看等優(yōu)點，為城市排水管網(wǎng)管理提供了有力依據(jù)，并且可為非開挖修復(fù)的實現(xiàn)提供技術(shù)保障。

楊昊利用CCTV 檢測技術(shù)進行管道養(yǎng)護、道路修復(fù)等工作分析，為城市排水管道建設(shè)及管理提供依據(jù)[1]；曹淑上對CCTV 檢測技術(shù)用于新建排水管道竣工驗收的技術(shù)可行性進行對比分析，并對重慶市部分新建排水管道竣工驗收中引入CCTV 檢測技術(shù)，檢測結(jié)果作為缺陷修復(fù)和工程竣工驗收依據(jù)的相關(guān)經(jīng)驗和實例[2]。謝昌仁通過CCTV 技術(shù)對比了四個不同國家或地區(qū)的排水管道評估標準，并結(jié)合泰州實際情況，制定了泰州市市政排水管道CCTV 檢測評估標準[3]。但是，CCTV 檢測技術(shù)在地下管線“控源截污”中的研究甚少。

2 數(shù)據(jù)獲取

2.1 項目概括

無錫市某小區(qū)污水管線總長約5.21km，本工程主要是為查明地下管網(wǎng)雨污混接、分流不徹底，污水管道中存在的結(jié)構(gòu)缺陷、功能缺陷、封堵管等問題。本工程采用疏通車 1 臺，吸污泵 1 臺，管道機器人（CCTV）1 臺套，內(nèi)窺攝像系統(tǒng)（QV）1 臺套。

2.2 技術(shù)要求

2.2.1 管道檢測

在進行管道檢測前應(yīng)先做疏通清洗，使管道內(nèi)壁無污泥或雜物覆蓋。

2.2.2 管道缺陷分類、名稱、代碼、等級及環(huán)向位置表示。

（1）結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷，名稱、代碼、等級和對應(yīng)的分值見表1。

表1 缺陷等級分類表

（2）缺陷環(huán)向位置表示法

采用4 位阿拉伯數(shù)字按順時針方向表示起止描述缺陷具體位置。

圖1 缺陷時鐘描述示意圖

3 管道檢測及數(shù)據(jù)后處理

3.1 管道檢測

（1）清淤疏通

為檢測時管道內(nèi)的暢通以及管壁四周不能有淤泥或遮擋物，否則錄制的視頻影像內(nèi)業(yè)判讀。

圖2 管道檢測流程圖

（2）封堵抽水

疏通結(jié)束后為了能夠及時作業(yè)，管道內(nèi)水位較高時需要對管道進行封堵，清除管道內(nèi)的淤泥以及積水，一般的方法是采用充氣橡膠氣囊進行封堵。

（3）通風

檢測前需要通風，一是為了防止井內(nèi)有H2S、SO2、CO、可燃性氣體等，二是防止疏通清洗時管道內(nèi)產(chǎn)生的霧氣導致拍攝影像不清晰。

（4）管道檢測

小車放入井口后，線纜盤需要把線收緊，把電纜計數(shù)器歸零，如果是連續(xù)管道，也可以設(shè)置成上一管道結(jié)束時的里程作為起點，保證錄像的延續(xù)性。

根據(jù)需要控制錄像的攝制、暫停、終止，必要時對管道情況進行拍照。在拍攝過程中，對管道進行適當?shù)奈谋拘詷俗R說明。

（5）設(shè)備回收

檢測結(jié)束后，對爬行車進行回收，回收裝置有手動收線和電動收線裝置，回收過程中注意保持速度以及小車在管道中的姿態(tài)，避免翻車。

表2 管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級評定對照表

表3 管段功能性缺陷等級評定對照表

圖3 管道缺陷及屬性

表4 檢測結(jié)論

3.2 檢測數(shù)據(jù)的后處理

3.2.1 管道結(jié)構(gòu)性狀況評估

（1）結(jié)構(gòu)性缺陷F 計算公式。

式中：F 為管段結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)；Smax為管段損壞狀況參數(shù)，管段結(jié)構(gòu)性缺陷中損壞最嚴重處的分值；S 為管段損壞狀況參數(shù)，按缺陷點數(shù)計算的平均分值[3]。

