隨著城市化進(jìn)展加快,居住密集及用水量、排水量的不斷增加,作為基礎(chǔ)工程的城市排水設(shè)施養(yǎng)護(hù)、維修、疏通任務(wù)增多。問題管線在無法確認(rèn)情況條件下,通常采取明挖施工維修以及恢復(fù),工程造價高,環(huán)境影響大;引進(jìn)先進(jìn)的CCTV(Closed Circuit Televi-sion)管道內(nèi)窺檢測技術(shù)能夠更直觀地了解地下排水管道內(nèi)部現(xiàn)狀,避免人員井下作業(yè)風(fēng)險,減小對道路交通的影響。有計劃地對排水管道現(xiàn)狀檢查、評估、養(yǎng)護(hù)和修復(fù),建立檢測、評估、養(yǎng)護(hù)機(jī)制是發(fā)展的趨勢。
1. 排水管道檢測技術(shù)
國內(nèi)城市排水管道檢測技術(shù)主要有:閉水檢測、氣壓法和水壓法檢測、潛水員和潛望鏡檢測、激光檢測、聲納檢測、CCTV檢測等。CCTV檢測技術(shù)是目前國際上用于管道狀況檢測先進(jìn)和有效的手段,近兩年,上海、廣州、深圳等開始引進(jìn)該檢測系統(tǒng),并取得非常好的效果。
2. CCTV檢測技術(shù)及原理
CCTV檢測技術(shù)是目前國內(nèi)外排水管道的重要檢測方法,適用于管道詳查、管道普查、管道驗收、管道修復(fù)?;驹O(shè)備包括攝像機(jī)、長度測量儀、燈光系統(tǒng)、電源控制設(shè)備、爬行器等[]。采用電視檢測系統(tǒng),通過攝像機(jī)對管道內(nèi)部進(jìn)行全程攝像檢測,根據(jù)檢測的影像數(shù)據(jù),通過軟件和人工對銹層、結(jié)垢、腐蝕、穿孔、裂紋等情況進(jìn)行判讀,有效地查明管道內(nèi)部防腐質(zhì)量、腐蝕狀況及涌水管道、涌水點的準(zhǔn)確位置,全面了解管道的現(xiàn)狀[2],確定管道缺陷類型,編寫管道現(xiàn)狀報告,并對排水管道運(yùn)行質(zhì)量及功能進(jìn)行評價,為管道驗收、維護(hù)等提供依據(jù)。CCTV檢測設(shè)備憑借爬行器及燈光系統(tǒng),完全由帶遙控操縱桿的監(jiān)視器控制,操作簡單,移動方便。
3. CCTV檢測技術(shù)工作技術(shù)規(guī)程
檢測工作程序包括:首先收集相關(guān)資料并進(jìn)行現(xiàn)場勘察,編制具體檢測方案,然后移除淤泥和堵塞物后進(jìn)行清洗,采用CCTV設(shè)備進(jìn)行檢測,采集圖像資料、數(shù)據(jù),最后出具檢測評估報告。
4. CCTV檢測評估
4.1 CCTV檢測技術(shù)影像判讀
CCTV管道內(nèi)窺檢測的一項關(guān)鍵內(nèi)容就是對影像數(shù)據(jù)信息的判讀,具體包括確定管道內(nèi)部缺陷種類、位置表述、等級和管道狀態(tài)評估計算方法。國內(nèi)將管道缺陷種類分為結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷,并按等級進(jìn)行劃分,其中結(jié)構(gòu)性的代碼主要與管道的物理狀況、構(gòu)造和損壞的嚴(yán)重性有關(guān);功能性代碼與排水系統(tǒng)的狀況是否達(dá)到服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)和排水能力要求,以及潛在的堵塞和水密性有關(guān)[3]。標(biāo)準(zhǔn)缺陷代碼以英文單詞的第一個字母縮寫而成,例如:縱向裂痕為CL(Crack longitudinal);橫向裂痕為CC(Crack circumfer-ential);復(fù)合裂痕為CM(Cracks multiple);破裂為B(Broken);管道接頭中度錯位為JDM(Joint displaced medium)等[4]。用時鐘表示該缺陷點在管道圓周上的分布,順時針輸入時鐘編號。
4.2 管道狀態(tài)評估計算方法
4.2.1 機(jī)構(gòu)性狀況評估算法
