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摘 要:针对城市市政排水管网的检测问题,介绍了几种主要的检测方法,并给出了综合应用检测方法检测市政排水管道在施工后以及养护过程中管道内部情况进行检测的工程实例和建议。
关键词:市政排水管网 检测方法 工程应用
中图分类号:TU992 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0020-02
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的存在破裂、渗漏、脱节、错位、侵蚀、积泥堵塞甚至变形塌陷[1],直接影响了排水管网系统的正常运行,甚至威胁到城市交通和人民生命财產的安全。为了能够最大限度的发挥管道的排水能力,延长管道的使用寿命,需要对排水管网系统管道进行全面、直观、科学的检查、评估,以便管理部门制定出科学、经济、有效的修复养护方案和验收依据,提高城市市政建设和改造的管理水平。由于现有传统检测手段无法查明排水管道内部结构及使用功能情况,因此使用先进的声纳、视频等手段对排水管道全面检查显得十分迫切[2]。这种检查将为今后建立城市排水系统综合模拟平台以及完善排水系统功能减少污水渗漏、偷排,治理、美化水环境等工作打好基础。
1 市政排水管网检测的主要方法介绍
1.1 CCTV检测技术
管网检查一般采用管道内窥电视检测系统,在国外称管道CCTV (Closed Circuit Television)检测,此方法于20世纪90年代中期引进国内用于管道内部状况及排水管道健康检测,它是国际上目前用于管道状况检测最为先进和有效的手段。排水管道CCTV检测如图1和图2所示:CCTV检测仪装备有最先进的摄像头、爬行器及灯光系统,完全由带遥控操纵杆的监视器控制,操作简单,移动方便。可以进行影像处理、记录摄像头的旋转和定位。具有高质量的图像记录和文字编辑功能。其主要工作部分为一部四轮驱动的摄像小车和一台计算机。根据不同管径,可以选用不同型号的CCTV。通过它能够将管道中的情况一览无余。在项目中对管内情况实在无法得知的时候,便采用此设备对管段进行检查。在检查前首先要通过高压冲洗车对所需检测的管段进行冲洗,确保CCTV车能顺利通过,然后通过一种专用排水管管道堵塞器将上游排水管暂时封堵(采用的是德国制的管道堵塞器,这种堵塞器是一种橡胶制品,通过对其内部冲气使其膨胀达到堵塞管道的目的),然后用抽水机将井中的污水抽至附近的污水井中,待被观察管道中水深不至于淹没CCTV摄像头时即可投入工作。在抽完井中污水的同时也可观察此时被检测管道中的水流情况,原先埋在水下不便检查的管段此时已“浮出水面”了。
(1)CCTV检测技术的优缺点是:①适合于小到100mm、大到1500mm不同直径管道;②对管道内部的情况一目了然;③所有能够看到的管道内部情况,均可以随时记录保存为原始资料,以备技术人员对管道进行评估;④完全可以取代“由人用眼对管道进行目测检查”的方法;⑤技术人员可以轻松地通过录制影像资料,定位到管道存在缺陷问题的具体位置;⑥完全能够尽早发现、避免管道存在隐患。
(2)声纳检测(SONAR)技术:声纳为英语Sonar的音译,是英语Sound navigation and ranging的缩写;是利用声波对水下物体进行探测和定位识别的方法和所用设备的总称。声纳检测主要是利用声纳的反射原理:让管道内部的真实状况通过声纳的反射,呈现在我们的眼前。该技术适用于不宜进行CCTV检测的充满度较高的污水管道,适用于直径(断面尺寸)从125～3000mm范围内各种材质的管道。声纳系统可辨认并定位管道内部的沉积物、凝结物,同时对大于3mm的开放(通透)形裂隙进行检测和定位。专用软件系统可以达到3D效果,管内断面数据为X、Y,已检测的路线距离为Z,连续记录的检测数据可以以立体图的方式在计算机上显示,检测结果直观(图3)。