（2）管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級（見表2）

3.2.2 管道功能性狀況評估

（1）管段功能性缺陷計算公式

式中：G 為管段功能性缺陷參數(shù)；Y（Ymax）為管段運行狀況參數(shù)（Ymax為功能性缺陷中最嚴重處的分值；Y 為按缺陷點數(shù)計算的平均分值）。

續(xù)表4

（2）管段功能性缺陷等級（見表3）

3.2.3 管道缺陷圖片匯總

根據(jù)檢測影像數(shù)據(jù)進行缺陷判讀整理，如圖3 所示。

3.2.4 修復(fù)和養(yǎng)護建議

根據(jù)計算得出的管段修復(fù)和養(yǎng)護指數(shù)，依據(jù)判斷標準，對不同級別（共4 級）給出對應(yīng)的修復(fù)建議（不修復(fù)、應(yīng)作修復(fù)計劃、應(yīng)盡快修復(fù)、應(yīng)立即修復(fù)）和養(yǎng)護建議（沒有需處理的缺陷、宜安排處理計劃、應(yīng)盡快處理、應(yīng)立即處理）。

3.3 檢測結(jié)論（見表4）

4 作業(yè)過程中難點分析及處理方法

4.1 關(guān)鍵難點

排水管網(wǎng)檢測工程的難點主要在于兩方面，一是在小區(qū)內(nèi)道路或市政路上施工，容易造成交通擁堵且安全風險極大；二是管道基本運行多年，往往存在淤積嚴重、管道變形、存在大量垃圾、積水嚴重沒過管口等情況。將這兩方面問題解決好，機器人能夠順利在管道內(nèi)爬行，檢測工作就容易多了。另外，隨著國家對環(huán)保的重視，工作現(xiàn)場產(chǎn)生的垃圾污物的處理和淤泥外運工作越來越困難。

4.2 解決辦法

（1）為確保街道內(nèi)車輛及人員的安全，保持道路通暢，采取分段臨時封閉施工、上下班高峰期間停止施工檢測和對特別繁忙路段夜間施工等措施，盡量保持道路通暢；打開的檢查井用擋板或圍欄進行圍護，做好安全方面事項。

（2）對于管道內(nèi)存在斷墻等不能通過的管段，采取兩頭對接的檢測方式檢測。

（3）井口垃圾，用污水處理車現(xiàn)場固水分離，垃圾裝袋，污水排回井內(nèi)，避免現(xiàn)場污染。

（4）清出的淤泥用吸污車吸入車內(nèi)水箱，全程封閉運至指定地點，避免撒漏。

5 結(jié)論

（1）通過CCTV 技術(shù)對無錫市某區(qū)域地下管線進行檢測，該區(qū)域結(jié)構(gòu)性缺陷總數(shù)量為73 處，其中缺陷等級Ⅰ級結(jié)構(gòu)狀況基本不受影響，但具有潛在變壞的可能總數(shù)為15 處；缺陷等級II 級具有變壞的趨勢23 處；III、IV管線缺陷比較嚴重并存在重大缺陷數(shù)量分別為18、17處。

（2）管道功能性狀況缺陷總數(shù)量為43 處，其中缺陷等級Ⅰ級有輕微影響，管道運行基本不受影響總數(shù)量11處；II 級管道過流有一定的受阻，運行受影響不大總數(shù)量為19 處；III 級管道過流受阻比較嚴重，運行受到明顯影響總數(shù)量為13 處。

（3）管道運行多年難免會有缺陷，同時，污水管道破損滲漏對環(huán)境造成的污染也極為嚴重，通過地下管網(wǎng)檢測可以有效的發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部病害，為后續(xù)施工整改工作提供技術(shù)支持，提高居民幸福感，改善居住環(huán)境。