田錦虎，張 益 ，周書東 ，張彤煒 ，劉正剛，韓 笑 ，趙永濤

（1.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000；2.東莞市建筑科學(xué)研究所，廣東 東莞 523000）

0 引言

隨著社會發(fā)展，人民對環(huán)境的要求越來越高，水環(huán)境綜合整治和治理項目越來越多，原有的暗涵清淤項目也相應(yīng)大量增加?，F(xiàn)有暗涵清淤尤其是截面較小的管涵或箱涵清淤，主要是通過高壓水槍、水壓清淤噴頭等進(jìn)行清淤，每次清淤的效果不能實時進(jìn)行檢測，為保證清淤效果，往往需重復(fù)清淤多次（closed circuit television）。清淤結(jié)束后，清淤效果的檢測一般采用CCTV（closed circuit television）檢測設(shè)備，若檢測結(jié)果不達(dá)標(biāo)，不達(dá)標(biāo)位置需重新清淤，并再次進(jìn)行CCTV檢測，重復(fù)清淤及檢測直至全部達(dá)標(biāo)后，清淤工作才算完成，其清淤效果不可控，花費的人力物力較大，施工工期較長，造成浪費，工程成本較高。暗涵清淤及檢測施工一般為分開進(jìn)行，需要的人員和設(shè)備較多，花費作業(yè)時間長，資源浪費嚴(yán)重，清淤效果較難保障，工程成本偏高，信息化程度低。目前雖對清淤機(jī)器人進(jìn)行一定研究，但缺少清淤效果可控、清淤檢測一體化且經(jīng)濟(jì)節(jié)約的施工方法。

為解決上述問題，開發(fā)出清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)，本技術(shù)在茅洲河流域綜合整治（東莞部分）一期項目——截污次支管網(wǎng)工程、東莞市石馬河流域綜合治理項目EPC+O工程、2019年龍崗區(qū)龍崗河流域與觀瀾河流域消除黑臭及河流水質(zhì)保障工程（平湖街道-平湖工區(qū)）等項目得到成功應(yīng)用。本文通過具體項目，闡述清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)的主要內(nèi)容。

1 工程概況

東莞石馬河流域綜合治理EPC+O項目位于東莞市鳳崗鎮(zhèn)，管網(wǎng)暢通工程及支流河涌生態(tài)修復(fù)工程為該項目的2個子項。

1）管網(wǎng)暢通工程中沿河主干管及歷史存量管道修復(fù)工程是對已建管道中存在缺陷進(jìn)行修復(fù)。通過清淤檢測，修復(fù)或改造老舊管，保證已建系統(tǒng)的正常運行；鳳崗鎮(zhèn)目前主干管及歷史存量管網(wǎng)修復(fù)總長約12.5km，其中管直徑600～2000mm，箱涵截面尺寸為寬400～2 000mm，高600～2 000mm，暗管（涵）總長4.0km，占總量的32%。

2）支流河涌生態(tài)修復(fù)工程是對內(nèi)河涌底泥進(jìn)行清淤，以改善流域水環(huán)境。鳳崗鎮(zhèn)目前需清淤內(nèi)河涌暗涵長度總計30km，其中箱涵截面尺寸為寬400～2 000mm，高600～2 000mm，暗涵總長為8.0km，占總量的26.6%。

清淤及檢測是系統(tǒng)暢通及支流河涌生態(tài)修復(fù)不可或缺的一步，系統(tǒng)的暢通將進(jìn)一步提高鳳崗鎮(zhèn)的整體污水收集率，同時保證原有系統(tǒng)的正常運行，極大減少污水直排河道現(xiàn)象的發(fā)生；而河涌清淤可直接使生態(tài)得到有效改善。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 清淤及檢測一體化施工設(shè)備設(shè)計

清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)相關(guān)案例少，未形成技術(shù)體系和施工技術(shù)。針對此類工程項目，提出可實現(xiàn)暗渠清淤和檢測施工的一體化裝備。本裝置在充分考慮清淤和檢測裝置特點、清淤和檢測工作技術(shù)特點，分析暗管（涵）淤積情況的基礎(chǔ)上提出。

