CCTV及QV技術(shù)在城市雨污水管網(wǎng)摸排檢測中的應(yīng)用

劉 沛

(中山市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司,廣東 中山 528400)

1 原理及工作程序

1.1 管道CCTV機器人檢測

1.1.1 原理及工作流程

管道CCTV機器人檢測方法最明顯的優(yōu)勢是可將缺陷的具體位置記錄下來，便于工作人員查明管道情況。在雨污水管網(wǎng)摸排檢測時可對內(nèi)部情況進行監(jiān)視和記錄，同時具有回放和抓拍等功能。這種功能得益于設(shè)備的攝像頭可旋轉(zhuǎn)360°，且最長的進深尺寸可達150 m。

為保證檢測工作的順利開展，提供全面完善的城市雨污水管網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在檢測前要對管網(wǎng)情況進行詳細的調(diào)查和分析。其目的主要是根據(jù)既有的管網(wǎng)資料，摸排城市雨污管網(wǎng)管線的分布，核實資料數(shù)據(jù)的準確性，確保雨污管網(wǎng)的分布和資料提供的數(shù)據(jù)具有高度的一致性。同時對既有資料內(nèi)容缺失或錯誤部分進行添加或修正。結(jié)合已有的技術(shù)資料和現(xiàn)場影像等檢測資料，利用采集的實際城市雨污管網(wǎng)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，生成具體的雨污水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫[1-4]。

1.1.2 不足

設(shè)備的使用局限性較大，其使用功能需要適應(yīng)各種惡劣情況。如在檢測口徑較大的管道時，需要攝像頭具有燈光強度大的特性，否則拍攝的視頻畫面可能不夠清晰，不利于發(fā)現(xiàn)管道的內(nèi)部缺陷；在管道較小時，由于設(shè)備體積較大，無法進入管徑較小的區(qū)域。除此之外，排水管道中可能存在甲烷等可燃氣體，為了保證設(shè)備使用過程中的安全性，設(shè)備需要具有防爆系統(tǒng)。對CCTV設(shè)備攝像頭放置位置也有一定的要求，為保證檢測缺陷位置的準確性，需將攝像頭放置于管道中心位置。由于城市雨污管網(wǎng)基本上處于地下且存在高溫的情況，因此還需要設(shè)備在潮濕和高溫的條件下仍能維持正常的使用功能[5]。

1.2 QV快速潛望鏡檢測

1.2.1 原理及工作流程

檢測方法主要的優(yōu)點為：便攜式、速度快、靈活性強、可調(diào)節(jié)焦距等。城市雨污管網(wǎng)摸排檢測過程中，如遇到需檢測隱蔽設(shè)施內(nèi)部情況時，可以采用QV快速潛望鏡進行內(nèi)窺攝像檢測。檢測設(shè)備最重要的組成構(gòu)件包括手提干桿、主控單元、管道攝像檢測數(shù)據(jù)分析軟件等等。為保證儀器在光線昏暗的條件下，可以采集到清晰的檢測結(jié)果，QV快速潛望鏡配置了高強度氬燈。由于城市雨污管網(wǎng)的管道分布情況較為復(fù)雜，埋深情況存在一定的差異，為了可以靈活測量不同埋深管道的情況，如管道連接情況、管道破裂等結(jié)構(gòu)性或功能性缺陷。QV快速潛望鏡還可以安裝伸縮桿和延長桿，具有較好的適用性和靈活性[6-7]。

QV快速潛望鏡的關(guān)鍵工作流程為：利用設(shè)備檢測排水管道，核查井道內(nèi)部情況，采用錄像的方式對管道內(nèi)部狀態(tài)進行監(jiān)測，通過視頻存儲功能記錄管道內(nèi)部缺陷，然后由專業(yè)人員分析錄像資料，針對管道監(jiān)測結(jié)果提出相應(yīng)的維護和修復(fù)方法，科學(xué)地編制管道檢測報告書，為城市雨污水管網(wǎng)優(yōu)化整治提供依據(jù)。

1.2.2 不足

由于設(shè)備的局限，有些檢測結(jié)果不夠準確，無法在后期整改和優(yōu)化階段用于參考[8]。如QV潛望鏡在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些輕微的滲漏、裂縫或者狀況無法判斷時，提供的檢測結(jié)果不夠理想。因此只能用于判斷管道內(nèi)部是否有較大的滲漏、堵塞等問題。同時鏡頭在管道水位較低的時候，為確保視頻的清晰度，便于專業(yè)人員分析，應(yīng)位于管道的中心區(qū)域。

1.3 CCTV檢測與管道潛望鏡相結(jié)合

由于城市雨污管網(wǎng)基本上都在地下且管線復(fù)雜，檢測難度較大，單一的檢測技術(shù)其結(jié)果存在準確、有效、全面等不確定性，無法達到城市雨污管網(wǎng)摸排檢測的要求。將各種檢測技術(shù)進行結(jié)合，發(fā)揮各種檢測方法的優(yōu)勢，同時可避免人工檢測的危險性，且檢測結(jié)果更準確，是提供城市管網(wǎng)改造的重要依據(jù)，因此多檢測方法聯(lián)合使用往往是最全面有效、可靠的檢測方法。比如：CCTV檢測與管道潛望鏡相結(jié)合。

