■ 連 峰 翟午琛 劉 治 張廣龍 李乾龍
山東省工程建設標準《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》(DB37/T5107-2018,備案號J14193-2018,以下簡稱“山東規(guī)程”)已于2018年3月9日發(fā)布,2018年6月1日實施。
自20世紀50年代以來,隨著排水管道檢測技術的發(fā)展,國外在排水管道技術狀況檢測與評估標準制定方面做了大量工作。其中,英國WRC(水務研究中心)標準、丹麥標準和日本標準具有一定代表性。英國水研究中心(WRC)于1980年頒布了《排水管道狀況分類手冊》,1993年該手冊又發(fā)行了第三版,增補了內(nèi)容。該手冊將管道內(nèi)部狀況分為結構性缺陷、功能性缺陷、建造性缺陷和特殊原因造成的缺陷。在CCTV檢測中需要特別關注的是結構性缺陷和功能性缺陷。該手冊將結構性缺陷分為管身裂痕、管身裂縫、脫節(jié)、接頭位移、管身斷裂、管身穿孔、管身坍塌、管身破損、砂漿脫落、管身變形、磚塊位移、磚塊遺失共12項;將功能性缺陷分為樹根侵入、滲水、結垢、堆積物、堵塞、起伏蛇行共6項。除了管道狀況的判讀標準,英國WRC還提供了管道狀況評估分級方法。評估分級的方法是:根據(jù)管道檢測視頻錄像,對管道內(nèi)各種缺陷進行評價,并給予一定的分值,最后統(tǒng)計整段管道的總分值,得出管道狀況的最終評價結果。依據(jù)管道評價結果,可以準確了解管道內(nèi)部狀況,并決定是否在近期內(nèi)需要養(yǎng)護或修復。由于功能性缺陷大部分可以在管道清洗中消除,故評估分級主要針對管道結構性缺陷。依據(jù)排水管道結構缺陷判讀標準,對管道結構狀況分5級進行評估,以確定管道修復的優(yōu)先次序。
丹麥將管道缺陷分為結構性缺陷、功能性缺陷及特殊構造。結構性缺陷主要有裂縫/斷裂、腐蝕/侵蝕、變形、接頭錯口、脫節(jié)、橡皮圈松脫,共6項;功能性缺陷主要有樹根侵入、滲入、沉淀、沉積、洼水和障礙物,共6項。兩大類缺陷共12項。丹麥標準制定管道修復計劃的方法主要是計算修復指數(shù)。根據(jù)修復指數(shù)的大小將管道進行分類,然后決定哪些管道需要修復。丹麥標準考慮了管道重要性和地區(qū)重要性等因素,是較為合理的。
日本于2003年12月頒布了《下水道電視攝像調查規(guī)范(方案)》,該規(guī)范將管道狀況分為破損、腐蝕、裂縫、錯位、起伏蜿蜒、灰漿沾著、漏水、支管突出、油脂附著、樹根插入共10項,每種損壞等級分為A、B、C 3個等級。一些下水道團體或公司也開發(fā)了自己的檢測標準。例如日本下水道事業(yè)團技術開發(fā)部收集統(tǒng)計了日本13處大都市的下水道管道損壞程度的判定方法,并編寫了《下水道管道設施更新手冊調查》(1994年)。調查發(fā)現(xiàn)各都市判定方法不一。另外,日本下水道協(xié)會編制《下水道設施維護管理計算要領—管道設施編》(1993年),針對污水下水道管道缺陷判定基準,分為管道破損、管道腐蝕、管道龜裂、接頭破損、起伏蛇行、附著物、浸入水、支管突出及樹根侵入等因素,依不同狀況分3級進行評定。
上海市在我國的管道檢測、管道判讀和評價標準的制定方面起步比較早。其中較多參考了丹麥和英國WRC的評分方法。上海方法將管道評估分為結構性狀況評估和功能性狀況評估,定義了各類缺陷等級權重,提出養(yǎng)護指數(shù)和修復指數(shù),是國內(nèi)地方標準管道評估方法體系的雛形。2009年上海市質量技術監(jiān)督局發(fā)布了《排水管道電視和聲納檢測評估技術規(guī)程》DB31/T444-2009,這是國內(nèi)首部排水管道內(nèi)窺檢測評估技術規(guī)程,它的出臺直接推動了我國排水管道檢測技術的廣泛應用和快速發(fā)展。