水下扫描传感器可在0～40℃的环境下正常工作。用于工程检测的声纳的解析能力强,数据更新速度快;2MHz频率的声音信号经放大并以对数形式压缩,压缩之后的数据通过Flash A/D转换器转换为数字信号;检测系统的角解析度为0.9度,即该系统将一次检测的一个循环(圆周)分为400单位元;而每单元又可分解成250个单位;因此,在125mm的管径上,解析度为0.5mm,而在长达3m的极限范围上也可测得12mm的解析度,可以满足市政、企业排水管(渠)检测目的的要求。声纳处理器是一个19英寸独立式或架装结构的设备。操作者可以从地面上对检测仪进行控制,并且可将声纳信息图形化显示。前面面板包含所有与设备连接输入输出设备譬如:软盘驱动器,硬盘驱动器的可擦写CD-ROM。系统的操作是在计算机系统控制下进行的,当计算机加载电源后,系统将自动从硬盘加载。系统也可以从软驱加载,并可很容易进行软件升级(图4,图5)。
(3)QV手持式管道快速检测技术:QV手持式管道快速检测系统,它拥有高清晰度摄像头和高功率探照灯,通过可调节的手柄将摄像头放入人井或隐蔽空间,并及时产生高质量的彩色图象和录像,使地面上的工程人员能够及时地、快速地对管道的状况有完整而清晰地了解。这样,工程人员就能确认管道的问题所在及解决办法了。它就如同是潜水艇上的潜望镜一样使地下的目标一目了然,是目前应用于管道检测中最快速、直观、易操作的高科技产品。(1)适用范围。可探测150～2000mm管道内部情况。(2)性能特点。1)高功率探照灯,可控变焦摄像头,检测纵深最大可达80m,并能够清晰显示管道破裂、堵塞等内部状况。2)可调节伸缩杆,长度最大可调至10m。3)全景高清晰度摄像头,550∶1变焦彩色摄像头。4)便携式设计,操作简单(图6)。
2 检测技术的实际应用
案例:广州市中东部片区污水现状摸查与连接项目——猎德污水系统查漏补缺项目。解放路以东,珠江前航道以北,环城高速以西,广汕公路以南,白云区风景区北边线以南,包含白云山风景区;工作区域面积168.12km2。该项目是利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测,获得管网破损、淤塞、雨污水混接及污水偷排的空间位置以及相关信息,为排水管网的修复、改造设计和管网的管养维护提供基础资料。(1)投入的主要技术力量。根据实际情况,主要力量拟投入20组QV,10组SONAR,10组穿绳,2组CCTV。配置120名工作人员。(2)施工工期。2010年6月16日开工,2010年10月31日完工。(3)工作成果。中东部片区污水现状摸查与连接项目——猎德污水系统以广州市水污染源调查(一期)成果为基础,利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测、清障和修补测,获得管网破损、淤塞、雨污水混接及污水偷排的空间位置以及相关信息,为排水管网的修复、改造设计和管网的管养维护提供基础资料;同时在水污染调查成果数据管理平台的基础上进行功能扩展,实现排水管网数据的实时动态更新。该项目是针对广州市中心城区现状排水管网(含雨水、污水、雨污合流)的集管网检测、管网清障、管网测绘、管网勘探、管网修复、管网改造设计、管网水质水量在线监测和相关信息数据整理建库的系统工程。
3 对市政排水管网检测过程的建议
有效地利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测,最大限度的发挥管道的排水能力,延长管道的使用寿命降低漏耗,应有计划地选配检测设备和检测方法,变被动检测为主动检测,因此笔者提出以下几点建议:(1)组建高素质检测队伍。要求检测人员熟悉本地区管道运行的情况;熟练掌握检测仪器和仪器的使用方法;熟练掌握常规检测方法;负责本区巡回检测:负责仪器的维护和保养;做好检测记录,填写报表,并编写检测报告。(2)有效地选配检测仪器。地理、经济、技术条件及现场检测目标的不同,公司选用的仪器也不同,要根据自身的具体情况选配,要考虑各种检测方法的特点,采用几种检测方法相互配合使用,组成可靠性和经济性综合的检测系统。本公司对该先进的检测设备和方法相结合已成功的应用,对广州市的污水管道系统情况比较熟悉,因此我公司还承担了部分广州市的污水管网维护工程;从长期看,我公司将会承担广州市更多的污水管网养护工作;随着外地市场的放开,我公司将积极参与外地市场的竞争。因此可以预期,该项目的实施将会带来非常明显的经济效益。
参考文献
[1] 时珍宝.上海市排水系统地下水渗入量研究:[硕士学位论文].上海:同济大学,2004.
