徐 曉 楊建峰 王曉杰

（煙臺帝峰信息技術(shù)有限公司,山東 煙臺 264000）

受甲方委托,我公司承擔了某城市管道內(nèi)窺測量工作,工作的目的是通過對本項目的排水管網(wǎng)進行內(nèi)窺測量,查明排水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性和功能性狀況,為管道養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)依據(jù)。本項目工作內(nèi)容包括但不限于存量管道內(nèi)窺測量（CCTV 、QV 測量）、測量過程中相關(guān)排查工作（包括但不限于對污水錯接入雨水排查、雨水錯接入污水排查、管網(wǎng)瓶頸（大小管）排查、斷頭管排查、管道缺失排查等）,并提供測量報告。通過此方面設(shè)計,為城市地下管線敷設(shè)與布置提供決策依據(jù)。

1 城市地下管線探測原理

根據(jù)測量工作需要,此次設(shè)計選擇管道潛望鏡測量技術(shù)（QV 技術(shù)）與閉路電視測量技術(shù)（CCTV 技術(shù)）作為主要探測技術(shù),下述將對提出的兩項技術(shù)原理進行分析。

前者在實際應(yīng)用中,是指在探測城市地下管線時,將可調(diào)節(jié)長度的手柄作為關(guān)鍵探測設(shè)備,在手柄上配備對應(yīng)的強力光源、多倍放大攝像頭,集成探測裝置后,將其放入待測量地下井中。地下工作人員操作控制設(shè)備,進行光源旋轉(zhuǎn)方向的調(diào)節(jié),并調(diào)整攝像頭的聚焦方式,確保對井下管線情況進行集中觀察與錄像。根據(jù)攝像頭反饋的結(jié)果,即可實現(xiàn)對城市地下管線的精準探測。在此過程中,當裝置下深深度＞50m時,可以通過攝像頭,清晰地觀察到井下管道側(cè)壁裂紋等內(nèi)部情況,整理錄像與反饋的信息,將其作為探測成果。可將此過程管道潛望鏡測量技術(shù)原理表示為圖1。

圖1 管道潛望鏡測量技術(shù)作業(yè)原理

完成對QV技術(shù)原理的分析后,對CCTV測量技術(shù)工作原理進行分析。在使用此項技術(shù)進行地下管線探測時,需要將專用的閉環(huán)式電視系統(tǒng)作為探測支撐,技術(shù)人員需要將攝像頭下探到地下,使用有線控制方式,對下深的爬行裝置進行控制,并根據(jù)有線連接監(jiān)視器,對管道內(nèi)管線情況進行錄像,根據(jù)反饋的錄像,掌握地下管線是否存在缺陷與異常。

2 復(fù)雜條件下的城市地下管線測量方法

2.1 確定城市地下管線測量流程

針對復(fù)雜條件下的城市地下管線測量,首先需要明確測量的具體流程及步驟：第一步,接受任務(wù),明確測量內(nèi)容及目的。第二步,前期工作。根據(jù)排水管線圖進行現(xiàn)場踏勘,了解污水管道基本情況；同時明確現(xiàn)場施工條件狀況；跟施工隊溝通明確管道清淤計劃。第三步,根據(jù)排水管線資料情況、踏勘結(jié)果及清淤計劃等編制測量方案。第四步,現(xiàn)場測量——視頻拍攝、調(diào)查。采用CCTV、QV對全部測量管道進行測量。第五步,影像判讀與編輯。第六步,測量結(jié)果統(tǒng)計分析、評估。第七步,編寫測量報告。第八步,質(zhì)量檢查、驗收。第九步,成果資料歸檔、提交。

