排水管網(wǎng)健康狀況檢測(cè)及評(píng)估技術(shù)方法初探

方門福+潘文俊+韓葵

摘 要：從深圳地區(qū)開展排水管網(wǎng)檢測(cè)的實(shí)踐出發(fā)，總結(jié)排水管道內(nèi)窺鏡檢測(cè)檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)及方法、作業(yè)流程，健康狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)估技術(shù)方法，管道缺陷類型及等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出管網(wǎng)維護(hù)的等級(jí)指標(biāo)及建議。

關(guān)鍵詞：排水管道；檢測(cè)技術(shù)；缺陷評(píng)價(jià)指標(biāo)；評(píng)估方法

Study on the Method of Health Condition Detection and Evaluation of Drainage Network

Fang Men-Fu，Pan Wen-Jun，Kan Kui

（ Shenzhen Investigation & Research Institute CO.，LTD， 15 Fuzhong Road，Shenzhen，518026 ）

Abstract：This paper summarizes the key technologies and methods of the endoscopic inspection and detection of drainage pipes from the practice of drainage pipe network in Shenzhen area， the evaluation index of the operation flow and health status and the evaluation methods， the evaluation criteria of the pipeline defect type and grade， Maintenance of the level of indicators and recommendations.

Keywords：Drainage pipe， detection technology， defect evaluation index， evaluation method

1.引言

城市排水管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，排水管網(wǎng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到城市的公共安全和環(huán)境的保護(hù)，排水管網(wǎng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，造成管道內(nèi)部出現(xiàn)沉積、結(jié)垢等功能性缺陷和破裂、變形等結(jié)構(gòu)性缺陷的病狀不可避免，從而造成道路積水和路面塌陷，污染土質(zhì)和地下水，甚至引發(fā)地面坍塌、附近建（構(gòu)）物變形等重大公共安全隱患，因此，排水管網(wǎng)的維護(hù)和保養(yǎng)已成為城市公共管理的重要工作，查清管道的健康狀況是管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)和前提。

管道健康狀況包括管道的結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷，采用CCTV技術(shù)、QV技術(shù)及人工巡視等手段能夠有效檢測(cè)并評(píng)價(jià)管道的缺陷類別和等級(jí)。本文結(jié)合深圳地區(qū)開展CCTV檢測(cè)的實(shí)際工作，提出排水管道檢測(cè)及評(píng)估的技術(shù)方法、作業(yè)流程及適用對(duì)象。

2.關(guān)鍵技術(shù)

排水管網(wǎng)健康狀況檢測(cè)主要采用CCTV、QV及人工現(xiàn)場(chǎng)巡查的方法完成，可根據(jù)管道的實(shí)際情況和需要選擇不同的方法完成。

2.1 CCTV檢測(cè)技術(shù)

（1）CCTV（管道閉路電視、Closed-Circuit Television）檢測(cè)系統(tǒng)，是一種應(yīng)用于排水管道安全狀態(tài)檢測(cè)的核心技術(shù)。該系統(tǒng)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，到80年代基本成

熟， 90年代引入我國(guó)并在部分大城市開始使用。CCTV系統(tǒng)主要由控制平臺(tái)、爬行車、攝像頭、電纜盤及記錄器等組成。

（2）CCTV檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)攜帶高頻攝像儀的爬行車進(jìn)入內(nèi)部對(duì)管道內(nèi)的銹層、結(jié)垢、腐蝕、穿孔、裂紋等狀況進(jìn)行攝像，獲取管道內(nèi)部的高清影像信息，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)影像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、判讀，依據(jù)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程再進(jìn)行評(píng)估，最終獲得客觀反應(yīng)管道內(nèi)部健康狀況的相關(guān)信息，對(duì)排水管道的健康狀況進(jìn)行評(píng)估，為管網(wǎng)的養(yǎng)護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

（3）CCTV檢測(cè)時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行影像、記錄攝像頭的旋轉(zhuǎn)和定位，能夠進(jìn)行文字編輯功能；根據(jù)不同管徑，可以選用不同型號(hào)的CCTV檢測(cè)設(shè)備。

2.2 QV檢測(cè)技術(shù)

（1）QV（管道潛望鏡）檢測(cè)系統(tǒng)主要包括只能顯示控制器、傳輸電纜、攝像儀、伸縮桿、U型探針等設(shè)備。檢測(cè)時(shí)，可實(shí)時(shí)錄制并保存被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部影像，在錄制過(guò)程中可快捷抓取、保存缺陷圖像，或通過(guò)鍵盤錄入文字信息，疊加顯示并保存在視頻畫面中，可通過(guò)功能鍵快捷錄入缺陷代碼；采用一體化主控制器，集成度高、小巧輕便、采用內(nèi)置高性能電池供電、安裝簡(jiǎn)便（僅需連接1根探頭電纜），適合野外移動(dòng)工作環(huán)境。

