下水管线老化情况的调查与评估.pdf

第 2 5卷第 1 2 期 非 开 挖 技 术 1 4 2 20 0 8矩 Tr e n c h l e s s Te c hno l og y Vo 1 2 5 No 1 2 Ap r 2 00 8 下水管线老化情况的调查与评估 R o d T h o mh i l l 王希全译 摘要 贸易组织 NA S S C O 为规范排水管道检测工作开 发出一套标准评估程序 P A C P 推广应用该程 序可使 同一管道不同时期不 同设备检测的数据能够进行交流 从而可从整体上对比了解 管道使用全过程情况 有利于 加强对 管道 的维护与管理 关键词 管 内检测 管道老化 评估方法 排水管道 随着下水管道的管内检测能力不断提高 收集 的数据也更详细 更全面 这些数据信息也有了许多 新 的用途 这里边最令人感兴趣的 是将不同时期对 同一段管段的多次检测数据进行对比 以了解管内 到底发生了哪些变化 本文将讨论应用何种技术可 以更好地了解管道老化情况 从而改进对所有管线 的管理 工作 1 问题 的 由来 要对 比管道变化情况 首先需要对观察结果和 破损程度的描述方法建立一种可适用于所有现在的 和 以后的检测工作的常规程序 对各次检测 发现的所有管道情况都 必须有 明确的定义 这包括对如何划分时钟位置 如何确定破损 的严重度 百 分比 长度和等级 的工作指南 对每次检测的数据如何储存和使用 也必须 建立一套质量控制措施 以确保编码的精确 性 任何人在试图对比同一管道不同时期所 作的电视检测数据时 都会深感不同编码方 法所获得的数据是如何的应用狭窄 如何的 难以理解 往往 与编码的数据相比 各种编 码的定义和规则是如此的不同 如此之多 同 时简单地观看多次检测的录像 效率可能会 高些 也才能找出其差异 但这样做会花费很 多时间 所以很少被采用 由于编码方法多 种 数据难 以对 比 所 以在美国要想更好地了 解管道老化情况 几乎没有一项对 比工作是 很好地完成 了的 为了提高精度 增加管 内电视检测数据的用途 贸易组织 NAS S C O 开发了一套管线评估和鉴定系 统 P ACP P A CP是一项用于管 内电视间断检测的 工业标准 其对观察结果和破损情况 的描述 编码 采集和归档的工作方法都进行了规范 执行了 P AC P标准 不 同的操作人员 工程师 承包商和软件供应商无需对编码进行转译 就可使 用检测数据 标准化的结果是减少了数据转译的资 源消耗 从而可将更多的资源投入数据的应用 NAS S C O 在研发 P A CP过程中 获得 了位于英 国斯温顿市的给排水研究中心 WRc 的支持 该研 图 1 检测修复管线 维普资讯 第 2 5卷 第 1 2期 Ro d T h o r n h il l王希全译 下水管线老化情况 的调查与评估 1 4 3 究中心在三十年前就出版 了 下水管道老化情况分 级手册 MS C C 并按照该手册的规定对英国的管 道 老化 情况 开展 了广 泛 的研究 对管道的破损情况 许多地下管线行业都建立 了 自己的较为完善的编码标准 无论是作为 项 国 家标准或是管线部门标准 要想持续地测量和储存 数据 都必须有一套适 当的执行程序来评价管道破 损情况的变化 在每条管道的使用寿命中 每一次的 检测都是对其变化情况进行观测的基准点 2 发展历史 对管线评估来说 电视检测技术还是一种相对 较新的技术 直到 1 9 8 0年左右才进入常规使用阶 段 在此之前 对于那些人无法进入的小直径管道 人们只能在人井中通过灯光进行观察 在美 国 这一 建筑工程的历史直到电视摄像头显示 了管道的大部 分情况时 小直径管道内部的神秘才被打破 1 9 1 4 年 L e o n a r d Me t c a l f 和 Ha r r i s o n P E d d y出 版了 排水工程设计 第一卷 排水管道施工 排水 管道这才有了遵循几十年的教科书 时至今 日 这本 书仍被认为是 2 0世纪最伟大的工程成就之一 他们 考虑最多的是设计失 当和施工细节问题 在他们 的 书中 第一句话就开宗明义地体现了这一思想 在 建筑工程的各个学科之中 美 国的排水管道施工是 最值得关注的 除了污水处理之外 它的发展特征就 是经验更甚于科学实验 即使是在 1 9 1 4 年 这两位先进学者就认为 排 水设计工程师们的做法是 在新材料和新方法用于 实践之前 必须要有这些材料和方法的应用先例才 行 在他们 的书中 同时也提到 了水泥管道的质量 问题 加工水泥砖瓦和水泥管道的小型工厂无需多 大的资金就可以制造 出大批的产品 由于缺少技术 和营运资本 大量的劣质管道就从这些小厂中制造 了出来 这些劣质产品导致许多工程师对所有的水 泥管道都抱有偏见 内战初期 的 Ge o r g e E上校是 1 9世纪一位杰 出的美国工程师 他负责设计了一些美国最早 的单 体排水管线工程 在他 1 8 6 7年出版的 为利益排水 为健康排水 一书中 引用了新西兰公共事务部部长 Wi l l i a m Gi s b o r n e的以下说法 在 我们所调查 的排 水工程中 