2.1.1 設(shè)備組成

針對管涵直徑為600～1200mm，箱涵寬為400～1000mm、高為600～1 200mm的暗涵，根據(jù)暗涵曲直情況設(shè)計可轉(zhuǎn)向型和不可轉(zhuǎn)向型清淤及檢測一體化施工設(shè)備（見圖1），施工裝備長約45cm，寬約24cm，總高約48cm（噴頭部分高30cm，高清攝像頭高18cm），總重約15～20kg，外接加壓裝置注水壓力量程0～40MPa。本施工設(shè)備包括：1高清攝像頭（101攝像鏡頭、102無線信號線、103豎向轉(zhuǎn)軸、104水平向轉(zhuǎn)軸、105攝像頭臺座、106上連接板）、2清淤噴頭（201清淤殼體、202注水孔、203出水孔、204導(dǎo)流及防護(hù)架、205緊固螺栓、206下連接板、207注水空腔、208分倉隔板、209鋼珠填充物）、3壓力注水管、4連接螺栓，其中高清攝像頭具有無線防水可轉(zhuǎn)動可夜視等功能，其可通過筆記本計算機(jī)對其進(jìn)行控制、查看攝制內(nèi)容及錄制攝像視頻等；清淤噴頭可通過在噴頭填料空腔倉內(nèi)填充鋼珠增加自重，從而提高其自穩(wěn)定功能，由于清淤噴頭是有1個注水空腔或2個相互獨立對稱的注水空腔，可通過控制壓力注水管的開合或壓力控制設(shè)備的前進(jìn)或轉(zhuǎn)向；壓力注水管可通過外接的清洗吸污車上的加壓注水設(shè)備，控制注水壓力的開合和注水壓力。各構(gòu)件可通過廠家定制，設(shè)備造價較低，各構(gòu)件通過螺栓進(jìn)行組裝，安裝快捷。

圖1 清淤及檢測一體化施工設(shè)備組成

2.1.2 工作原理

首先對施工設(shè)備進(jìn)行組裝，安裝壓力注水管，注水管連接好清洗吸污車的壓力注水裝置或其他壓力注水裝置。通過筆記本計算機(jī)利用無線信號對高清攝像頭進(jìn)行連接，利用計算機(jī)上的攝像頭控制軟件對高清攝像頭進(jìn)行控制，并查看及錄制高清攝像頭拍攝內(nèi)容。在地面通過調(diào)試注水壓力并控制設(shè)備前進(jìn)，確定設(shè)備前進(jìn)平緩穩(wěn)定時的注水壓力，以其作為清淤作業(yè)時的初始注水壓力。關(guān)閉壓力注水，將設(shè)備平穩(wěn)置于暗涵入口，打開壓力注水，將注水壓力調(diào)至初始壓力值后進(jìn)行清淤。通過觀察清淤效果和前進(jìn)速度，在初始壓力值的基礎(chǔ)上增大或減小注水壓力值。對于彎曲暗涵，可利用可轉(zhuǎn)向型清淤及檢測一體化施工設(shè)備，通過控制左右2個壓力注水管的開關(guān)和注水壓力實現(xiàn)清淤過程轉(zhuǎn)向。對于暗涵清淤不佳位置，可在關(guān)閉壓力注水后，通過回拖注水管回拖施工設(shè)備，同時結(jié)合攝像頭的可視功能，將設(shè)備精確定位到清淤效果不佳位置，再次清淤。清淤到暗涵出口位置附近后，關(guān)閉壓力注水，回拖注水管回拖施工設(shè)備，同時攝像頭拍攝錄制暗涵全斷面清淤檢測視頻。

2.2 清淤及檢測一體化裝置輔助施工步驟

1）將無線防水可轉(zhuǎn)動可夜視高清攝像頭和清淤噴頭組裝，接入壓力注水管，注水管與清洗吸污車的壓力注水裝置連接，并將筆記本計算機(jī)與高清攝像頭進(jìn)行無線信號連接，實現(xiàn)計算機(jī)對攝像頭的功能控制，以及對拍攝內(nèi)容的實時查看和錄制，將攝像鏡頭方向和前進(jìn)方向調(diào)成一致，打開注水壓力對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確定清淤及前進(jìn)的初始注水壓力值為16MPa。

2）將清淤及檢測一體化設(shè)備放入所需清淤管涵，開啟鏡頭夜視功能；清淤及檢測一體化設(shè)備放入所需清淤管涵時，應(yīng)將設(shè)備平穩(wěn)放置管涵的中間位置，這樣可有效保障設(shè)備在清淤前進(jìn)過程的穩(wěn)定性及清淤效果。

3）根據(jù)高清攝像頭看到管涵內(nèi)淤積情況，打開清洗吸污車的加壓注水開關(guān)，控制注水壓力，逐漸增大到初始壓力值，進(jìn)行清淤及前進(jìn)；根據(jù)淤積情況適當(dāng)加大初始壓力，實現(xiàn)清淤效果最大化。管涵內(nèi)淤積層厚度、主要成分等情況的推測，主要依靠管涵的截面尺寸、攝像頭拍到的淤積畫面進(jìn)行判斷。