（2）采用QV檢測(cè)時(shí)，管道潛望鏡檢測(cè)時(shí)管內(nèi)水位不宜大于管徑的1/2。若不具備檢測(cè)條件，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)行清疏與封堵，待條件滿足要求后在實(shí)施。

2.3 人工現(xiàn)場(chǎng)巡查檢測(cè)技術(shù)

（1）對(duì)大型箱涵（斷面尺寸大于1000X1500）或內(nèi)徑大于2m的排水管道，需要人工進(jìn)入管道內(nèi)部進(jìn)行巡視檢測(cè)

（2）人工現(xiàn)場(chǎng)巡視檢測(cè)時(shí)，管道內(nèi)的水深不得大于0.5m，充滿度不得大于50%。

（3）人工巡視檢測(cè)主要通過(guò)高清相機(jī)對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行攝像，獲取管道內(nèi)部健康狀況的相關(guān)信息。

（4）攜帶的高清相機(jī)應(yīng)滿足：有效像素2000萬(wàn)以上，分辨率大于5472×3648，鏡頭EF 24-105mm f/4L IS USM標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭。

3.檢測(cè)工作的組織與實(shí)施

3.1技術(shù)流程

技術(shù)流程主要反映項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的全貌和各工序、工種之間的先后順序、相互關(guān)系及其接口的循環(huán)過(guò)程，是項(xiàng)目管理人員進(jìn)行資源調(diào)整和確定控制重點(diǎn)的主要依據(jù)之一，檢測(cè)的技術(shù)流程見圖1。

3.2檢測(cè)方法選擇

（1）原則上，QV、CCTV檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)各種管徑的排水管道，實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

（2）當(dāng)管段較長(zhǎng)（管徑與管段長(zhǎng)度之比小于20～25%）時(shí)，必須選用CCTV檢測(cè)。endprint

（3）當(dāng)管道內(nèi)部未清洗導(dǎo)致CCTV檢測(cè)難以進(jìn)行時(shí)，應(yīng)選用QV檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)QV檢測(cè)發(fā)現(xiàn)疑脫節(jié)或滲漏缺陷且程度較輕時(shí)，應(yīng)用CCTV系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。

（4）當(dāng)管道為箱涵（斷面尺寸大于1000X1500）或管道內(nèi)徑大于2m時(shí)，用QV、CCTV進(jìn)行檢測(cè)有困難時(shí)，選擇人工直接進(jìn)入管道內(nèi)部進(jìn)行巡查檢測(cè)。

3.3工作程序

（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

① 儀器組裝及檢查：根據(jù)待檢測(cè)管道管徑，安裝與之相適應(yīng)檢測(cè)設(shè)備，連接主控系統(tǒng)、專用電纜和攝像系統(tǒng)，檢查各項(xiàng)設(shè)備工作是否正常。

② 安全工作準(zhǔn)備：設(shè)置安全防護(hù)裝置、打開井蓋進(jìn)行通風(fēng)、毒氣檢測(cè)等準(zhǔn)備工作。

（2）管道現(xiàn)狀攝影

① 打開系統(tǒng)并設(shè)定初始值，調(diào)整計(jì)數(shù)器。

② 輸入檢測(cè)標(biāo)題：工程名稱、地點(diǎn)、委托單位、檢測(cè)單位、檢測(cè)人員、檢測(cè)日期、啟始井和終止井編號(hào)、水流方向、管材、管徑等。

③ 對(duì)管道現(xiàn)狀進(jìn)行攝像，通過(guò)控制系統(tǒng)監(jiān)視攝像過(guò)程及狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管段存在疑是缺陷時(shí)，應(yīng)重復(fù)攝像。

④ 結(jié)束檢測(cè)：停止影像拍攝，管閉電源，收回設(shè)備，結(jié)束該站的檢測(cè)工作。

（3）影像初步判讀

① 檢查影像是否清晰，總體質(zhì)量是否符合要求

② 對(duì)各種缺陷、特殊結(jié)構(gòu)和檢測(cè)狀況進(jìn)行初步判讀、量測(cè)和記錄。確定疑是重大缺陷是否需要進(jìn)行復(fù)檢。

（4）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

① 使用專用軟件對(duì)影像進(jìn)行自動(dòng)處理和識(shí)別，確定缺陷類型、等級(jí)、尺寸及位置，截取缺陷圖片。

② 以管段為單位對(duì)管道的健康狀況作出客觀、準(zhǔn)確的評(píng)估，編制檢測(cè)技術(shù)報(bào)告。

4.管道健康狀況評(píng)估

4.1評(píng)估指標(biāo)

排水管道的安全狀況以管道的缺陷及等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺陷等級(jí)分為4類，管道缺陷分為結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷兩大類，見表1、表2及表3。