廣州市在管道檢測和評價標準的制定方面起步較晚,但其在上海市標準的基礎上結合廣州市實際情況,制定了《廣州市公共排水管道電視和聲納檢測評估技術規(guī)程》。規(guī)程在管道修復指數(shù)的計算公式中考慮了化糞池的影響。
行業(yè)標準《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》CJJ181-2012于2012年7月19日發(fā)布,2012年12月1日實施。該規(guī)程吸收了國內(nèi)外相關標準的優(yōu)點,并結合各地工程經(jīng)驗編制而成。重點突出CCTV、聲納和管道潛望鏡的檢測方法,對傳統(tǒng)檢測方法僅作原則性規(guī)定。其評估方法是基于上海市和廣州市標準改進提出的。
隨著國內(nèi)排水管道檢測業(yè)務需求的增加,越來越多的檢測機構進入了這一行業(yè)。不同機構檢測水平差別較大,同樣的管道,不同機構的檢測結果和評估結論存在較大差別,需要規(guī)范檢測技術。另外,南北不同地區(qū)的管道因水文地質條件差異而出現(xiàn)不同缺陷,同樣的缺陷對不同管材、不同接口型式影響也不同,管道周邊環(huán)境變化對管道的影響及風險評估也日益成為業(yè)內(nèi)關注問題,亟待提出相應對策。由于現(xiàn)有標準在上述技術環(huán)節(jié)上的不完善,很難對管道的技術現(xiàn)狀進行全面合理的評估和滿足實際工程需要。2013年6月8日,住房城鄉(xiāng)建設部發(fā)布清查排水設施的技術導則《城市排水防澇設施普查數(shù)據(jù)采集與管理技術導則(試行)》。該導則指出,排水防澇設施普查的方法、檢測評估等應符合《城鎮(zhèn)管渠與泵站維護技術規(guī)程》CJJ 68、《城市地下管線探測技術規(guī)程》CJJ 61、《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》CJJ 181等規(guī)定,但這些規(guī)程主要是規(guī)定了管道檢測工作的一般原則和常規(guī)方法,并不完全適用于各地實際情況,所納入的檢測方法和評估方法也不能完全滿足工程實際需要。
因此,為加強山東省城鎮(zhèn)排水管道設施檢測管理,規(guī)范檢測技術,保證檢測質量,統(tǒng)一評估標準并突出地域特點,為山東城鎮(zhèn)排水規(guī)劃、設計、施工、維護、搶險以及建設和管理提供科學準確的技術資料和決策依據(jù),需要組織技術力量編制山東省地方規(guī)程。
本規(guī)程的主要技術內(nèi)容分為:1.總則。2.術語和符號。3.基本規(guī)定。4.管道潛望鏡檢測。5.電法測漏儀檢測。6.電視檢測。7.聲吶檢測。8.傳統(tǒng)方法檢查。9.地質雷達檢測。10.管道狀況綜合評估。11.檢查井和雨水口檢查。12.成果資料。附錄。本規(guī)程適用于山東省城鎮(zhèn)排水管道及其附屬構筑物的檢測與評估以及城市地下綜合管廊、海綿城市建設、城市防澇設施普查、黑臭水體治理及控源截污項目中排水管道的檢測與評估。
與行標、上海、廣東等地方標準相比,山東規(guī)程在檢測方法、評估方法等方面均有新的突破,主要內(nèi)容如下:
1.對檢測單位的檢測能力提出了具體規(guī)定。
2.在管道檢測內(nèi)容規(guī)定中增加了管道周邊土體病害狀況檢測。
3.對管道潛望鏡、電視檢測、聲吶檢測等檢測方法適用范圍進行了明確,檢測設備主要技術指標要求有所提高,體現(xiàn)了行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。