4）清淤一段距離后停止壓力注水，控制旋轉(zhuǎn)攝像鏡頭轉(zhuǎn)至入口向，觀察此清淤段清淤效果，若清淤效果較好則旋轉(zhuǎn)攝像鏡頭至前進(jìn)方向并重復(fù)步驟3），若清淤效果較差，則回拖清淤及檢測一體化設(shè)備至清淤效果較差位置，旋轉(zhuǎn)攝像鏡頭至前進(jìn)方向，重復(fù)步驟3）。清淤效果應(yīng)按照國家、行業(yè)等相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行判定。

5）重復(fù)步驟4）直至管涵出口位置，旋轉(zhuǎn)攝像鏡頭至入口向，對管涵清淤后情況進(jìn)行錄像，同時入口井作業(yè)工人回拖清淤及檢測一體化設(shè)備。清淤及檢測一體化設(shè)備在回拖及錄像過程中，應(yīng)控制回拖速度，宜使拍攝畫面平穩(wěn)和清晰，且拍攝范圍應(yīng)涵蓋管涵全斷面。

6）回拖及錄像至入口位置，提出清淤及檢測一體化設(shè)備至地面，則完成此段管涵的清淤及檢測工作。清淤及檢測一體化設(shè)備回拖至入口位置后，作業(yè)人員在提出設(shè)備時，應(yīng)避免高清攝像頭與井壁、管壁發(fā)生碰撞。

上述施工步驟施工方便，操作較簡單，可實現(xiàn)清淤工作可視化，需要作業(yè)人員少，清淤效率高，真正實現(xiàn)清淤及檢測的一體化施工，大大提高清淤效果和效率，且節(jié)省大量的水資源和人力物力，很好地踐行了綠色節(jié)約的社會理念。

3 適用范圍

清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)適用于暗涵尤其是截面較小的管涵或箱涵，人員不能進(jìn)入或進(jìn)入不便的暗涵的清淤及檢測施工，暗涵材質(zhì)不限。本施工技術(shù)在管涵直徑為600～1 200mm，箱涵寬為 400～1 000mm、高為 600～1 200mm，淤積厚度≤200mm的暗涵清淤工程中效果最佳，可適用于當(dāng)前大部分市政污水管網(wǎng)的清淤疏浚，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 經(jīng)濟(jì)及社會效益

與傳統(tǒng)高壓水槍+CCTV清淤工藝相比，清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)具有實現(xiàn)清淤工作可視化、清淤效果可控、清淤及檢測工作一體化等優(yōu)點，可極大縮短施工工期，平均每km節(jié)約5d，大大減少工人勞動量，降低勞動強(qiáng)度。使用清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)其施工質(zhì)量和效率大大提高，每km人工費節(jié)省2.40萬元，材料費節(jié)省約1.05萬元，設(shè)備租賃費節(jié)省約3.54萬元，其他費用節(jié)省1.00萬元，每km總節(jié)省費用約7.99萬元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

使用清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)，極大降低工地文明施工強(qiáng)度，提高現(xiàn)場施工的信息化程度，提升現(xiàn)場文明施工形象，大大提升公司整體競爭力。

5 結(jié)語

1）根據(jù)當(dāng)前清淤和檢測分開施工效率低、清淤效果較難保障的情況，設(shè)計可實現(xiàn)清淤和檢測一體化施工的設(shè)置，實現(xiàn)清淤效果可控，并提高清淤及檢測施工效率。

2）通過高清攝像頭、清淤噴頭、壓力注水管、連接螺栓等組成清淤及檢測一體化施工設(shè)備，實現(xiàn)可視化、精確化清淤，在清淤完成后同步進(jìn)行檢測工作，大大提高清淤和檢測施工效率與精度。

3）清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)在直徑為600～1 200mm的管涵，寬為400～1 000mm高為600～1 200mm的箱涵，淤積厚度≤200mm的暗涵清淤工程中效果最佳，可適用于當(dāng)前大部分市政污水管網(wǎng)的清淤疏浚。

4）清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)在工期上平均每km節(jié)約5d，總節(jié)省費用每km約7.99萬元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5）清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)在多個暗涵清淤及檢測項目取得較好的應(yīng)用效果，隨著類似項目的增多，清淤及檢測一體化裝置輔助施工在其他暗涵疏浚及檢測的應(yīng)用和實踐也將越來越多。

6）清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)具有縮短施工工期、降低勞動強(qiáng)度、提高工作效率、施工信息化程度高等優(yōu)勢，在暗涵清淤疏浚工程中具有較高的應(yīng)用價值，隨著技術(shù)不斷完善，清淤及檢測一體化裝置輔助施工技術(shù)將得到大量推廣與應(yīng)用。