4.2評(píng)估方法

（1）根據(jù)檢測(cè)影像資料采用采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行。

（2）當(dāng)管道長(zhǎng)度小于1m時(shí)，按1m計(jì)算。當(dāng)管道縱向1m范圍內(nèi)兩個(gè)以上缺陷同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，分值應(yīng)疊加計(jì)算；當(dāng)疊加計(jì)算的結(jié)果超過(guò)10分時(shí)，應(yīng)按10分計(jì)。

4.3結(jié)果分析

4.3.1結(jié)構(gòu)性缺陷評(píng)估結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)性缺陷以管段為單位進(jìn)行評(píng)估，其主要結(jié)構(gòu)為缺陷等級(jí)、類型及修復(fù)指數(shù)。

（1）缺陷等級(jí)確定執(zhí)行表5的規(guī)定。

（2）缺陷類型評(píng)估執(zhí)行表6的規(guī)定。

（3）根據(jù)缺陷等級(jí)、地區(qū)及管道的重要性及土質(zhì)影響力計(jì)算管道修復(fù)指數(shù)RI：

RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T （12）

式中：K—地區(qū)重要性參數(shù)；E—管道重要性參數(shù)；T—土質(zhì)影響參數(shù)。

（4）根據(jù)修復(fù)指數(shù)確定管段的修復(fù)的等級(jí)，執(zhí)行表7的規(guī)定。

4.3.2功能性結(jié)陷評(píng)估結(jié)果

功能性缺陷以管段為單位進(jìn)行評(píng)估，其主要結(jié)構(gòu)為缺陷等級(jí)、類型及養(yǎng)護(hù)指數(shù)。

（1）缺陷等級(jí)評(píng)定應(yīng)符合表8的規(guī)定。

（2）缺陷類型評(píng)估執(zhí)行表9的規(guī)定。

（3）根據(jù)缺陷等級(jí)、地區(qū)及管道的重要性計(jì)算管道養(yǎng)護(hù)指數(shù)MI，計(jì)算公司為：

管道養(yǎng)護(hù)指數(shù)按公式（12）計(jì)算。

MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E （13）

式中 K—地區(qū)重要性參數(shù)，執(zhí)行7的規(guī)定；E—管道重要性參數(shù)，執(zhí)行表8的規(guī)定。

（4）根據(jù)養(yǎng)護(hù)指數(shù)確定管段的養(yǎng)護(hù)等級(jí)，執(zhí)行表10的規(guī)定。

4.3.3結(jié)果處理建議

（1）建立重大缺陷上報(bào)制度：當(dāng)管道存在功能性Ⅲ、Ⅳ級(jí)缺陷或結(jié)構(gòu)性Ⅲ、Ⅳ級(jí)缺陷以及兩者并存時(shí)，應(yīng)確定為管道存在重大缺陷，在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在重大缺陷時(shí)，應(yīng)立即向排水管網(wǎng)主管部門上報(bào)，重大缺陷的上報(bào)應(yīng)包括缺陷位置、照片、圖件及專題報(bào)告。

（2）處理建議：I級(jí)缺陷或1級(jí)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)說(shuō)明管段健康狀況正常，可以不進(jìn)行處理；II級(jí)缺陷或2級(jí)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)說(shuō)明管段健康狀況基本正常，可以暫不處理但應(yīng)制定處理計(jì)劃；III級(jí)缺陷或3級(jí)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)說(shuō)明管段健康狀況較差，應(yīng)盡快處理；IV級(jí)缺陷或4級(jí)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)說(shuō)明管段健康狀況已經(jīng)很差，會(huì)直接影響管網(wǎng)的正常運(yùn)行，應(yīng)立即處理。

（3）對(duì)經(jīng)過(guò)修復(fù)或養(yǎng)護(hù)處理后的管段應(yīng)重新進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估，確定管段的健康狀況。

5.結(jié)語(yǔ)

排水管網(wǎng)的長(zhǎng)期使用和城市建設(shè)施工的影響，必然造成排水管道的健康狀況日趨嚴(yán)重，從而影響管網(wǎng)的安全運(yùn)行，積極開展排水管道的檢測(cè)、評(píng)估及維護(hù)應(yīng)成為城市安全管理的重要工作；隨著排水管道檢測(cè)技術(shù)的日趨成熟和應(yīng)用推廣，必然有愈來(lái)愈多的城市開展排水管道健康狀況的檢測(cè)和評(píng)估，全面開展排水管網(wǎng)的安全檢測(cè)和評(píng)估已成為測(cè)繪工作的重要內(nèi)容，對(duì)其技術(shù)方法的研究也受到普遍的關(guān)注和重視；全面研究和總結(jié)相關(guān)的技術(shù)流程、檢測(cè)及評(píng)估技術(shù)方法對(duì)今后的工作的順利開展具有積極的借鑒作用和指導(dǎo)意義。

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