[2] 朱军.《上海市公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程》编制综述．北京:地下管线管理,2006,50:6～9.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词:市政排水管网 检测方法 工程应用
中图分类号:TU992 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0020-02
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的存在破裂、渗漏、脱节、错位、侵蚀、积泥堵塞甚至变形塌陷[1],直接影响了排水管网系统的正常运行,甚至威胁到城市交通和人民生命财產的安全。为了能够最大限度的发挥管道的排水能力,延长管道的使用寿命,需要对排水管网系统管道进行全面、直观、科学的检查、评估,以便管理部门制定出科学、经济、有效的修复养护方案和验收依据,提高城市市政建设和改造的管理水平。由于现有传统检测手段无法查明排水管道内部结构及使用功能情况,因此使用先进的声纳、视频等手段对排水管道全面检查显得十分迫切[2]。这种检查将为今后建立城市排水系统综合模拟平台以及完善排水系统功能减少污水渗漏、偷排,治理、美化水环境等工作打好基础。
1 市政排水管网检测的主要方法介绍
1.1 CCTV检测技术
管网检查一般采用管道内窥电视检测系统,在国外称管道CCTV (Closed Circuit Television)检测,此方法于20世纪90年代中期引进国内用于管道内部状况及排水管道健康检测,它是国际上目前用于管道状况检测最为先进和有效的手段。排水管道CCTV检测如图1和图2所示:CCTV检测仪装备有最先进的摄像头、爬行器及灯光系统,完全由带遥控操纵杆的监视器控制,操作简单,移动方便。可以进行影像处理、记录摄像头的旋转和定位。具有高质量的图像记录和文字编辑功能。其主要工作部分为一部四轮驱动的摄像小车和一台计算机。根据不同管径,可以选用不同型号的CCTV。通过它能够将管道中的情况一览无余。在项目中对管内情况实在无法得知的时候,便采用此设备对管段进行检查。在检查前首先要通过高压冲洗车对所需检测的管段进行冲洗,确保CCTV车能顺利通过,然后通过一种专用排水管管道堵塞器将上游排水管暂时封堵(采用的是德国制的管道堵塞器,这种堵塞器是一种橡胶制品,通过对其内部冲气使其膨胀达到堵塞管道的目的),然后用抽水机将井中的污水抽至附近的污水井中,待被观察管道中水深不至于淹没CCTV摄像头时即可投入工作。在抽完井中污水的同时也可观察此时被检测管道中的水流情况,原先埋在水下不便检查的管段此时已“浮出水面”了。
(1)CCTV检测技术的优缺点是:①适合于小到100mm、大到1500mm不同直径管道;②对管道内部的情况一目了然;③所有能够看到的管道内部情况,均可以随时记录保存为原始资料,以备技术人员对管道进行评估;④完全可以取代“由人用眼对管道进行目测检查”的方法;⑤技术人员可以轻松地通过录制影像资料,定位到管道存在缺陷问题的具体位置;⑥完全能够尽早发现、避免管道存在隐患。
(2)声纳检测(SONAR)技术:声纳为英语Sonar的音译,是英语Sound navigation and ranging的缩写;是利用声波对水下物体进行探测和定位识别的方法和所用设备的总称。声纳检测主要是利用声纳的反射原理:让管道内部的真实状况通过声纳的反射,呈现在我们的眼前。该技术适用于不宜进行CCTV检测的充满度较高的污水管道,适用于直径(断面尺寸)从125～3000mm范围内各种材质的管道。声纳系统可辨认并定位管道内部的沉积物、凝结物,同时对大于3mm的开放(通透)形裂隙进行检测和定位。专用软件系统可以达到3D效果,管内断面数据为X、Y,已检测的路线距离为Z,连续记录的检测数据可以以立体图的方式在计算机上显示,检测结果直观(图3)。