对每一个失败案例的分析都可将其原因 归结于无知 浮躁 管理不善或者是施工质量差 对破损 污水管道 的任何调查 都应 当包括对 当地施 工方法和管道材料 的调查内容 要了解管道铺设的 年代 当地与管道相关的各种技术应用 正确 的工作 方法是 首先查阅图库或图书馆 因为这些地方可能 保存了过时的资料 另外 与负责修复的施工人员或 是 当地经验丰富的工程承包商对管道材料的类型和 施工方法进行讨论 也会是非常有用的 了解管道施工应 当注意的一个重点是 这些管 道是否采用了工厂化加工的接头 1 9 6 0年之前 大 多数刚性管道的接头密封都采用了灰浆 麻絮或沥 青材料灌注 这类接头几乎总是会发生泄漏 并且泄 漏会使管周产生空洞 对既有管道 的强度也应该进行评价 我们知道 很多早期的刚性管道强度相对较低 通过对少量有 代表性 的管道进行测试 有助于了解 为什么某些地 方的排水管网问题与其它地方有所不 同 3 变化机理 影响老化速度的因素 在同一时期建造 并且一开始就具有相同缺陷 的管道 随着时间的推移 其发生的变化可能有很大 的不同 这是因为一些因素会加剧排水管道 的老化 最明显 的老化因素首先应当是混凝土管道暴露 在硫化氢环境中受到腐蚀 这种腐蚀通常会 以稳定 的速率进行 并可采用详细的管 内检测进行监测 P A CP编码将腐蚀程度分成 了若干等级 将其与时 钟位置和距离一起进行解码 就能够精确地描述腐 蚀破坏程度 并可确定 出随时间变化 的老化模式 第二个老化因素是排水管道超负荷运行 在超 负荷条件下 排水管道要承受废水的压力 并且废水 会在此压力下通过管道裂缝 泄漏接头 破损闸阀和 其它结构性缺陷流 出管道 从而使管周的土壤受到 软化与侵蚀 一旦超负荷状态解除 管内废水恢复 自 流 那些漏出的废水又会回流到管中 回流时可能携 带进一些泥砂 从而在 管外形成空洞 如果超负荷再 次发生 这个过程会重复进行下去 管道的超负荷运 行可能是最重要的 也是最经常受忽视的管道老化 因素 由于管道的超负荷与结构条件之间有着如此 强烈的关系 毫无疑义 了解到一个地方的管道经常 有超负荷情况 那里的管道结构性条件一定会很差 地下水渗流 树根长人和第三方损坏等 也都是 管道老化 的其它代表性因素 维普资讯 1 4 4 非开挖技术Tr e n c h l e s s Te c h n o l o g y 2 0 0 8 正 对硫化氢腐蚀 树根长入 地下水渗流和第三方 损坏等情况 一般通过管内检测都能够发现 但对管 道超负荷运行 只有通过对相邻人井的观察 查看管 道维修记录以及用户意见反馈才能发现其迹象 4 管道的运行与维护活动 通过每条管道过去的运行和维护活动 可以了 解到很多情况 开始可能看到的是对一个点的修复 但它可能预示着管道已遭到损坏 许多地下管线部 门近年来才开始保存维修记录 因此要了解是否有 过修复以及修复的位置 可能只有靠管内检测了 了 解管道的一些历史 并对修复材料进行鉴别 可能有 助于判断维修工作是多久之前完成的 树根长入在影响排水管道老化因素中是最具破 坏性的 树根要向管道内生长并不是偶然的 因为当 温暖的废水流过冰凉的管道时 低于地下水位的地 方会形成凝结水 这就 自然会吸引树根 树根通过管 道的初始缺陷 如裂缝 孔洞 接头或破损的阀门 得 以进入管内 一旦进入管内后 树根就获得 了所需的 水 空气和肥料 开始迅速生长繁殖 如果树根持续 生长 不但将变得更加浓密 而且将 由虚弱 纤细的 根系变成粗大 木质化的根瘤 这样就使得管道的情 况更加恶化 通常 对树根都是采用刀竿或带有切除器的喷 嘴来予以切除 但是 切除了树根并不能去掉根系 只能仅仅将管内表面的根切掉 更重要的是 长期的 切根工作会造成重新生长的根系更致密 并在同一 位置向管内的其它地方扩张 根系一旦在管 内环绕 不用多久就可造成管道流速降低 引起阻塞 树根长入对管道的损坏 最大问题可能还在于 频繁的切除工作 旋转式锯根器在管内以高转速 大 扭矩运动 在管道的导向下 刮擦着管内壁向前并切 断根系 但是 管道 内部往往并不是平滑的 可能有 凸起的拴塞 不平的裂缝 碎块 以及分支接头 锯根 器撞到这些地方 时 会引起对管道结构的进一步破 坏 5 对先前检测重新评价 使用高水平的标准评估程序 可对先前检测到 的管道严重缺陷进行重新评价 从而识别 出新的破 损是何时发生的 如此获得的信息 可对管道情况有 更多地了解 将多次的检测作为基准 可以更快地估 算出管道老化速率 6 信息利用 将勘查和评估获得的地下管线信息应用于管道 的更换或修理 有助于提高管理和规划的主动性 对 影响个别管道老化的因素加以鉴别 可为提高管道 服务期限创造更多的可能性 例如 历史上频繁发生 超负荷情况的地方 管道会伴有结构性损坏 这时的 主要任务应当是增加分流措施 以消除超负荷状态 对切除树根所导致的损坏 应当通过设备更新 人员 培训或者采用其它控制树根措施来加 以减少 7 总 结 使用标准化评估程序 可以加强对管道使用情 况和老化 因素的了解 将同一条管道的多次检测结 果 都应用同种常规评估方法进行评价 可对管道运 行情况有更详细的把握 了解