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排水管道的检测与修复方法汇总

时间:2023-11-02 13:51:07

排水管道检测类业务主要包括检测和评估两个环节,经多年发展,排水管道的检测技术虽然被我国多数企业掌握,但在核心的评估环节还亟待提升和改进,评估工作人员需要具备极强的专业知识以及丰富的判读经验才能胜任。

另一方面,排水管道检测类业务也可分为管网系统性检测和管段局部性检测,系统性检测所涉及学科专业繁多,所涉及的技术包括:物探、测绘、GIS、计算机、机器人、水化分析和传感器等,需将这些技术结合起来,才能实现对排水系统的精确“体检”。受限于多领域、多设备和多种人才的客观需求,多数企业难以承接系统性检测项目。
非开挖修复的技术工艺包括热水固化法和紫外光固化法等数种。为达到修复效果,任意一种工艺的掌握均要求一线业务人员完成系统性的日常培训和多年的经验积累。另一方面,排水管道的修复场景复杂多样,如不具备不同管道类型的修复手段,难以承接复杂性多样性的项目,并且同一管道也可能存在不同程度的损毁情况,需要采取不同工艺进行协同修复。

管道空间位置探测
详细掌握排水管道的空间分布及基本情况是排水管理的必然要求,探测管道位置、调查管道属性是排水养护的一项重要基础工作。近年来,我国大多数城市都开展了地下管线普查工作,排水管道作为重要市政设施亦被纳入普查对象。普查成果资料为排水规划、管道检测、雨污混接调查、污水系统提质增效调查和养护管理调度等工作提供了强有力的支撑。该业务运用物探和测绘等技术,探测地下管线的走向与埋深,包括现状调绘、数据采集(明显点调查、隐蔽点探查、管线点测量)、数据处理、成果生成等一系列环节,并经采集、处理后最终形成地下管线空间地理信息数据。
使用管线探测仪、探地雷达等设备进行探查定位、定深,获取排水管道的地面投影位置和埋深。在探查掌握管道的平面位置后,应用GNSSRTK、全站仪、水准仪等测量仪器测量出所有管线特征点的坐标及高程,录入相应属性,建立数据库,绘制排水管线图。
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管道结构性检测

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排水管道在运行过程中可能出现渗漏、腐蚀、脱节、错口、变形、破裂和塌陷等结构性缺陷和淤积、结垢、树根堵塞等功能性缺陷,由于排水管道埋藏在地下,传统的人工检测方法难以发现这些问题,且人工进入可能发生安全隐患。公司使用CCTV、潜望镜和声呐等仪器设备,可以无需工作人员下井对排水管道的缺陷进行排查,确定各种缺陷所在位置,并对现状进行定性评级及计算修复指数和养护指数,为开展下阶段的维护工作提供详实的依据。

管道检测的内容主要包括管道封堵排水、疏通清洗、CCTV检测、图像判读、缺陷评估和编制评估报告。在设备进入管道检测前,需要对管道进行预处理,使管道内处于开放状态并保持内壁无污泥覆盖,通常使用疏通清洗车开展。

雨污混接调查
雨污混接指在排水体制为分流制地区,由于雨水管道和污水管道连通,而发生的雨污水混流的情况。针对分流制排水系统,通过综合运用人工调查、仪器探查、水质检测、烟雾试验、染色试验、泵站运行配合等方法,查明调查区域内混接点位置、混接点流量和混接点水质等,对调查结果进行分析和判断,形成雨污混接程度的评估结论。
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污水收集系统排查

污水收集系统排查是指综合运用各种仪器设备找出自然水体倒灌、地下水渗入的发生地,查明造成污水系统混流的原因,并系统性提出解决方案以供业主方参考,从源头上发现污水未收集、外来水进入等异常状况,进而解决污水处理厂进厂水质异常问题。如下图所示,该项调查融入测绘、地理信息系统、水质分析、流量监测、视频检测等多项技术,公司研发团队以排水GIS为基础,使用“开阖法”排查技术体系,通过主动改变水流流向,判断区域是否存在外来水,查明外来水的流入途径,并进行定量分析。

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养护监督检测

养护监督检测为发行人作为政府委托的第三方,通过定期抽查的方式,利用CCTV、潜望镜、声呐等仪器设备,监督城市排水养护单位的日常养护工作,对养护质量进行评定,为政府对养护单位的考核提供依据。