水下扫描传感器可在0～40℃的环境下正常工作。用于工程检测的声纳的解析能力强,数据更新速度快;2MHz频率的声音信号经放大并以对数形式压缩,压缩之后的数据通过Flash A/D转换器转换为数字信号;检测系统的角解析度为0.9度,即该系统将一次检测的一个循环(圆周)分为400单位元;而每单元又可分解成250个单位;因此,在125mm的管径上,解析度为0.5mm,而在长达3m的极限范围上也可测得12mm的解析度,可以满足市政、企业排水管(渠)检测目的的要求。声纳处理器是一个19英寸独立式或架装结构的设备。操作者可以从地面上对检测仪进行控制,并且可将声纳信息图形化显示。前面面板包含所有与设备连接输入输出设备譬如:软盘驱动器,硬盘驱动器的可擦写CD-ROM。系统的操作是在计算机系统控制下进行的,当计算机加载电源后,系统将自动从硬盘加载。系统也可以从软驱加载,并可很容易进行软件升级(图4,图5)。
(3)QV手持式管道快速检测技术:QV手持式管道快速检测系统,它拥有高清晰度摄像头和高功率探照灯,通过可调节的手柄将摄像头放入人井或隐蔽空间,并及时产生高质量的彩色图象和录像,使地面上的工程人员能够及时地、快速地对管道的状况有完整而清晰地了解。这样,工程人员就能确认管道的问题所在及解决办法了。它就如同是潜水艇上的潜望镜一样使地下的目标一目了然,是目前应用于管道检测中最快速、直观、易操作的高科技产品。(1)适用范围。可探测150～2000mm管道内部情况。(2)性能特点。1)高功率探照灯,可控变焦摄像头,检测纵深最大可达80m,并能够清晰显示管道破裂、堵塞等内部状况。2)可调节伸缩杆,长度最大可调至10m。3)全景高清晰度摄像头,550∶1变焦彩色摄像头。4)便携式设计,操作简单(图6)。
2 检测技术的实际应用
案例:广州市中东部片区污水现状摸查与连接项目——猎德污水系统查漏补缺项目。解放路以东,珠江前航道以北,环城高速以西,广汕公路以南,白云区风景区北边线以南,包含白云山风景区;工作区域面积168.12km2。该项目是利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测,获得管网破损、淤塞、雨污水混接及污水偷排的空间位置以及相关信息,为排水管网的修复、改造设计和管网的管养维护提供基础资料。(1)投入的主要技术力量。根据实际情况,主要力量拟投入20组QV,10组SONAR,10组穿绳,2组CCTV。配置120名工作人员。(2)施工工期。2010年6月16日开工,2010年10月31日完工。(3)工作成果。中东部片区污水现状摸查与连接项目——猎德污水系统以广州市水污染源调查(一期)成果为基础,利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测、清障和修补测,获得管网破损、淤塞、雨污水混接及污水偷排的空间位置以及相关信息,为排水管网的修复、改造设计和管网的管养维护提供基础资料;同时在水污染调查成果数据管理平台的基础上进行功能扩展,实现排水管网数据的实时动态更新。该项目是针对广州市中心城区现状排水管网(含雨水、污水、雨污合流)的集管网检测、管网清障、管网测绘、管网勘探、管网修复、管网改造设计、管网水质水量在线监测和相关信息数据整理建库的系统工程。
3 对市政排水管网检测过程的建议
有效地利用现代管道内窥检测技术及勘测技术对广州市现状排水管网进行检测,最大限度的发挥管道的排水能力,延长管道的使用寿命降低漏耗,应有计划地选配检测设备和检测方法,变被动检测为主动检测,因此笔者提出以下几点建议:(1)组建高素质检测队伍。要求检测人员熟悉本地区管道运行的情况;熟练掌握检测仪器和仪器的使用方法;熟练掌握常规检测方法;负责本区巡回检测:负责仪器的维护和保养;做好检测记录,填写报表,并编写检测报告。(2)有效地选配检测仪器。地理、经济、技术条件及现场检测目标的不同,公司选用的仪器也不同,要根据自身的具体情况选配,要考虑各种检测方法的特点,采用几种检测方法相互配合使用,组成可靠性和经济性综合的检测系统。本公司对该先进的检测设备和方法相结合已成功的应用,对广州市的污水管道系统情况比较熟悉,因此我公司还承担了部分广州市的污水管网维护工程;从长期看,我公司将会承担广州市更多的污水管网养护工作;随着外地市场的放开,我公司将积极参与外地市场的竞争。因此可以预期,该项目的实施将会带来非常明显的经济效益。
参考文献
[1] 时珍宝.上海市排水系统地下水渗入量研究:[硕士学位论文].上海:同济大学,2004.
[2] 朱军.《上海市公共排水管道电视和声纳检测评估技术规程》编制综述．北京:地下管线管理,2006,50:6～9.
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