利用QV電子潛望鏡及CCTV檢測相結(jié)合的方法對城市雨污水管網(wǎng)摸排的具體步驟與其原來一致。兩種技術(shù)的主要原理大致相同，操作起來配合度較高，均為利用管道內(nèi)錄像存儲，后期技術(shù)人員分析判斷缺陷的具體情況，為改造設(shè)計提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。由于融合了兩者的檢測優(yōu)勢，使其可以大大減少障礙物的限制，同時具備細致、清晰的功能。該方法在實際檢測過程中的適用范圍更加廣泛，檢測效率和準確性也極大提高。如檢測過程中如遇見管徑較小，CCTV設(shè)備無法進入時，可以配合潛望鏡進行檢測。

1.4 成果輸出

現(xiàn)場工作結(jié)束后立即清理場地，蓋好井蓋，做到工完、料盡、場清。根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》等規(guī)程，結(jié)合已有的技術(shù)資料和現(xiàn)場影像等檢測資料，科學(xué)地編制管道檢測報告書，提出整改建議，為改造設(shè)計提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

2 管道評估標準

缺陷分為結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷兩大類。結(jié)構(gòu)性缺陷主要有變形、滲漏、接口材料脫落等，是自身質(zhì)量問題造成的缺陷。功能性缺陷主要有沉積、浮渣等，是運行過程中由于外界因素的不良作用，影響到管道正常運行或使用功能的缺陷。

2.1 結(jié)構(gòu)性評估標準

采用管道內(nèi)窺檢測系統(tǒng)，對管道內(nèi)的腐蝕、裂紋等狀況進行探測和攝像，考察管道的結(jié)構(gòu)性缺陷，缺陷名稱、代碼、等級劃分及分值，依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》的要求進行，表1 為管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級評定對照表。

表1 管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級評定對照

管段結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)應(yīng)按式(1)計算。

(1)

式中:Smax為管段損壞狀況參數(shù)；S為管段損壞狀況參數(shù)；F為管段結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)。

2.2 功能性評估標準

采用管道內(nèi)窺檢測系統(tǒng)，對管道內(nèi)的淤積、石塊、樹根等狀況進行探測和攝像，依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范標準進行判別和評估，表2為功能性缺陷等級評定表。

表2 功能性缺陷等級評定

管段功能性缺陷參數(shù)應(yīng)按式(2)計算。

(2)

式中：Ymax為管段運行狀況參數(shù);Y為管段運行狀況參數(shù)；G為管段功能性缺陷參數(shù)。

3 CCTV及QV技術(shù)應(yīng)用

3.1 管道缺陷情況

本項目按照委托單位的要求，對該片區(qū)排水管道進行了QV和CCTV視頻檢測，經(jīng)普查雨水管網(wǎng)總長度56.98 km，污水管網(wǎng)總長度29.31 km，合計86.29 km。采用QV檢測53.61 km，采用CCTV檢測4.37 km。

經(jīng)過視頻判讀發(fā)現(xiàn)檢測管道存在缺陷1420處，其中結(jié)構(gòu)性缺陷762處，功能性缺陷658處。其中最多的為沉積(452處)占缺陷總數(shù)的31.83%；其次為變形(248處)占缺陷總數(shù)的17.46%，圖1為管道缺陷匯總統(tǒng)計圖。

圖1 管道缺陷匯總統(tǒng)計

3.2 管道整改建議

(1)經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)存在變形、滲漏、起伏等結(jié)構(gòu)性缺陷，考慮到水的滲透性及流動性，易掏空管道周邊土壤形成空洞，造成一定的安全隱患。參考《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》判定修復(fù)，并依據(jù)規(guī)范要求進行合理性修復(fù)。如當(dāng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生時，則判定修復(fù)等級為Ⅳ級，需要立即修復(fù)。

(2)對于管道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但不影響過流能力，從社會影響、經(jīng)濟效益等方面考慮，建議采用非開挖修復(fù)，如局部樹脂固化等等﹔對于管道破裂、變形嚴重，甚至坍塌，喪失過流能力的管道，建議采用開挖修復(fù)。

(3)經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)存在沉積、樹根、浮渣等功能性缺陷，而功能性缺陷存在對管道排水能力造成一定的不良影響。參考《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》，進行后期城市雨污水管道的養(yǎng)護工作。如檢測結(jié)果無明顯缺陷時候，按照養(yǎng)護等級為Ⅰ級的狀況處理。

(4)為防止建筑垃圾或淤泥等偷排進入檢查井、管道，保證管網(wǎng)通暢，確保該區(qū)域排水管網(wǎng)正常運行，不僅要做到對管道進行修復(fù)和養(yǎng)護外，同時加強日常巡查工作。

4 結(jié) 論

由于城市雨污管網(wǎng)基本上都在地下且管線復(fù)雜，檢測難度較大，單一的檢測技術(shù)其結(jié)果存在準確、有效、全面等不確定性，無法達到城市雨污管網(wǎng)摸排檢測的要求。將各種檢測技術(shù)進行結(jié)合，發(fā)揮各種檢測方法的優(yōu)勢，往往是最全面有效、可靠的檢測方法。本文以肇慶市某區(qū)排水管網(wǎng)檢測為研究背景，依據(jù)相關(guān)規(guī)范討論了管道評估標準，根據(jù)工程實際，將CCTV機器人檢測和QV技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，對管道現(xiàn)狀進行分析和評估，提出了相對應(yīng)的管道整改建議，間接提高了雨污水管網(wǎng)的使用壽命，為類似工程分析研究提供了一定的參考。但缺少人工實地校核檢測結(jié)果的準確率，后續(xù)研究過程中將補充該內(nèi)容。