2.2 測量方法選擇

在確定城市地下管線測量流程后,在實際測量過程中,嘗試選擇將現(xiàn)場測量與管道潛望鏡測量、閉路電視測量相結(jié)合的方式實現(xiàn)對地下管線的測量[1]。首先,在進行現(xiàn)場測量時,工程施工隊對被測量做好疏通、清洗并清除檢查井周邊及交通線路障礙物后通知測量單位入場測量[2]。測量單位進場后先調(diào)查地面、管道內(nèi)部等情況是否具備測量條件。若測量條件不具備,要求工程施工隊做好清理工作；若具備測量條件,開始測量。根據(jù)排水管線的調(diào)查結(jié)果分管段采用最適合的測量方法（QV或CCTV測量）[3]。同時,針對現(xiàn)場的測量條件進行檢查,檢查儀器設(shè)備是否滿足測量要求；檢查安全防護設(shè)備和措施是否到位,在確保安全情況下開始測量[4]。采用毒氣測量儀測量檢查井及管道內(nèi)部是否存在毒氣或毒氣超標,若存在毒氣或毒氣超標,采取開井通風、鼓風機井口鼓風等方法排除毒氣后再次采用毒氣測量儀測量達標后才能進行測量。測量儀器設(shè)備就位,根據(jù)相應(yīng)測量儀器操作方法進行測量錄像、現(xiàn)場記錄。測量完畢后移到下一測量點進行測量[5]。當次計劃測量的管道全部測量完畢后,檢查視頻是否存儲完善、現(xiàn)場記錄是否齊整；清點儀器設(shè)備和工具并裝箱；將測量過程中產(chǎn)生的垃圾等廢棄物裝袋帶離現(xiàn)場處理,以此完成對城市地下管線的現(xiàn)場測量。

在應(yīng)用管道潛望鏡測量技術(shù)進行測量時,應(yīng)當保證其鏡頭中心始終在地下管線的豎向中心線水平以上。在對城市地下管線內(nèi)部進行拍攝時,將拍攝的時間控制在10s 以上[6]。圖2 為采用管道潛望鏡測量技術(shù)拍攝到的城市地下管線典型缺陷照片。

圖2 采用管道潛望鏡測量技術(shù)拍攝到的城市地下管線典型缺陷照片

從圖2 照片中可以看出,該城市地下管線為典型結(jié)構(gòu)性破裂3 級缺陷,其修復(fù)面積通過測量約為1.6m×0.6m（0.96m2）。按照上述要求,基于管道潛望鏡測量技術(shù)完成對現(xiàn)場的測量后,應(yīng)當由相關(guān)人員完成對測量資料的復(fù)核。

在現(xiàn)場測量時,還可結(jié)合閉路電視測量技術(shù),在明確上述測量技術(shù)的應(yīng)用原理后,具體操作時應(yīng)當根據(jù)被測量的城市地下管線在電纜上完成對攝像頭、照明裝置的安裝。在使用測量裝置時應(yīng)當對計數(shù)器的準確性進行檢查,并在系統(tǒng)關(guān)閉的狀態(tài)下,將攝像頭放入到城市地下管線當中。完成對攝像頭的安裝后,打開裝置,并對其起始位置進行設(shè)定,將計數(shù)器調(diào)零[7]。利用顯示屏幕中的書寫器完成對標題的輸入,其內(nèi)容包括：工程名稱、地點、單位等,以此方便后續(xù)查找。在完成錄像后,電機暫停按鈕停止錄像。在實際測量過程中,若出現(xiàn)管道破損或存在障礙物干擾時,則應(yīng)當合理控制爬行器的速度,并結(jié)合城市地下管線內(nèi)部情況對亮度進行調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)對管道內(nèi)光亮程度的改善。

2.3 管線缺陷問題評估

在按照上述內(nèi)容完成對測量方法的選擇后,針對得到的測量結(jié)果,對城市地下管線的缺陷問題進行評估。管道評估方法適用于依據(jù)測量記錄對被測量的管道進行評估[8]。在評估過程中,若某一管道內(nèi)部同時出現(xiàn)兩種或兩種以上的缺陷問題時,則應(yīng)當對其缺陷分值進行疊加處理,當計分累計超過10 分時,則按照10 分完成后續(xù)計算。表1 為城市地下管線缺陷等級劃分表。

表1 城市地下管線缺陷等級劃分表

將表1 中的內(nèi)容作為依據(jù),針對上述得到的測量結(jié)果完成對城市地下管線的缺陷等級劃分。為了實現(xiàn)對城市地下管線缺陷的統(tǒng)一描述,按照表2 中的內(nèi)容對城市地下管線缺陷的名稱、代碼以及等級數(shù)量進行匹配。

