论文部分内容阅读
【摘要】
排水管道是城市重要的基础设施之一。管道老化严重，带病作业，轻则造成污水渗漏，污染地下环境，重则造成路面塌陷，交通瘫痪。非开挖管道检测及修复技术克服了传统开挖技术的局限性，具备可行的现实意义及广阔的应用前景。介绍了排水管道CCTV检测技术及两种很有前景的管道修复技术：CIPP原位固化法及缠绕法修复技术。
【关键词】非开挖CCTV检测CIPP修复缠绕法修复
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着城市排水管道的建设标准不断提高，管道检测和修复技术的重要性日益彰显。长期以来由于施工和管道养护手段等原因, 现有的管道大多不同程度地存在破裂、渗漏、脱节、错位、侵蚀、积泥堵塞甚至变形塌陷, 严重制约着排水管道的通行能力。目前我国大多数城市排水管道损坏的修复技术均采用开挖方法，但随着城市化进程不断加快，城市地下管线错综复杂，城市道路的负荷越来越重，使得开挖修复体现出明显的局限性。例如：主干道开挖严重影响交通，排水管线上方存在其他市政管线时开挖会带来极大隐患。而无污染、质量优、工期短、安全性高、造价低、扰民少的非开挖技术将逐步成为地下管道修复的主流（绿色）施工技术，具备广阔的应用前景。
1 非开挖地下管道检测技术
1.1 CCTV检测技术概况
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，确认管道是否需要修复和修复采用何种工法，科学地制订养护方案。对于人员可以进入的大管径管道，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（Closed-Circuit Television）（简称CCTV），是专门应用于地下管道检测的工具。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，为制定修复方案提供重要依据。针对管内水位较高，CCTV不能有效地拍摄水下影象的情况，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，基本弥补了CCTV的不足。
1.2 CCTV检测设备及工作方法
摄像爬行系统：运用爬行系统将摄像设备推进至管道内部，由摄像系统拍摄管道内部影像，并适时将影像传送至控制台。
控制电缆：负责传送爬行设备指令、适时影像数据。
控制台：CCTV核心操作系统，负责发出控制指令，如爬行系统前行、倒退、摄像系统灯光等；接受影像数据并将影像数据储存至存储设备。
一般进行CCTV检测前需进行管道清洗工作，去除管内脏物，保证拍摄到效果良好的视频录像。现今，管道清洗通常采用高压清洗车进行。清洗车将管内的淤泥、沉积砂及污物等清除并将管内表面清洗干净，最后用清洗车的真空泵将汇集在窨井内的淤泥等吸除干净。CCTV检测作业时，通常是从上游窨井向下游窨井方向进行。当管内污水超过管径的20%时，通常需要对管道进行封堵、抽水。
1.3 CCTV检测评估方法
1.3.1 排水管道缺陷分类
管道检测分为结构性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。
1.3.2 各缺陷的时钟表示法
如图2.1所示，采用时钟时针位置来描述管道病害出现在管道环向的位置。
图1.1 时钟表示法图例
图中：第一幅表示管道环向3点至9点位置存在病害，第二幅表示管道环向9点至3点位置存在病害。
1.3.3 管道结构状况评估
RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T
式中：
RI-管道结构状况评估指数
F-结构性缺陷参数
K-地区重要性参数
E-管道重要性参数
T-土质影响参数
根据RI的值评估排水管道结构状况，划分不同的结构状况等级。当RI<4 时，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；当4≤RI<7时，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。当RI≥7时，大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。
1.3.4 管道功能状况评估
MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E
式中：
MI-管道功能状况评估指数
G-功能性缺陷参数
K-地区重要性参数
E-管道重要性参数
如表2.2所示，根据MI的值评估排水管道功能状况，划分不同的功能状况等级。当MI<4时，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；当4≤MI<7时，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；当MI≥7时，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。
