賈永斌

（核工業(yè)航測(cè)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(yùn)行狀況檢測(cè)和評(píng)估是城市管理運(yùn)營(yíng)的重要內(nèi)容之一，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水管道安全隱患的有效措施。傳統(tǒng)的探測(cè)排查只能夠解決地表上的病害問(wèn)題，對(duì)于管道內(nèi)部的情況無(wú)法確認(rèn)，通過(guò)管道檢測(cè)可以有效地發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部是否存在私接、錯(cuò)接、管道破損等病害，隨著科技手段的發(fā)展，利用管道機(jī)器人對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。

以往的排水管網(wǎng)管道缺陷檢測(cè)時(shí)，作業(yè)人員只能通過(guò)目測(cè)法觀察水位差或在無(wú)水情況下采用反光鏡法觀測(cè)管道內(nèi)部情況，通過(guò)疏通車(chē)沖洗來(lái)判斷管道運(yùn)行情況。以往傳統(tǒng)檢測(cè)的方式方法，不僅不能直接檢測(cè)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(lái)，盡管管道中確實(shí)存在缺陷，但是檢測(cè)信息也不能具體表現(xiàn)出來(lái)，以至于最后想要修復(fù)的時(shí)候，也只能通過(guò)開(kāi)挖解決這種修復(fù)方式。而管道檢測(cè)機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，已經(jīng)成為現(xiàn)在用于排水管網(wǎng)檢測(cè)過(guò)程中，非常有效的技術(shù)之一，此項(xiàng)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(shì)是，絕大部分排水管道都適用自如，相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)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(diǎn)，為城市排水管網(wǎng)管理提供了有力依據(jù)，并且可為非開(kāi)挖修復(fù)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)保障。

楊昊利用CCTV 檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行管道養(yǎng)護(hù)、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(duì)CCTV 檢測(cè)技術(shù)用于新建排水管道竣工驗(yàn)收的技術(shù)可行性進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)重慶市部分新建排水管道竣工驗(yàn)收中引入CCTV 檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)結(jié)果作為缺陷修復(fù)和工程竣工驗(yàn)收依據(jù)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例[2]。謝昌仁通過(guò)CCTV 技術(shù)對(duì)比了四個(gè)不同國(guó)家或地區(qū)的排水管道評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合泰州實(shí)際情況，制定了泰州市市政排水管道CCTV 檢測(cè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[3]。但是，CCTV 檢測(cè)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(xiàng)目概括

無(wú)錫市某小區(qū)污水管線總長(zhǎng)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(wèn)題。本工程采用疏通車(chē) 1 臺(tái)，吸污泵 1 臺(tái)，管道機(jī)器人（CCTV）1 臺(tái)套，內(nèi)窺攝像系統(tǒng)（QV）1 臺(tái)套。

2.2 技術(shù)要求

2.2.1 管道檢測(cè)

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

2.2.2 管道缺陷分類(lèi)、名稱、代碼、等級(jí)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(jí)和對(duì)應(yīng)的分值見(jiàn)表1。

表1 缺陷等級(jí)分類(lèi)表

（2）缺陷環(huán)向位置表示法

采用4 位阿拉伯?dāng)?shù)字按順時(shí)針?lè)较虮硎酒鹬姑枋鋈毕菥唧w位置。

圖1 缺陷時(shí)鐘描述示意圖

3 管道檢測(cè)及數(shù)據(jù)后處理

3.1 管道檢測(cè)

（1）清淤疏通

為檢測(cè)時(shí)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(cè)流程圖

（2）封堵抽水

疏通結(jié)束后為了能夠及時(shí)作業(yè)，管道內(nèi)水位較高時(shí)需要對(duì)管道進(jìn)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(jìn)行封堵。

（3）通風(fēng)

檢測(cè)前需要通風(fēng)，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(shí)管道內(nèi)產(chǎn)生的霧氣導(dǎo)致拍攝影像不清晰。

（4）管道檢測(cè)

小車(chē)放入井口后，線纜盤(pán)需要把線收緊，把電纜計(jì)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(shí)的里程作為起點(diǎn)，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(shí)對(duì)管道情況進(jìn)行拍照。在拍攝過(guò)程中，對(duì)管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈谋拘詷?biāo)識(shí)說(shuō)明。

