深圳市龍崗區存量排水管網檢測評價分析

楊正平

(深圳市水務規劃設計股份有限公司，廣東 深圳 518008)

近年來，隨著排水管網管齡增加，排水管道的老化破損、腐蝕、變形、坍塌、滲漏、錯口、脫節等各種問題層出不窮，如未能及時發現，極易造成地面坍塌等重大安全事故。深圳市龍崗區擬對在日常運營中頻繁發生漏水等問題的管段以及建筑施工場地周圍等路段抽取一定數量的存量排水管網，采用CCTV、檢測人員下管涵等方式進行檢測，對排水管道的使用功能、結構等進行實時了解，為后續的管道修復等工作提供依據，降低因排水管道病害造成的人員傷亡和財產損失事故的發生概率。

1 工程概況

1.1 目的

隨著城市建設的不斷發展，地下空間的利用越來越廣泛，伴隨而來的與人類活動關系密切的“城市地陷”發生率也越來越高，但由于各種原因的影響，區域性地質災害公益普查遲遲不能起步。城市“地陷”雖然面積有限，但損失往往較大。根據資料顯示，大多數城市出現的“地陷”一般都與人類活動有關。并且，地下管道老化或地下管道破裂是造成地表塌陷的主要原因之一，由于地下管道老化而出現裂縫或破損，管道內流水不斷沖刷泥土，形成空洞而導致地表塌陷。

為了防止此類城市局部地質災害的發生，確保人民群眾的生命財產安全，保障轄區經濟快速高效發展，針對深圳市龍崗區排水管涵所存在的諸多問題，深圳市龍崗區平湖街道辦事處擬對轄區內平湖街道現狀排水管涵根據管網的重要性、危害程度有針對性的選取部分管網進行安全隱患排查，及時掌握其現狀信息，對癥下藥，并提出相應的解決方案和實施措施。

1.2 測區概況

平湖街道位于廣東省深圳市龍崗區西北部，東面與北面接東莞市鳳崗鎮，東南與橫崗街道相連，西與寶安區觀瀾街道接壤，南與布吉街道，南灣街道毗鄰，是深圳市至東莞市、龍崗區至寶安區的交匯點，交通便利。2004年8月，平湖整體城市化，由鎮改街道；2005年完成城市化轉地工作。總面積41.8km2，總人口35萬人。平湖街道行政區劃轄：白泥坑、良安田、鵝公嶺、平湖、新木、鳳凰、新南、禾花、上木古、力昌、山廈、輔城坳12個社區。

1.3 工程地質情況

本次探測工作主要目標體為排水管涵，主要埋設于第四系松散覆蓋土層中，該區分布的松散土類型包括以下幾類。

(1)人工填土(Qml)：分布較廣，多為新近堆積，結構松散—軟松散，尚未完成自重固結。成分復雜，厚度變化較大，承載力特征值<100kPa。

(2)沖洪積土層(Qal+pl)：分布于山間洼地及沖積階地，上部一般為粘性土，下為砂性土，具二元結構，厚度3～20m不等，承載力特征值粘性土100～180kPa，砂性土150～200kPa。

(3)坡殘積土層(Qdl+el)：廣泛分布于低山、丘陵地帶，巖性為含碎石粘性土，碎石成分以母巖成分為主，厚度5～30m不等。

(4)石炭系下統測水組上段(C1c2)：石英砂巖為主夾少量的泥質頁巖，主要出露于區內山地。

(5)燕山四期(γK1)侵入的中粒花崗巖：工區內存在坪山、源盛、長坑水庫北、紅花頂、沙背瀝水庫、赤澳等巖體出露。

同時，檢測區地表水系一般發育，區域內有龍崗河、牛坳水庫、山塘尾水庫等水庫，地表水主要由大氣降水補給，排泄于湖泊及低洼地帶。

2 檢測方案與評估內容

2.1 檢測方法

本次檢測主要為排水管涵內窺檢測，采用CCTV檢測和工作人員進入管道檢測2種方法。檢測內容包括排水管道的變形、滲漏、脫節等問題。其中，排水管道和小尺寸箱涵采用CCTV檢測，暫定20%需要采用封堵、降排水措施后進行檢測，其余為正常CCTV檢測；大尺寸箱涵采用檢測人員進入管涵檢測方式進行檢測。如因客觀條件限制，無法采用以上檢測方法的管段經過技術論證，可采用其他檢測方法。

