非開挖管道缺陷探測技術在清污分流管網(wǎng)升級改造工程中的應用

范謹寧

（中鐵二十二局集團第五工程有限公司，重慶 400700）

隨著信息時代的逐漸到來，地下管網(wǎng)資料的數(shù)據(jù)更新、規(guī)范已迫在眉睫。排水管網(wǎng)的調查優(yōu)先采用簡單、有效的傳統(tǒng)手段，如直接開井量測等。由于廠區(qū)排水管網(wǎng)深埋于地下，具有不透明性、管線縱橫交錯、結構復雜、信息量及查詢量大、不間斷運行使用等特點，通過實地調查、探測全面準確地掌握所有排水管網(wǎng)的各種情況，獲取詳實的第一手資料，并通過探測建立起供水管網(wǎng)的各種屬性數(shù)據(jù)庫，為實現(xiàn)排水管網(wǎng)的計算機管理打下堅實的基礎[1-2]。通過普查現(xiàn)狀為后續(xù)改造設計和施工提供有效的數(shù)據(jù)，從而為整個項目的順利完成和達到項目建設的目標提供條件，因此需要對現(xiàn)有的排水管網(wǎng)系統(tǒng)進行全面的摸底調查。

但對于情況復雜的地下管道，不容易通過直觀調查發(fā)現(xiàn)問題，為避免開挖對茅臺酒廠區(qū)的生產(chǎn)、交通造成嚴重影響，避免對廠區(qū)環(huán)境、道路、地下管線造成破壞和浪費，主要采用非開挖的管網(wǎng)儀器探查，如管道電視檢測系統(tǒng)（CCTV 爬行器）、管道潛望鏡（QV）等檢測手段，對排水管網(wǎng)進行探測。

1 工程概況

茅臺廠區(qū)排水管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設已基本形成清、污分流的管網(wǎng)系統(tǒng)，包括生產(chǎn)廢水管網(wǎng)系統(tǒng)、生活污水管網(wǎng)系統(tǒng)、雨水管網(wǎng)系統(tǒng)。但自50年代開始廠區(qū)的建設以來，由于建設時間跨度大、設計施工標準不統(tǒng)一，隨著國家標準的提高及管網(wǎng)的老化損壞，導致現(xiàn)在廠區(qū)各個排水管網(wǎng)系統(tǒng)內均存在清污混流的問題。

本次升級改造屬環(huán)境保護基礎設施改造建設項目。施工范圍包括制酒一至二十車間、制曲一至六車間、廠區(qū)所有酒庫、包裝車間、低度酒車間、辦公區(qū)域及廠區(qū)通向下游的全部沿河污廢水主管、雨水排洪溝等排水管道，總面積約為2.20km2，改造總長約51km。

2 排水管網(wǎng)探測應用

2.1 排水管網(wǎng)探測的目的

（1）掌握廠區(qū)內排水管網(wǎng)位置、關系、走向、標高、埋深、管徑、管道材質等詳細資料。

（2）了解各排水管道的滲漏、塌陷等功能性缺性和結構性缺陷狀況，以及雨水、冷卻水、生活污水、生產(chǎn)廢水管網(wǎng)的錯接、混接情況。

（3）為管網(wǎng)升級改造的設計、施工提供依據(jù)，便于今后管網(wǎng)的維修、養(yǎng)護。

（4）為廠區(qū)排水管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)建設提供數(shù)據(jù)支撐。

（5）為分析廠區(qū)管網(wǎng)運行出現(xiàn)的問題提供有力依據(jù)。

2.2 排水管網(wǎng)探測

排水管線探查應在充分搜集和分析已有資料的基礎上，采用實地調查與儀器探查相結合的方法進行。排水管線的探測工作實際上以外業(yè)實地調查為主，再輔以管線探測儀和地質雷達勘查等技術手段調查排水管線的相關位置及狀況[3]。

2.2.1 管線探測儀（RD6000）

管線探測儀（RD6000）主要適用于金屬管線探測進行探測，該系列型管線探測儀是利用內置的水平線圈來測定電磁場的垂直分量，利用兩只垂直排列的線圈測定電磁場的水平分量，對檢測到的信號進行放大、運算等一系列處理而得到管線的位置與埋深等結果，通過操作儀器面板上的切換開關達到各種探測的目的。該儀器除可以利用自身產(chǎn)生的主動源信號探測管線外，還可以利用管線中傳導的P 波（電力電纜自身攜帶的50Hz 信號及鄰近電纜、電力游散電場等在金屬管線中感應的電流所產(chǎn)生的二次場）、R 波（各種無線電臺發(fā)射的電磁場及周圍分布的電纜產(chǎn)生的電磁場等在金屬管線中感應的電流所產(chǎn)生的二次場）等被動源法在盲區(qū)內進行管線掃描探測，可選擇多種頻率（512Hz、8kHz、33kHz、65kHz 等）。

2.2.2 地質雷達（GSSI）

本次普查范圍內由于暗溝較多，故普查過程中采用國內外最先進的GSSI地質雷達對此類疑難暗溝進行全方位探測。

地質雷達主要適用于非金屬管道，檢測是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式，其工作過程是由置于地面的發(fā)射天線發(fā)送入地下一高頻電磁脈沖波，地層系統(tǒng)的結構層可以根據(jù)其電磁特性如介電常數(shù)來區(qū)分，當相鄰的結構層材料的電磁特性不同時就會在其界面間影響射頻信號的傳播，發(fā)生透射和反射。一部分電磁波能量被界面反射回來，另一部分能量會繼續(xù)穿透界面進入下一層介質，電磁波在地層系統(tǒng)內傳播的過程中，每遇到不同的結構層會在層間界面發(fā)生透射和反射，由于介質對電磁波信號有損耗作用，所以透射的雷達信號會越來越弱。