表2 城市地下管線缺陷名稱、代碼、等級數(shù)量匹配

結(jié)合表2 中的內(nèi)容實現(xiàn)對城市地下管線缺陷的統(tǒng)一描述,表2 中的缺陷均為結(jié)構(gòu)類型缺陷,除表2 中內(nèi)容以外,城市地下管線還存在功能性缺陷和特殊結(jié)構(gòu)缺陷問題,例如沉積、結(jié)垢、障礙物、樹根等均為功能性缺陷,倒虹管、暗井等均屬于特殊結(jié)構(gòu)。針對這兩類的缺陷問題進行描述,也同樣按照上述思路完成,由于篇幅有限不進行過多贅述。為了實現(xiàn)對城市地下管線缺陷問題的量化評估,以結(jié)構(gòu)性缺陷為例,按照如下公式完成對結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)的計算：

公式中F 為城市地下管線結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)；Smax 為地下管線損壞的最大程度系數(shù)；S 為按照城市地下管線缺陷點數(shù)計算得出的平均值；α 為結(jié)構(gòu)性缺陷影響系數(shù),與缺陷類型、等級和間距相關(guān),可取1.0～1.2。按照上述內(nèi)容完成對城市地下管線的缺陷問題評估,為后續(xù)管線的運行和維護提供更可靠的測量依據(jù)。

2.4 編寫測量報告

在完成上述所有測量內(nèi)容后,完成的量報告的編寫。測量報告當中的主要內(nèi)容包括：工程概況信息、排水管道測量成果清單、管道缺陷的處理意見、建議及方案措施等。在提交的測量資料當中還應(yīng)當包括具體的測量方案、有業(yè)主、項目施工單位以及監(jiān)理單位共同簽訂的證明資料等。除此之外,還包括管線內(nèi)容和格式見附件；管線缺陷測量成果統(tǒng)計表,內(nèi)容和格式見附件；管段狀況評估表,內(nèi)容和格式見附件；排水管道測量缺陷分布圖等,將上述所有資料匯總,完成對測量報告的編寫,為后續(xù)針對存在缺陷問題的城市地下管線維護和修復(fù)等提供重要依據(jù)。

3 對比分析

完成設(shè)計后,選擇某城市地下管線改造工程作為研究對象,對該城市的地下管線進行測量。

本項目測量區(qū)域包括光明區(qū)新湖街道（一工區(qū)）、光明街道（二工區(qū)）、鳳凰街道（三工區(qū)）、玉塘街道（四工區(qū)）等四個街道,管道測量總長度約500km,（其中CCTV 管徑600mm 以內(nèi)測量量225km；管徑600mm 以外的測量量225km；QV測量量50km）。實驗前,由甲方提供的工程管網(wǎng)平面圖,包括管道設(shè)計位置圖及地形圖。參照測量技術(shù)要求、甲方要求、合同、本項目《測量方案》設(shè)計作業(yè)技術(shù)標準。對城市地下管線的坐標系統(tǒng)參照城市獨立坐標系設(shè)計即可。根據(jù)甲方對此次工程提出的主要技術(shù)指標與設(shè)計要求,從質(zhì)量與工期兩個方面進行工程質(zhì)量標準的設(shè)定：內(nèi)窺測量工作期間,應(yīng)分階段、按道路向甲方提供階段性測量成果（包括測量視頻、圖片、測量報告等,含電子版）；內(nèi)窺測量工作全部完成后,應(yīng)在20 日內(nèi)向甲方提供完整的測量成果（包括測量視頻、圖片、測量報告等,含電子版）。如資料不合格,應(yīng)按甲方要求,在甲方要求時間內(nèi)完成修改。