管道修复

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管道修复是排水管道维护的重要组成部分,其作用是通过对已有管道进行修复,以保持和改善现有管道的自身结构和功能,确保排水管道正常高效运行,延长管道的使用寿命。我国城市管道的修复通常采用开槽开挖的方式进行,即通过开挖破除路面,将出现问题的管道进行整体翻新更换。但是随着城市发展的不断推进,路面交通和环境越来越受到居民的关注,传统的开挖修复影响道路交通、市容市貌、居民生活,容易产生次生灾害,开挖修复使用受到限制,由此非开挖修复技术应运而生。
非开挖修复可根据修复的范围和长度分为整体修复和局部修复两大类。整体修复针对两个检查井之间的一段管道进行修复和更新,修复后的管道可以恢复原有的过水功能。局部修复通常用于处置点状和环状等纵向长度小于0.5米的缺陷。

整体修复工艺包括水翻CIPP、气翻CIPP、紫外光CIPP、螺旋缠绕、热塑成型、短管置换等;局部修复工艺包括局部树脂固化、不锈钢双胀圈、不锈钢快速锁等。除此之外,还会根据客户需求实施检查井修复,主要工艺包括离心喷涂法和紫外光固化贴片法等。

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①管道整体修复
整体修复对两个检查井之间的一段管道进行整体修复处理的修复方法。通常适用于管道内部存在多处较为严重的缺陷,管道自身的结构和功能受到极大影响时的管道修复。修复时,通过在原有管道内部形成一层新的内衬结构,独立或者与原有管道共同承载管道上方的所有载荷。
整体修复主要工艺如下:
A.水压翻转热水原位固化法(简称:水翻CIPP)
水压翻转热水原位固化法的工艺原理是将浸渍树脂的无纺布聚酯毛毡在水压的作用下翻转进入管道内部,并依靠水头高度使软管与原有管道紧密贴合,再使用热水锅炉循环加热管道中的水,直至达到树脂固化所需的温度,树脂发生固化反应后在原有管道内部形成一层紧贴原管的内衬结构,从而实现对管道的整体修复。该工艺可适用于修复直径D200mm-D1,800mm之间的各类管道,同时该工艺具有对蛋形、马蹄形等异形管进行修复的能力。
B.气体翻转原位固化法(气翻CIPP)
气体翻转原位固化法的工艺原理是借助于压缩空气将浸渍树脂的软管翻转到待修复管道内部,随后使用热蒸汽或常温条件使树脂发生固化反应,从而在原有管道内部形成一层新的内衬。该工艺适用于修复直径D150mm-D1,200mm之间的各类管道。
C.紫外光原位固化法(紫外光CIPP)
紫外光原位固化法的工艺原理是将浸渍树脂的玻璃纤维软管通过牵拉方式置入原有管道中,将软管两端密封后向软管中充气使其膨胀,随后置入灯架,在紫外线的作用下使软管发生固化反应,从而在原有管道内部形成一层新的内衬结构。该工艺可适用于修复直径D150mm-D1,600mm之间的各类管道。该修复工艺可同时适用于有压和无压管道,且相对其他工艺,具有实施速度快、节能环保和自动化程度高等优势。
D.螺旋缠绕法
螺旋缠绕法的工艺原理为借助机械缠绕设备,将带状型材和增强钢带在原有管道内部缠绕形成一根新的管道,随后在内衬管与原有管道之间的空隙处进行注浆填充,使其与原管形成整体结构。该工艺具备管中带水作业特点,可对管道内特定长度进行修复,适用于直径D800mm-D2,600mm圆型管道及非标准口径管道。
E.热塑成型法
热塑成型法是指通过牵拉的方法将预制好的型材拖入待修复的管道中,然后通过蒸汽或者气压使管道膨胀恢复,在原有管道内部形成一层新的内衬的修复方法。热塑成型工艺具有易安装、实施速度快等优势,主要适用于中小口径管道,
F.碎(裂)管法(短管置换)
碎(裂)管法基本原理是采用碎(裂)管设备从内部破碎或割裂原有管道,将原有管道碎片挤入周围土体形成管孔,并同步推入新管道的管道更新方法,新管道采用0.5米长的管节进行拼装并密封,从而实现管道的整体修复。该工艺主要针对严重变形坍塌的管道,适用于修复直径D300mm-D700mm之间的管道。