探地雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機、信號處理機和終端設備（計算機）等組成。探地雷達是利用高頻電磁波束的反射來探測目標體的。其方法是要求測線垂直管狀目標體連續(xù)掃描，在目標體上方接收到來自管狀目標體的反射回波，不同頻率天線發(fā)射電磁波穿透地層能力不同，根據(jù)暗溝埋設深度不同選取特定頻率的天線。

2.3 排水管道探測

2.3.1 現(xiàn)場調查

排水管網(wǎng)普查除了調查排水管網(wǎng)的空間位置外，還應對管道現(xiàn)狀運行狀況進行初步調查，如檢查井內的淤積情況、連接管道的流水暢通情況等。通過巡視管道上方路面沉降、裂縫和積水情況；檢查井冒溢和雨水口積水情況；檢查井和雨水口周圍的異味；其他異常情況可以對管道缺陷類型進行初步判斷管[4-5]。

2.3.2 管道內窺（QV）檢測

QV 管道潛望鏡是管道快速檢測設備，通過可調節(jié)長度的手柄將高放大倍數(shù)的攝像頭放入窨井或隱敞空間對排水管道進行檢測，對檢測排水設施的窨井非常適用，具有人員無需下井、速度快、焦距可調節(jié)等優(yōu)點。檢測條件為管道內水位宜≤管徑的1/2，管段長度＜50m。具有受檢測條件限制小，檢測效率高的特點。

2.3.3 CCTV 檢測

管道CCTV（Closed Circuit Television）檢測是采用先進的CCTV 管道內窺電視檢測系統(tǒng)，在管道內自動爬行，對管道內的銹層、結垢、腐蝕、穿孔、裂紋等狀況進行探測和攝像，根據(jù)檢測的影像數(shù)據(jù)，通過軟件和人工判讀確定管道缺陷類型及尺寸，并利用軟件對管道健康狀況進行評估，出具管道的評估報告，為管道驗收、維護等提供依據(jù)。是目前國內外排水管道最主要的檢測方法。適用于管道詳查、管道普查、管道驗收、管道修復。在管道內水位低于管徑的20%、淤積和障礙物較少情況方可檢測。具有簡便直觀、適用性強、精度高等特點。

2.3.4 管道聲納檢測系統(tǒng)

采用聲波掃描技術對管道內水面以下的狀況進行檢測的方法，利用牽引或動力裝置，將水下聲納探頭送入管道內部，對管道內部進行聲波掃描檢測。通過專業(yè)技術人員對檢測數(shù)據(jù)的分析判斷管道水下部分的結構構造、淤積狀況、以及管道缺陷。針對管網(wǎng)復雜，管道由于無法控制、降低水位或因生產(chǎn)無法截流停水等原因，而難以進行內窺檢測，宜用于管道內水位較高，電視檢測等方法無法檢測管道。檢測時管道內水深應＞300mm?？梢詸z測判斷管道水下部分的缺陷、計算淤積程度。

2.4 管線探測儀器統(tǒng)計

需用到的管線探測儀器有：1 臺RD6000PXL/T10 管線探測儀、5 臺X1-BQV 管道潛望鏡、1 臺CCTV 管道機器人、1 臺TVS-600CCTV 管道機器人、1 臺GSSI 地質雷達、1 臺1512USB 管道聲納檢測系統(tǒng)。

3 檢測成果

使用內窺檢測數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)軟件，對聲納數(shù)據(jù)、CCTV 及管道潛望鏡檢測基礎數(shù)據(jù)檢查及處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)檢查、管網(wǎng)數(shù)據(jù)與內窺數(shù)據(jù)合并入庫、數(shù)據(jù)掛接、數(shù)據(jù)處理、管網(wǎng)評估、多媒體資料掛接等處理過程，生成結構缺陷評價表、功能缺陷評價表、檢查井照片表。

根據(jù)對現(xiàn)場管網(wǎng)的摸查，廠區(qū)內生活污水管、生產(chǎn)廢水管以及雨污管道均存在破損、變形、脫節(jié)的情況。整個廠區(qū)功能性缺陷共1323 個：一級缺陷共436 個；二級缺陷共591 個；三級缺陷共179 個；四級缺陷共117 個，見表1。

表1 老廠區(qū)管道功能性缺陷統(tǒng)計表

整個廠區(qū)結構性缺陷1335 個：一級缺陷共357 個；二級缺陷共615 個；三級缺陷共295 個；四級缺陷共68 個，見表2。

表2 老廠區(qū)管道結構性缺陷統(tǒng)計表

4 結束語

非開挖管網(wǎng)探測技術有效的避免開挖對茅臺酒廠區(qū)的生產(chǎn)、交通造成嚴重影響，同時通過管網(wǎng)普查及檢測成果徹底摸清茅臺酒廠廠區(qū)排水管網(wǎng)情況，依據(jù)管、溝探測的缺陷檢測評估成果，對存在功能性、結構性缺陷的管、溝合理確定重建或修復方案，為建成完善的茅臺酒廠清污分離系統(tǒng)奠定了堅實的基礎。