（5）設(shè)備回收

檢測(cè)結(jié)束后，對(duì)爬行車(chē)進(jìn)行回收，回收裝置有手動(dòng)收線和電動(dòng)收線裝置，回收過(guò)程中注意保持速度以及小車(chē)在管道中的姿態(tài)，避免翻車(chē)。

表2 管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級(jí)評(píng)定對(duì)照表

表3 管段功能性缺陷等級(jí)評(píng)定對(duì)照表

圖3 管道缺陷及屬性

表4 檢測(cè)結(jié)論

3.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)的后處理

3.2.1 管道結(jié)構(gòu)性狀況評(píng)估

（1）結(jié)構(gòu)性缺陷F 計(jì)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(yán)重處的分值；S 為管段損壞狀況參數(shù)，按缺陷點(diǎn)數(shù)計(jì)算的平均分值[3]。

（2）管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級(jí)（見(jiàn)表2）

3.2.2 管道功能性狀況評(píng)估

（1）管段功能性缺陷計(jì)算公式

式中：G 為管段功能性缺陷參數(shù)；Y（Ymax）為管段運(yùn)行狀況參數(shù)（Ymax為功能性缺陷中最嚴(yán)重處的分值；Y 為按缺陷點(diǎn)數(shù)計(jì)算的平均分值）。

續(xù)表4

（2）管段功能性缺陷等級(jí)（見(jiàn)表3）

3.2.3 管道缺陷圖片匯總

根據(jù)檢測(cè)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷判讀整理，如圖3 所示。

3.2.4 修復(fù)和養(yǎng)護(hù)建議

根據(jù)計(jì)算得出的管段修復(fù)和養(yǎng)護(hù)指數(shù)，依據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同級(jí)別（共4 級(jí)）給出對(duì)應(yīng)的修復(fù)建議（不修復(fù)、應(yīng)作修復(fù)計(jì)劃、應(yīng)盡快修復(fù)、應(yīng)立即修復(fù)）和養(yǎng)護(hù)建議（沒(méi)有需處理的缺陷、宜安排處理計(jì)劃、應(yīng)盡快處理、應(yīng)立即處理）。

3.3 檢測(cè)結(jié)論（見(jiàn)表4）

4 作業(yè)過(guò)程中難點(diǎn)分析及處理方法

4.1 關(guān)鍵難點(diǎn)

排水管網(wǎng)檢測(cè)工程的難點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)極大；二是管道基本運(yùn)行多年，往往存在淤積嚴(yán)重、管道變形、存在大量垃圾、積水嚴(yán)重沒(méi)過(guò)管口等情況。將這兩方面問(wèn)題解決好，機(jī)器人能夠順利在管道內(nèi)爬行，檢測(cè)工作就容易多了。另外，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，工作現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾污物的處理和淤泥外運(yùn)工作越來(lái)越困難。

4.2 解決辦法

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

（2）對(duì)于管道內(nèi)存在斷墻等不能通過(guò)的管段，采取兩頭對(duì)接的檢測(cè)方式檢測(cè)。

（3）井口垃圾，用污水處理車(chē)現(xiàn)場(chǎng)固水分離，垃圾裝袋，污水排回井內(nèi)，避免現(xiàn)場(chǎng)污染。

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

5 結(jié)論

（1）通過(guò)CCTV 技術(shù)對(duì)無(wú)錫市某區(qū)域地下管線進(jìn)行檢測(cè)，該區(qū)域結(jié)構(gòu)性缺陷總數(shù)量為73 處，其中缺陷等級(jí)Ⅰ級(jí)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(jí)II 級(jí)具有變壞的趨勢(shì)23 處；III、IV管線缺陷比較嚴(yán)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(jí)Ⅰ級(jí)有輕微影響，管道運(yùn)行基本不受影響總數(shù)量11處；II 級(jí)管道過(guò)流有一定的受阻，運(yùn)行受影響不大總數(shù)量為19 處；III 級(jí)管道過(guò)流受阻比較嚴(yán)重，運(yùn)行受到明顯影響總數(shù)量為13 處。

（3）管道運(yùn)行多年難免會(huì)有缺陷，同時(shí)，污水管道破損滲漏對(duì)環(huán)境造成的污染也極為嚴(yán)重，通過(guò)地下管網(wǎng)檢測(cè)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。