管道健康检测评估.doc

排水管道健康状况的检测与评估上海乐通管道工程有限公司 朱 军 摘 要：本文针对排水管道，主要以电视和声纳两种检测方法，结合国外、地区和上海的开展情况，全面阐述了排水管道的健康检测和评估体系，也为其它种类管道检测提供借鉴。关键词：CCTV 声纳 修复指数 养护指数经过二十余年的改革开发，我国的城市建设取得了令人瞩目的成就，但我们也清醒的看到，在坚持可持续发展的方向、创建生态型城市的道路上还有很长的路要走。由于排水管道的日益老化、城市人口增长和房地产业的快速成长对管道的压力、施工和管材质量的下降等原因，使很多下水道带病运行。带病的下水道直接威胁附近的建（构）筑物的安全，污染土质和地下水，影响污水处理厂的正常运行。以上海为例，管道的病害造成地下水渗入量在老城区已超过污水总量的20%，在雨水窨井或雨水口发生漫溢的频率加大，严重影响环境卫生。由于地下水稀释作用，进入城市污水处理厂的原生污水的浓度偏淡，从而影响到污水处理厂按设计参数运行，降低了污水处理厂的运行效率和处理效果。地下水长期的搬运作用，排水管道附近土壤流失，使路基松动，路面高低不平的情况在上海随处可见，路面塌陷危害交通安全的事故时有发生。由于受领导的意识、管理体制、资金等影响，我国城市的管道病害往往在出现初期，得不到发现和修理，等到发展出现重大事故时才做应急处置，这时已对国家财产造成巨额经济损失，有些事故已危及到人身安全。所以，依据世界上一些发达国家的做法，对管道进行定期“体检”和及时“治疗”已刻不容缓，做到防患于未然。地下管道的病害具有隐蔽性，尤其是小型管道很难直接判别。过去由于受技术手段的限制，实施管道检测比较困难。闭路电视系统（CCTV）和声纳系统被用于管道检测领域，有效地解决了这一难题。1. 检测应用现状和发展动态管道的检测是进行修复和合理养护的前提，目的是了解管道内部状况。根据管道内部状况，可以确认管道是否需要修复和修复应采用何种工法，可以科学地制订养护方案。对于人员可以进入的大管径管道，从经济上考虑，可以派施工人员直接进入检查记录。而对于人员无法进入的管道，必须采用其他方法。现今使用最普遍的检测工具是管道闭路电视检测系统（简称CCTV）。该系统出现于20世纪50年代，到该世纪80年代此项技术基本成熟。通常，CCTV系统安装在自走车上，可以进入管道内进行摄像记录。技术人员根据检测录像，进行管道状况的判读，可以确定下一步管道修复采用哪些方法比较合适。针对管内水位较高的情况，CCTV不能有效地拍摄水下的情况，声纳系统可作为补充，扫描出水下的积泥、异物和重大结构损坏情况，基本解决了CCTV的不足。国内应用现代检测系统的城市较少，上海、北京等大城市近两年已作了不少的尝试。国外一些发达国家上世纪50年代就已开始了研究，现已形成较完整的技术体系，不少国家已建立了技术标准。各个国家的做法或标准并不相同，其中英国WRC（水务研究中心）标准、丹麦标准和日本标准具有一定代表性。除了有标准，许多国家还颁布法规文件，真正将这一事业纳入法制化轨道。比如英国就规定了排水管道依据管龄的长短，每隔1-5年就要检查一次。日本则规定一般10年一次，管龄超过30年的，每隔7年查一次。建设部于2007年3月9日发布了新修订的城镇排水管渠与泵站维护技术规程，该规程新增了管道检查章节，对检查周期作了明确规定。上海市水务局已于2005年发布了关于试行上海市公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程的文件，该规程已于2007年立项成为地方标准。2006年上海市排水管理处又颁发了关于做好公共排水管道检测的通知，对管道的检测主体、检测数量等作出了规定。广州市政园林局也于2006年颁布了广州市市政园林局公共排水管道电视、声纳和激光检测评估技术规程（试行）。除了排水管道，上海的自来水、煤（天然）气管道也开始使用CCTV作检测。管道检测分为结构状况检测和功能性状况检测两大类。结构性状况指管道本身的状况，例如管道接头、管壁、管基础状况等等，该项指标与管道的结构强度和使用寿命密切相关; 功能性状况指管道运行中出现的状况，例如管道上集结油脂、管内泥沙沉积等等，它与管道的通水能力相关，通常可以通过管道养护疏通而得到改善，对管道的寿命影响不大。2. 管道检测方法概述管道检测的对象是管道、检查井、雨水口以及附属设施。传统的检测方法一般采用直接目视或用一些简单的工具进行检查，存在着人身不安全、病害不易发现、判断不准确等诸多弊病。现代的检查方法利用计算机、机器人、数字图像、机电一体化等技术，实现了有图像记载的检测体系，其主要使用设备是CCTV和声纳。排水管道检测的分类见图 1排水管道检测人员进入管道检测仪器进入管道检测闭水试验人员开井目测CCTV声纳QUICKVIEW潜水手摸手持录影设备直接目测直接目测用反光镜目测 图1管道检测按任务可分为普查、紧急应对检测、竣工验收确认检测、交接确认检测、来自其他工程的影响检测和其他检测六类。管道检测的基本程序宜包括：搜集资料，现场踏勘，编写技术设计书，检测前的管道准备，现场检测，影象判读与编辑，编写评估报告，编写技术总结报告和成果验收。3. 