管道運(yùn)行狀況系數(shù)用S表示,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
圖片式中:
i為結(jié)構(gòu)缺陷總個數(shù);
L為被評估管道的總長度;
Li為第i處缺陷縱向長度;
Pi為第i處缺陷權(quán)重;
n1為缺陷總個數(shù)。
結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)用F表示,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:F=0.25S S<40F=10 S≥40
在管道評估時,某段管的狀況是依據(jù)結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)F,地區(qū)重要性參數(shù)K,管道重要性參數(shù)E、B和以及地質(zhì)條件參數(shù)T來確定的,但每種參數(shù)所占的權(quán)重不一樣。管道維修指數(shù)RI計算公式為:
R1=0.7F+0.1K+0.05E+0.05B+0.17
4.2.2 功能性狀況評估算法
管道運(yùn)行狀況系統(tǒng)用Y表示,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為功能性缺陷參數(shù)用G標(biāo)識,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:G=0.25Y Y<40G=10 Y=40
管道維護(hù)指數(shù)MI計算公式為
MI=0.8G+0.05K+0.05E+0.05B+0.05T
4.2.3 評估結(jié)果計算分析
在提供檢測錄像的同時,還需要提供詳細(xì)的檢測報告,包括項目信息、缺陷點照片、平面剖析圖、詳細(xì)描述等。根據(jù)某工程檢測成果,其中L=18.6m、K=10、E=2、B=4、T=10,根據(jù)公式計算過程如下:
S=100/18.6(1×3.2+2×6.8+3×15.9)=346.77
F=10
RI=0.7×10+0.1×10+0.05×2+0.05×4+0.1×10=9.3
Y=100/18.6(2×6.8)=73.12
G=10
Ml=0.8×10+0.05×10+0.05×2+0.05×4+0.05×10=9.3
管道結(jié)構(gòu)性狀況評估和修復(fù)建議以及管道功能性狀況評定和維護(hù)建議表見表1和表2,應(yīng)進(jìn)行整段修復(fù)和整體養(yǎng)護(hù)。
表1結(jié)構(gòu)狀況評估表
表2功能狀況評估表
5. CCTV檢測技術(shù)應(yīng)用建議
排水管道CCTV檢測受到多種因素的影響與制約:交通狀況、排水管道的屬性、排水管道中水流狀況、管道中的淤積厚度、管道敷設(shè)時間、管道埋深、管材管徑、管道的連接方式、水位高度等,在具體工程實施中應(yīng)該多方考慮制定監(jiān)測方案。在工程驗收時,排水管道CCTV檢測不能取代閉水或閉氣試驗,在CCTV檢測確認(rèn)管道沒問題的情況下,還需要配合閉水或閉氣試驗才能確認(rèn)管道是否無滲漏情況;檢測設(shè)備能夠提供的只是評估管道狀況的視頻及圖像依據(jù),最終診斷管道狀況還需綜合考慮;如果地下水位低于管內(nèi)底,那么管道普通的滲漏無法通過CCTV檢測得知,需要預(yù)通水進(jìn)行檢測。
6. 結(jié)束語
利用CCTV管道內(nèi)窺監(jiān)測技術(shù),能夠直觀地反映管道的運(yùn)行現(xiàn)狀及存在的問題,為排水管道的維修養(yǎng)護(hù)方案提供依據(jù)。開展系統(tǒng)的管道狀況調(diào)查,根據(jù)優(yōu)選原則對一些嚴(yán)重缺陷進(jìn)行及時維修可避免事故發(fā)生并延長管道壽命,降低維護(hù)成本,取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。