②管道局部修复
局部修复工艺主要用于修复管道中出现少量点状缺陷,如破裂、渗漏、脱节等,使用局部修复方法进行处理后,可以实现对缺陷位置的结构加固与增强。对于管道自身结构完好,仅出现少量局部缺陷的管道,采用局部修复方法比较经济,常见的局部修复方法包括管道局部树脂固化法、不锈钢双胀圈法和不锈钢快速锁法等工艺,具体如下:
A.局部树脂固化法
局部树脂固化法将经树脂浸透后的织物缠绕在修复气囊上,拉入到管道待修复部位,修复气囊充气膨胀后,使树脂织物压粘于管道上,保持压力待树脂固化后,形成内衬筒的管道局部修复法。公司对该类工艺拥有近十年的实践经验,相较其他局部修复工艺,该工艺可适用管道范围广,工艺成熟且应用广泛。
B.不锈钢双胀圈法
不锈钢双胀圈法是以不锈钢胀环和止水橡胶带为主要修复材料,在管道接口或缺陷部位安装止水橡胶带,再用两道不锈钢胀环固定的管道局部修复方法。该工艺针对大口径管道的修复,主要应用于直径D800mm及以上的各类圆形管道。该项工艺主要被用于管道接口处的渗漏处理,同时也可以用于项目修复前的止水环节,具有安装简单、抗震效果好的优势,能够适用一定程度的错口密封。例如,广东省汕头市局部修复项目采用该工艺,完成了对直径D1,400mm口径的管道修复工作。
C.不锈钢快速锁法

以不锈钢套筒、橡胶套和缩紧机构为主要修复材料,在管道接口或缺陷部位将不锈钢套筒通过修复气囊和人工方式扩张后,再将橡胶套用锁紧机构固定的管道局部修复方法。该工艺可修复D150-D800之间的各类管道,具有耐腐蚀、使用寿命长和有一定结构强度的特点。该工艺也可用于整体修复前的预处理。


③检查井修复
检查井作为排水管道重要的附属设施,其在运行的过程中也极易由于管道内部的腐蚀以及外力作用导致出现各种缺陷,例如腐蚀、破裂、渗漏等各种结构性缺陷以及树根、沉积、结垢等各种功能性缺陷。这些缺陷导致检查井内部水流不畅、出现入渗问题影响检查井的正常使用。因此,检查井缺陷的修复是保证整个管网系统可以正常运行的基础,修复方法包括离心喷涂法、紫外光固化贴片法以及原位固化法。
离心喷涂法的工艺原理是将预先搅拌均匀的无机砂浆或高分子聚合物通过离心喷头或手持式喷头均匀地涂覆在检查井井室内部,待材料固化凝固后形成具有防腐蚀性能结构层的修复工艺。根据使用材料的不同可以分为无机砂浆喷涂、高分子聚脲喷涂等。
紫外光固化贴片法的工艺原理是将浸渍树脂的玻璃纤维片固定在检查井井壁上,然后在紫外线的照射作用下加速固化,在原有检查井井室内部形成具有足够强度的结构层,从而实现对检查井井室的内部修复。
原位固化法的工艺原理是在检查井内安装置入一个特殊设计的浸渍热固化树脂的纤维软管,在热力作用下固化,与原检查井内壁紧密贴合,最终在检查井内部形成一个具有强度的内衬层。

离心喷涂法、紫外光固化贴片法和原位固化法的修复效果如下所示:

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管道养护

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①日常养护
城市排水管网运维服务是为保证城镇排水的正常通畅,日常养护主要指定期对已有排水系统中的所有设施进行有效管理和维护,保证其良好和安全的运行状态。公司在日常养护业务方面,会派驻人员定期对管网进行现场巡查,在巡查过程中如发现问题,会对相应功能性缺陷及结构性缺陷进行及时处置。
在日常养护过程中,主要发现的排水管道问题通常为污水冒溢、路面积水和井盖破损等。城市排水管网运维服务的主要目的为保持管道的健康,防患于未然,减少或避免问题的发生并延长管道使用寿命,提高经济效益。
②专项养护
对于部分城市缺乏日常养护的情形,易出现排水管网大面积严重淤塞,客户通常会进行专项养护的采购,专项养护主要包括疏通清洗和污泥清捞等工作。公司改变传统作业模式,针对不同类型的堵塞物,采用不同种类的喷头,安装于高压射水车上,高效快速地恢复管道有效口径。疏通后的污水由专用吸污车抽吸至罐体,运至专用场地处置。
对于一些作业人员无法进入的中小口径管道中存在的坚硬堵塞物,高压疏通设备无法处理,通过切割机器人,远程控制机械臂对管道内的树根侵入、硬质体残留和管道变形等阻碍水流的物体进行切割,完成精准疏通。


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