电视（CCTV）检测CCTV的基本设备包括：摄像头、灯光、线缆、监视器、录象和计算机控制系统、爬行器、长度测量仪。目前国际上一些知名品牌有：IBEK、Pearpoint、东河（见图2）等。国内有雷迪公司组装生产的LD300+。 图2 韩国“东河”CCTV虽然CCTV种类繁多，但是其功能大同小异。由主控器控制具有摄像功能的“机器人”爬行器在管道内行走，并将采集到的管道内部实时图像通过线缆传输到主控显示器，主控器内置的工业控制机可以实时对图像信号进行处理并存储，便于以后的编辑和存档。电视检测的流程见图3图3记录管道缺陷的方位通常采用时钟表示法。它是将管道的断面看作一面时钟，按照顺时针方向，用2个钟点数表示管道异常点的位置。4. 声纳检测在排水管道检测中，如果管道中充满水，那么管道中的能见度几乎为零，所以采用CCTV进行检测需要排干管中水进行检测。然而，声纳管道检测仪可以将传感器头侵入水中进行检测。和CCTV不同，声纳系统采用一个恰当的角度对管道内侧进行检测，声纳探头快速旋转，向外发射声纳信号，然后接收被管壁或管中物发射的信号，经计算机处理后，形成管道的横断面图。其检测流程见图4。图4声纳系统包括水下探头、连接电缆和带显示器声纳处理器(见图5)。探头可安装在爬行器、牵引车或漂浮筏上，使其在管道内移动，连续采集信号。每一个发射/接收周期采样250点，每一个360度旋转需执行400个周期。探头的行进速度不宜超过0.1m/s。 图5 声纳系统声纳检测时管道内的水深应大于300mm。当探头无法行进或被埋入泥沙时，应停止检测。声纳检测可与CCTV检测同步进行。声纳检测的轮廓图不宜作为结构性缺陷的最终评判依据，应用电视检测方式予以证实或以其他方法判别。 5. 管道评估管道分析评估主要依据CCTV或声纳检测设备所拍摄的视频录像或断面扫描图像，对管道状况进行评价，最终得出管道总体状况，为管道的日常养护及可能的修复工作提供依据。英国WRC于1980年颁布了排水管道状况分类手册。该手册将管道缺陷分为结构性、功能性、建造性和特殊性四大类，CCTV主要检测前两类缺陷。结构性缺陷包括：裂痕、裂缝、接头松脱、接头错位、管身断裂、穿孔、坍塌、破损、砂浆脱落、变形、砖块上下移位、砖块遗失共12项。功能性缺陷包括：树根、渗水、结垢、堆积物、堵塞、管内水位、管道线形共7项。每种缺陷根据程度对应一个分值，累加后根据总分对应出五级中的哪一级。日本于2003年12月颁布了下水道电视摄像调查规范（案），该规范将管道状况分为破损、腐蚀、裂缝、错位、起伏蜿蜒、灰浆沾着、漏水、支管突出、油脂附着、树根插入共10项。每种损坏等级分A、B、C三级。丹麦在管道检测方面起步比较早，评估规程很完善，并经常性地进行修编。丹麦标准将缺陷分为结构性、功能性及特殊构造三大类。结构性和功能性各有6项缺陷。依据规定的经验参数，按一定的方程式计算出指数。采用10分制最后对所要评估的管道进行评定。上海市自2003年开始用CCTV对排水管道进行检测，今年已制定了上海市排水管道检测技术规程，上海的评估体系基本采用了丹麦模式，同时吸取台湾、日本、英国的一些优点和上海的实际情况。以下重点介绍上海的评估体系。结构状况评估结构性缺陷包括破裂、变形、错位、脱节、渗漏、腐蚀、胶圈脱落、支管暗接、异物侵入共9种。管道修复指数按下列公式计算。RI=0.7F +0.1K +0.05E+0.15T 式中：E管道重要性参数；T土质影响参数值；K地区重要性参数；F结构性缺陷参数按下列公式计算。当S40时，F = 0.25S 当S40时，F = 10 式中：损坏状况系数S按下列公式计算。 式中： L被评估管道的总长度（m）； Li各缺陷处长度（m）或缺陷个数； Pi第i处缺陷权重，应查表获得；n1结构缺陷处总个数。依据RI值的大小按下表即可进行评价，并提出管道修复的建议。修复指数RI44RI7RI7等级一级二级三级结构状况总体评价无或有少量管道损坏，结构状况总体较好，可对损坏管道作点状修理或不修复。有较多管道损坏，结构状况总体一般，对损坏管道可作点状修理或缺陷管段整体修复。大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。养护状况评估功能性缺陷包括沉积、结垢、障碍物、树根、洼水、坝头、浮渣共7种。管道养护指数按下列公式计算。MI=0.8G +0.15K +0.05E 式中：G功能性缺陷参数；K地区重要性参数；E管道重要性参数。依据MI值的大小对照下表的规定进行等级确定和功能状况评价，并提出管道养护的建议。养护指数MI44MI7MI7等级一级二级三级功能状况总体评价等级无或有少量管道局部超过允许淤积标准，功能状况总体较好，可不养护有较多管道超过允许淤积标准，功能状况总体一般，需局部养护大部份管道超过允许淤积标准，功能状况总体较差，需全部养护养护方式不养护局部养护整体养护6. 结束语我国的下水道普及率随着城市化的进程会越来越高。这些庞大数量的管道，由于长期使用引起的老化以及其他原因，必然要造成物理上和功能上的破坏。为了完善地保持这些功能，需要有计划地进行恰当的维护管理和维修、重建。这其中最重要的一项内容就是要定期对管道进行检测。一些发达国家和地区已陆续建立了自己的体系，并且有足够的经费作保证。我国上海、北