2 非开挖地下管道修复技术
2.1 CIPP 原位固化法
原位固化法(Cured—In—Place—Pipe，CIPP)是由英国于1971年研制成功，当时主要用于修复英国的下水道。在发展初期，CIPP仅是一种管线施工的普通工法，用于在不扰动土层的情况下更新老化或失效的地下管线，随着不断的发展，该技术逐渐成为国外维护城市地下管线设施的首选方案。
原位固化法可以修复管径100mm-3000mm的地下管线。采用樹脂加热固化成型原理，将液态树脂利用水压或气压翻转至管道内部，然后对管道内部加热水加热，使树脂在管道内部固化，形成新的管道。管道的过流断面损失很小，但流动性能大大改善。使用这项技术修复的管道寿命可达30~60年。该技术可以修复弯曲，变直径管线以及重力和压力管线，连续修复的长度可达几千米。衬管和紧贴在旧管上的树脂材料完全可以满足市政污水管线的使用要求，同时在含有高温及高浓度化学物质的工业管道中也可正常使用。
2.2 缠绕法
缠绕法主要用于修复污水管道，该技术发明于澳大利亚。利用聚氯乙烯（PVC）或高密度聚乙烯（HDPE）制成带T型筋和边缘公母扣的板带，用安装在井内的制管机将板带卷成螺旋形圆管并送人管内，相嵌并锁结，同时用硅胶加以密封。制管完成后再在螺旋管和混凝土母管之间灌注水泥浆。缠绕法修复管道时可带水作业，适用于管径为150mm~2500mm、管线长度为300m左右的各类污水管道的修复。在中国大城市直径较大的污水管线中，有很大的应用前景。
结语
非开挖管道检测和修复技术是利于环保和可持续发展的新型技术，可最大程度地保证城市的完整性和规划合理性，具有良好经济效益和社会效益。随着人们环保意识的增强，非开挖技术的成熟发展及相应政策与法规的出台，该技术将拥有更美好的市场前景。
【参考文献】
DB31/TXXX-2007公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程[S].上海:上海市质量技术监督局,2007
2、CJJ68-2007 城镇排水管渠与泵站维护技术规程规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.
3、李通,刘华平.排水管道检测与非开挖修复技术的应用[J].中国市政工程.2008.04
排水管道是城市重要的基础设施之一。管道老化严重，带病作业，轻则造成污水渗漏，污染地下环境，重则造成路面塌陷，交通瘫痪。非开挖管道检测及修复技术克服了传统开挖技术的局限性，具备可行的现实意义及广阔的应用前景。介绍了排水管道CCTV检测技术及两种很有前景的管道修复技术：CIPP原位固化法及缠绕法修复技术。
【关键词】非开挖CCTV检测CIPP修复缠绕法修复
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着城市排水管道的建设标准不断提高，管道检测和修复技术的重要性日益彰显。长期以来由于施工和管道养护手段等原因, 现有的管道大多不同程度地存在破裂、渗漏、脱节、错位、侵蚀、积泥堵塞甚至变形塌陷, 严重制约着排水管道的通行能力。目前我国大多数城市排水管道损坏的修复技术均采用开挖方法，但随着城市化进程不断加快，城市地下管线错综复杂，城市道路的负荷越来越重，使得开挖修复体现出明显的局限性。例如：主干道开挖严重影响交通，排水管线上方存在其他市政管线时开挖会带来极大隐患。而无污染、质量优、工期短、安全性高、造价低、扰民少的非开挖技术将逐步成为地下管道修复的主流（绿色）施工技术，具备广阔的应用前景。
1 非开挖地下管道检测技术
1.1 CCTV检测技术概况
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，确认管道是否需要修复和修复采用何种工法，科学地制订养护方案。对于人员可以进入的大管径管道，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（Closed-Circuit Television）（简称CCTV），是专门应用于地下管道检测的工具。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，为制定修复方案提供重要依据。针对管内水位较高，CCTV不能有效地拍摄水下影象的情况，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，基本弥补了CCTV的不足。
1.2 CCTV检测设备及工作方法
摄像爬行系统：运用爬行系统将摄像设备推进至管道内部，由摄像系统拍摄管道内部影像，并适时将影像传送至控制台。
控制电缆：负责传送爬行设备指令、适时影像数据。