4.增加了電法測漏儀檢測方法,為滿管條件下進行檢測增加一種新手段。
5.增加了探地雷達檢測方法,補充了管道外土體病害的檢測手段。
6.提出管道狀況綜合評估方法,即管道狀況綜合評估應包括管道結構性狀況評估、管道功能性狀況評估、管道周邊環(huán)境狀況評估3個方面內(nèi)容,更全面地反映了管道技術狀況。
1.在管道檢測內(nèi)容規(guī)定中增加了管道周邊土體病害狀況檢測并規(guī)定了檢測周期??紤]到近年來因排水管道滲漏引發(fā)的路面塌陷事故越來越多,造成了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失,排水管道與周邊土體環(huán)境的相互影響成為行業(yè)內(nèi)比較關注的問題,特別是對于柔性管材來講,其受力機理受埋設環(huán)境影響更大。從預防的角度講,將管道周邊土體病害狀況檢測列為管道檢測內(nèi)容更有利于全面地反映管道技術狀況,防患于未然。
2.增加了電法測漏和地質雷達兩種檢測方法。電法測漏儀檢測是通過測量兩個電極與大地之間構成的回路電流的變化來判定管道滲漏位置的方法,一般用于非金屬管道或包有絕緣材料的金屬管道。電法測漏儀由主機、電纜盤、探頭三部分構成,探頭置于管道內(nèi)部連續(xù)移動,通過實時采集監(jiān)測電流值的曲線變化來分析定位管道漏點。其工作原理為:管道內(nèi)壁為絕緣材料,對電流來說表現(xiàn)為高阻抗,管道內(nèi)的水和埋設管道的大地為低阻抗。當電法測漏儀工作時,探頭在管道內(nèi)勻速前進。當管道內(nèi)壁完好時,接地電極和探頭電極之間的電阻很大,電流很??;當管道內(nèi)壁存在缺陷時,電極之間存在低阻抗通路,電極之間的電流因此增加。
電法測漏儀工作原理
電法測漏儀檢測的必要條件是管道內(nèi)應有足夠的水深,管道漏點檢測的范圍即為充滿水體的部分,300mm的水深是設備淹沒在水下的最低要求。被檢測管道應為非金屬管道或包有絕緣材料的金屬管道,管道內(nèi)壁材料對電流來說應表現(xiàn)為高阻抗,非金屬管或者包有絕緣材料的金屬管道都應是電的不良導體,在管道結構狀況完好的情況下保證電流值在較低的區(qū)間范圍內(nèi)。電法測漏儀檢測的結果僅可作為管道初步評估的依據(jù)。
地質雷達(GPR)是通過雷達天線發(fā)射高頻電磁脈沖來探測地下目標體。雷達發(fā)射的脈沖遇到地下各種界面產(chǎn)生反射,返回到地面被雷達接收機接收。反射界面可以是地下空洞頂面、土巖分界面、人工物體或者任何其它具有介電性對比特性的界面。雷達信號通過貼近地表的天線傳遞到地面,發(fā)射天線或另一個單獨的接收天線都可以接收到反射信號。圖形記錄器會對接收的信號進行處理,然后顯示出來。由于天線(或者天線對)沿著表面移動,所以圖形記錄器顯示結果為截面記錄或地面雷達圖像。由于在地質雷達相對多大數(shù)土層物質表現(xiàn)短波長,所以對界面和獨立目標體的分辨率極佳。然而由于在土層中信號衰減很快,穿透深度很少超過20m。目前國內(nèi)各單位多采用地質雷達法對管道周邊土體病害進行檢測,有一定的工程經(jīng)驗積累,對病害圖像解讀及評估相對來說比較成熟,因此本規(guī)程采用地質雷達法作為管道周邊土體病害的主要檢測方法。