2.2 評估內容

根據內窺檢測成果資料，對排水管涵進行安全評估。主要包括2部分評價內容：①排水管涵內部結構性和功能性缺陷評估：根據對排水管道檢測的視頻等數據資料，結合CJJ 181—2012《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》等相關規定對排水管涵的結構性狀況和功能性狀況進行評估并確定其等級；②排水管道隱患等級評估：依據《深圳市地面坍塌隱患等級及認定暫行辦法》中關于排水管道隱患等級及認定的相關規定，對工作范圍內的排水管道隱患進行評級并提出初步整治方案。

2.3 采用的儀器和技術方法

采用視頻檢測儀實現對龍崗區存量管網的隱蔽空間及水下、易燃、易爆等區域進行實時監測并進行分析處理，如井蓋及配套遇水篦子的完善情況、水網管網內窺檢等。

同時，采用CCTV監測技術對管道內的障礙物及積水情況進行檢測。通過控制爬行器鏡頭對管道進行全方面檢測，并且在檢測完畢后保持影響資料。如果在檢測過程中發現缺陷，可進行“抓拍圖片”。

3 檢測內容及作業

3.1 檢測內容

管道缺陷包括結構性缺陷和功能性缺陷2類。運用管道CCTV內窺電視檢測系統對管道內部進行檢測，掌握其缺陷的分布狀況和程度，分析缺陷對結構使用性能的影響，并對缺陷的處理提出相關意見。

管道內窺檢測項目分為功能狀況檢測和結構狀況檢測兩類，本次檢測項目見表1。

表1 管道狀況主要檢查項目

3.2 檢測作業

嚴格按照審批的檢測方案、既定的施工組織計劃，遵循檢測規范要求對本項目要求檢測的管段、要求檢查的項目進行逐個認真細致的檢測或檢查。在外業檢測過程中全部邊檢測邊判讀，發現窨井或管道存在缺陷時均回頭進行全面而細致的檢測，放慢檢測速度，以最佳角度進行拍攝，現場抓拍最清晰的圖片，以盡量查明該缺陷的實際情況，對該缺陷進行初步判讀，對缺陷類型及等級進行確定并記錄。檢測工作完成后，對影像數據資料進行復核。

4 缺陷判讀分析與管道評估

4.1 內業影像判讀與處理分析

外業調查和檢測工作完成后，將檢測視頻資料、管道施工設計圖、調查和檢測原始記錄等移交內業組，內業組分區、分路段按照檢測規程對視頻進行逐個判讀，結合外業的初步判讀最終確定缺陷的類型，同時對檢測視頻進行最清晰缺陷圖片的抓取工作。通過比照管徑確定缺陷的幾何尺寸，并嚴格按照《深圳市市政排水管道電視及聲納檢測評估技術規程(試行)》相關規定確定該缺陷的級別。判讀有疑問時將視頻放大仔細觀察分析，或與其他影像判讀員共同討論分析，或詢問現場檢測員具體情況。

通過外業的認真檢測和內業耐心細致的判讀分析，本次檢測發現該項目排水管涵內部存在7423處管道結構性缺陷，其中5711處為1級結構性缺陷，1360處為2級缺陷，292處為3級缺陷，60處為4級缺陷；存在1576道功能性缺陷，其中1183處為1級缺陷，231處為2級缺陷，80處為3級缺陷，82處為4級缺陷。

4.2 管道評估

首先，對管道結構性狀況進行評估，具體步驟如下：

(1)確定管段結構性缺陷參數計算公式，如下所示：

當Smax≥S時，F=Smax

(1)

當Smax

(2)

式中，F—結構性缺陷參數；S、Smax—損害狀況參數；

(2)計算損害參數S，具體計算步驟如下：

(3)

Smax=max{Pi}

(4)

n=n1+n2

(5)

式中，n—結構性缺陷數量；n1、n2—縱向凈距大于1.5m和1～1.5m的缺陷數量；Pi1、Pi2—縱向凈距大于1.5m和1～1.5m的缺陷分值；α—缺陷影響系數。

同時，結構性缺陷密度計算公式如下：

(6)