控制台：CCTV核心操作系统，负责发出控制指令，如爬行系统前行、倒退、摄像系统灯光等；接受影像数据并将影像数据储存至存储设备。
一般进行CCTV检测前需进行管道清洗工作，去除管内脏物，保证拍摄到效果良好的视频录像。现今，管道清洗通常采用高压清洗车进行。清洗车将管内的淤泥、沉积砂及污物等清除并将管内表面清洗干净，最后用清洗车的真空泵将汇集在窨井内的淤泥等吸除干净。CCTV检测作业时，通常是从上游窨井向下游窨井方向进行。当管内污水超过管径的20%时，通常需要对管道进行封堵、抽水。
1.3 CCTV检测评估方法
1.3.1 排水管道缺陷分类
管道检测分为结构性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。
1.3.2 各缺陷的时钟表示法
如图2.1所示，采用时钟时针位置来描述管道病害出现在管道环向的位置。
图1.1 时钟表示法图例
图中：第一幅表示管道环向3点至9点位置存在病害，第二幅表示管道环向9点至3点位置存在病害。
1.3.3 管道结构状况评估
RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T
式中：
RI-管道结构状况评估指数
F-结构性缺陷参数
K-地区重要性参数
E-管道重要性参数
T-土质影响参数
根据RI的值评估排水管道结构状况，划分不同的结构状况等级。当RI<4 时，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；当4≤RI<7时，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。当RI≥7时，大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。
1.3.4 管道功能状况评估
MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E
式中：
MI-管道功能状况评估指数
G-功能性缺陷参数
K-地区重要性参数
E-管道重要性参数
如表2.2所示，根据MI的值评估排水管道功能状况，划分不同的功能状况等级。当MI<4时，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；当4≤MI<7时，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；当MI≥7时，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。
2 非开挖地下管道修复技术
2.1 CIPP 原位固化法
原位固化法(Cured—In—Place—Pipe，CIPP)是由英国于1971年研制成功，当时主要用于修复英国的下水道。在发展初期，CIPP仅是一种管线施工的普通工法，用于在不扰动土层的情况下更新老化或失效的地下管线，随着不断的发展，该技术逐渐成为国外维护城市地下管线设施的首选方案。
原位固化法可以修复管径100mm-3000mm的地下管线。采用樹脂加热固化成型原理，将液态树脂利用水压或气压翻转至管道内部，然后对管道内部加热水加热，使树脂在管道内部固化，形成新的管道。管道的过流断面损失很小，但流动性能大大改善。使用这项技术修复的管道寿命可达30~60年。该技术可以修复弯曲，变直径管线以及重力和压力管线，连续修复的长度可达几千米。衬管和紧贴在旧管上的树脂材料完全可以满足市政污水管线的使用要求，同时在含有高温及高浓度化学物质的工业管道中也可正常使用。
2.2 缠绕法
缠绕法主要用于修复污水管道，该技术发明于澳大利亚。利用聚氯乙烯（PVC）或高密度聚乙烯（HDPE）制成带T型筋和边缘公母扣的板带，用安装在井内的制管机将板带卷成螺旋形圆管并送人管内，相嵌并锁结，同时用硅胶加以密封。制管完成后再在螺旋管和混凝土母管之间灌注水泥浆。缠绕法修复管道时可带水作业，适用于管径为150mm~2500mm、管线长度为300m左右的各类污水管道的修复。在中国大城市直径较大的污水管线中，有很大的应用前景。
结语
非开挖管道检测和修复技术是利于环保和可持续发展的新型技术，可最大程度地保证城市的完整性和规划合理性，具有良好经济效益和社会效益。随着人们环保意识的增强，非开挖技术的成熟发展及相应政策与法规的出台，该技术将拥有更美好的市场前景。
【参考文献】
DB31/TXXX-2007公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程[S].上海:上海市质量技术监督局,2007
2、CJJ68-2007 城镇排水管渠与泵站维护技术规程规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.
3、李通,刘华平.排水管道检测与非开挖修复技术的应用[J].中国市政工程.2008.04