3.考慮管道結構及接口類型影響,對管道結構性狀況評估方法進行改進。在行業(yè)標準《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》CJJ181中,管道修復指數(shù)的計算方法是在參考上海標準和國外相關標準基礎上提出的,此計算方法中綜合考慮了管道的管徑、周邊土質和位置等重要性,相對來說比較全面,但近十年來由于施工方法和管道材料等發(fā)生了巨大變化,管道結構狀況的影響因素除考慮土質和位置外,還應考慮管道類型、基礎形式、接口形式等因素。在評估管道缺陷時需要對管道類型、接口形式及基礎形式等進行了解。因此在管段修復指數(shù)計算公式中引入管道結構影響參數(shù)和管道接口類型影響參數(shù)??紤]到原計算公式中土質影響參數(shù)中實際上已包含了管道結構和接口類型的影響,故對原公式的改進也是基于土質影響參數(shù)進行的,即管道結構影響參數(shù)取值和接口類型影響取值是在土質影響參數(shù)上乘以相應系數(shù)而得,土質影響參數(shù)、管道結構影響參數(shù)、接口類型影響參數(shù)權重均隨之調整為0.05。這樣處理安全度不低于原計算方法,且考慮因素更全面,方法也較為簡便。
4.增加了管道周邊環(huán)境狀況評估方法。管道周邊土體病害是指土體中存在的土質疏松、空洞、富水異常等構造性缺陷。這些土體病害往往與管道自身缺陷并存且有所關聯(lián)。管道周邊土體病害狀況受多種因素影響,每種因素的影響程度不一,較為復雜,故對于管道土體病害分值采用了多因素加權法進行計算。并經(jīng)由專家探討打分,結合工程經(jīng)驗,確定土體病害因素分值及權重。如表1所示。
表1 土體病害代碼、分值計算及等級劃分
管段的土體病害密度與管段周邊土體病害分值的平均值R配套使用。平均值R表示土體病害的嚴重程度,病害密度表示土體病害量的程度。
管道周邊土體病害等級的評定應符合表2的規(guī)定。管道周邊土體病害類型評估可按表3確定。
表2 管段周邊土體病害等級評定
表3 管段周邊土體病害類型評估
管段的環(huán)境指數(shù)是在確定管段周邊土體病害等級后,再綜合管道自身、管道重要性與環(huán)境因素,表示周邊土體環(huán)境對管段運行安全影響程度的指標。
表4 管段環(huán)境等級劃分
環(huán)境指數(shù)是制定管道周邊土體病害處置計劃的依據(jù)。影響排水管道的安全狀態(tài)因素有很多,如:管材、接口形式、埋設方法、同一斷面管道數(shù)量和距離、地面活荷載情況、周邊土體病害、病害區(qū)域大小、病害區(qū)域和管道的距離等等。上述因素可以大體歸納為管道運行環(huán)境、管道自身技術狀態(tài)、管道周邊土體病害狀況和周邊土體病害與管道的相對位置等4大影響方面。環(huán)境指數(shù)計算式綜合考慮了以上4個影響方面的因素。
管道周邊土體病害影響因素多,其分值計算采用了多因素加權法,對于管道運行環(huán)境等其他影響方面,則考慮了主要影響因素,這樣處理的優(yōu)點在于一方面突出了主項,簡化評估計算過程;另一方面也與管道結構性評估、功能性評估形式上保持統(tǒng)一。
結合山東省工程建設標準《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》DB37/T5107-2018的發(fā)布實施,分析國內(nèi)外排水管道檢測與評估技術標準的發(fā)展歷程,介紹了山東規(guī)程的編制背景、編制工作、主要內(nèi)容、適用范圍及主要特點。同以往國內(nèi)各類規(guī)程相比,本規(guī)程首次納入電法測漏儀檢測和地質雷達檢測兩種檢測方法;改進了管道結構性狀況評估方法;增加了管道周邊土體狀況評估的相關內(nèi)容,提出環(huán)境指數(shù)這一評估排水管道外部風險的指標。綜合管道內(nèi)外技術狀況檢測評估,形成了基于修復指數(shù)、養(yǎng)護指數(shù)、環(huán)境指數(shù)三個評價指標的綜合評估方法體系。