式中，SM—缺陷密度；L—管段長度。

管段結構性缺陷等級確定及缺陷類型評估描述情況見表2—3。

表2 缺陷等級評定對照表

表3 管段結構性缺陷類型評估參考表

(3)管道修復指數RI按下式計算：

RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T

(7)

式中，K—地區重要性參數；E—重要性參數；T—土質影響參數。

對本項目結構性缺陷管段進行修復指數計算，得出結果并匯總見表4。

表4 結構性缺陷修復指數(RI)匯總表

其次，進行管道功能性狀況評估，具體步驟如下：

管段功能性缺陷參數計算公式如下：

當Ymax≥Y時，G=Ymax

(8)

當Ymax

(9)

式中，G—功能性缺陷參數；Ymax—運行狀況參數。

同時，運行狀況參數的確定應符合下列規定：

(1)管段運行狀況參數應按下列公式計算：

(10)

Ymax=max{Pi}

(11)

m=m1+m2

(12)

上式中，m—功能性缺陷數量；P—缺陷分值；β—缺陷影響系數。

(2)功能性缺陷密度計算公式如下：

(13)

式中，YM—功能性缺陷密度；L—缺陷長度。

管段功能性缺陷類型評估參見表5。

表5 管段功能性性缺陷類型評估參考表

最后，管道養護指數按下式計算

MI=0.8×G+0.15×K+0.05×E

(14)

式中，G—按管段功能性缺陷參數確定；K—地區重要性參數，當F≤4時，取0，當F>4時按地區重要性參數相對應取值；E—重要性參數，當F≤4時，取0，當F>4時，根據管徑大小相對應取值。

對本項目功能性缺陷管段進行養護指數計算，得出結果并匯總見表6。

表6 功能性缺陷養護指數(MI)匯總表

最終，對管道隱患進行等級認定，具體步驟如下：

第一，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅰ級：

(1)管段修復等級為Ⅳ級，且管徑D大于1500mm；

(2)管段修復等級為Ⅳ級，且受威脅人數大于等于30人。

第二，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅱ級：

(1)管段修復等級為Ⅳ級，且管徑D不大于1500mm、受威脅人數小于30人；

(2)管段養護等級為Ⅳ級。

第三，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅲ級：

(1)管段修復等級為Ⅲ級；

(2)管段養護等級為Ⅲ級。

第四，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅳ級：

(1)管段修復等級為Ⅱ級；

(2)管段養護等級為Ⅱ級。

對本項目管段進行地面坍塌隱患評定，得出結果并匯總見表7。

表7 地面坍塌隱患等級匯總表

4.3 結論和建議

依據《深圳市排水管網維護管理質量標準》等相關標準規范，對本次檢測的排水管道提出以下建議。

(1)清除功能性缺陷。對1253處功能性缺陷管道：對管道養護等級為Ⅳ級的管段缺陷立即進行處理；對管道養護等級為Ⅲ級的管段缺陷盡快進行處理；對管道養護等級為Ⅱ級的管段缺陷可暫不做處理，但應安排處理計劃；對管道養護等級為Ⅰ級的管段缺陷可不處理。

(2)修復結構性缺陷。對2160結構性缺陷管道：對修復等級為Ⅳ級的缺陷管段立即采取修復措施；對修復等級為Ⅲ級的缺陷管段盡快進行修復；對修復等級為Ⅱ級的缺陷管段可暫不修復，但應做修復計劃；對修復等級為Ⅰ級的管段可不修復。

(3)排除管道隱性缺陷。對沉積嚴重和積水嚴重的管段進行進一步檢測：因沉積物和雨污水覆蓋在管道內壁上，管道存在的缺陷可能無法凸顯，建議對其進行清疏和降水，并安排進一步的管道內窺檢測，以判斷上述管道是否存在其它隱性缺陷。

5 結語

本文對深圳市龍崗區存量排水管網檢測內容、方法及評估進行了詳細的研究。最后得出龍崗區存量排水管網存在1253處功能性缺陷管道和2160處結構性缺陷管道。可以看出龍崗區存量排水管網存在病害較多，應當進行處理。本研究對龍崗區及深圳市各地區排查排水管網病害，落實排水管網修復工作具有重要的參考意義和促進作用。同時，本文研究還存在一定不足之處，如未考慮排水管網病害分布規律及其是否與地域、經濟等因素有關，對于管網病害的預防還需對此進行進一步的探討。在未來的工作和學習中，會著重對管網病害預防進行深入研究。