完成甲方需求的分析后,對城市地下管線測量方案進行規(guī)劃設(shè)計。為確保本工程能夠有計劃、有步驟、高質(zhì)高效地順利實施,選擇有較豐富專業(yè)技術(shù)知識和技術(shù)管理經(jīng)驗,有能力處理相關(guān)專業(yè)中的各種復(fù)雜情況的專業(yè)技術(shù)人員一名,擔任項目負責人,對人員、儀器設(shè)備進行合理分工、優(yōu)化配置,對整個工程的質(zhì)量實行動態(tài)跟蹤監(jiān)督,確保本工程按時保質(zhì)保量完成。本項目總共投入主要探測、測量技術(shù)人員36 人,其中高級工程師17 人,工程師3 人,助理工程師及技術(shù)員16 人。

本工程擬投入潛望鏡測量系統(tǒng)（QV）6 套、閉路電視測量系統(tǒng)（CCTV）8 套（儀器的投入可根據(jù)項目的實際需要及時調(diào)整）。其中QV管道潛望鏡X1,由武漢中儀物聯(lián)技術(shù)股份有限公司提供。投入的儀器應(yīng)按《規(guī)范》規(guī)定的常規(guī)項目進行測前檢校,并實施周期性年度檢定,精度符合要求,可正常使用,禁止使用不合格的儀器作業(yè)。

為了保證測量工作的順利實施,在測量作業(yè)前,做好安全施工規(guī)范文件的制定：測量單位為所有施工人員購買意外傷害保險；工作中防雷擊、防觸電、防毒氣中毒、嚴禁在雷電天氣,使用大功率儀器進行探測作業(yè)；在作業(yè)開始之前,應(yīng)調(diào)查作業(yè)區(qū)的環(huán)境,注意碎石堆和溝壑等不良環(huán)境,在保證人員和儀器安全的前提下進行作業(yè)；作業(yè)人員在施工作業(yè)時,必須穿醒目的標志服和戴安全帽；作業(yè)人員在施工時,應(yīng)注意工區(qū)內(nèi)其他作業(yè)人員和設(shè)施,按規(guī)范作業(yè)；測量工作站周邊必須做好安全防范措施,如安全標示帶、鐵馬等圍擋防護；道路上測量必須配置專門安全警報員；每次測量前必須做好檢查井及管道內(nèi)部有害氣體測量,測量結(jié)果不符合安全標準不得進行管道測量；上下檢查井時必須穿戴防護繩索防墜落；人員下井和進入管道內(nèi)部時,必須佩戴防毒面具、毒氣測量儀、安全帽、防水手套、地板帶鋼板的水鞋（或水褲）和光源；井口必須有專人看管；井下和管道內(nèi)作業(yè)前必須先查明上游堵水情況,并分段先選好緊急情況下逃生通道,在確保安全情況下才能測量；密切注意天氣預(yù)報,禁止在下雨天井下測量。

明確相關(guān)工作標準后,實施城市地下管線測量工作,根據(jù)傳感器反饋的測量結(jié)果,定位城市地下管線缺陷點,對比管線實際缺陷點與測量的缺陷點。對比結(jié)果見圖3。

圖3 城市地下管線缺陷探測結(jié)果

圖3 中,黑色實心點表示地下管線缺陷點,三角形表示測量結(jié)果反饋點,根據(jù)圖3 看出,管線實際缺陷點與測量的缺陷點幾乎完全一致,證明本文設(shè)計的測量方法真實有效。

4 結(jié)論

根據(jù)此次測量成果,針對本次測量出來的管道缺陷發(fā)現(xiàn),管道結(jié)構(gòu)性缺陷等級越高,管道存在的安全隱患越大,修復(fù)指數(shù)越大。對屬于管道養(yǎng)護等級Ⅰ級的功能性缺陷管段可暫不做養(yǎng)護處理,屬于管道養(yǎng)護等級Ⅱ級的功能性缺陷管段沒有立即處理的必要,但宜安排養(yǎng)護處理計劃,屬于管道養(yǎng)護等級Ⅲ級的功能性缺陷管段應(yīng)盡快處理,屬于管道養(yǎng)護等級Ⅳ級的功能性缺陷管段應(yīng)立即進行處理。后續(xù)建議對管道應(yīng)進行定期測量,確保管道處于良好的排水狀態(tài)。本建議僅供參考,排水管道缺陷的處理修復(fù)計劃和方案以甲方、設(shè)計、監(jiān)理等相關(guān)單位最終制定的為準。