城市地下排水管道缺陷檢測與修復

韓慶玲

摘 要：城市地下排水管道，屬于城市基礎設施，匯集了城市污水、雨水以及工業廢水。提高其循環利用率，對環境保護有重要作用。地下排水管道結構復雜，類型多樣，無法精準辨認隱患類型與去除病害。而對排水管道檢測不僅關系到管道評估，更是進行管道修復不可缺少的前提，通過合理地檢測手段能夠確保排水管道正常排水。對城市地下排水管道常見缺陷、產生原因、檢測技術進行深入分析，為管道缺陷修復提供參考依據，針對不同類型缺陷提出合理的修復方案。

關鍵詞：城市地下排水管道；缺陷檢測；缺陷修復；非開挖修復

中圖分類號：TU992.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）06-0093-03

1 城市地下排水管典型缺陷

1.1 沉積

城市地下排水管道中經常會出現地面泥沙、生活與工業垃圾等。這些沉淀物基本屬于固體堆積，會在管道底部呈現坡狀突起，沉積的嚴重程度一般會根據沉積物厚度來判別。管道底部沉積會造成水流阻塞，削減過流斷面，嚴重時會造成城市積水內澇。

1.2 浮渣

排水管道中漂浮物能夠隨著水流移動，在某一點聚集堵塞。浮渣與沉積物相比，厚度要薄許多，浮在水面，一般會呈面狀，并且以泡沫形態存在，易被識別。

1.3 結垢

結垢一般是管道內壁上部附著的固體沉淀物，排水管道內部由于易被含腐蝕性的污水腐蝕，其內壁壁面會凹凸不平。一般結垢有硬質與軟質兩種，硬質結垢相比于軟質結垢，對排水效果影響更大。

結垢雖然主要分布在管內側壁與管道底部，但是絕大多數在側壁，凹凸分布不均，有著非常明顯的麻面特點，嚴重的時候還會呈現絮狀，非常容易識別。隨著時間的推移結垢會使得排水管道的過水斷面不斷縮小，嚴重影響排水效果。

1.4 樹根

有些城市綠化建設在規劃之初沒有深入考慮地表情況，造成靠近管道的樹根會沿著其接口，延伸進排水管道內部生長。此外，地面的樹枝也可能被風或者水流帶進管道內。隨著時間的推移，樹枝慢慢積累造成管道堵塞，致使管道排水不暢，嚴重時造成管道坍塌。

1.5 障礙物

排水管道施工時極易出現施工管理不嚴，導致固體垃圾、樹枝等障礙物進入管道中，阻礙管道排水，嚴重時還會造成管道破裂塌陷。這類障礙物一般體積較大、比較明顯，如木板、廢棄物等，一般堆積在管道底部，凹凸不平，容易識別。

1.6 支管暗接、異物穿入

支管暗接一般為同屬性的排水支管，若未經檢查井直接側向接入主管，會影響排水管的過流斷面。異物穿入主要是非管網附屬設施物體直接透過管壁穿入管內，而穿入異物則直接削弱過水斷面，破壞管道結構，影響排水效果。

1.7 材料脫落、破裂

在地下排水管道的承載力無法承受管外荷載時，便會出現材料脫落、破裂等危害。管道破裂是日積月累的過程，當外部荷載超過管道本身承載力，最開始管道外壁會有細小裂痕，隨著承載壓力一點點變大，管道的承載力逐漸下降，裂痕明顯，管壁破裂，管道內部同時伴有材料脫落情況。隨著管道外部荷載進一步增大，管道承載力嚴重下降，管壁材料脫落大量，管道破裂嚴重。這不僅嚴重影響排水效能，影響管道使用壽命，甚至發展成路面下陷或坍塌，給道路交通和安全造成危害。

1.8 錯口、起伏、變形

排水管道也易出現管道錯口、管道起伏和管道變形的問題。管道錯口為管道接口處兩個管口產生橫向偏差，管口偏出管壁越多，管道錯口越嚴重。管道起伏為由于接口位置偏移，導致管道豎向位置發生變化，使得管道偏離設計高度。排水管道在運行過程中會受到外部因素影響，管道超過本身可承受的外力負荷，管道主體結構被破壞，出現變形。

2 城市地下排水管道缺陷類型

市政排水管道缺陷一般分為功能性缺陷和結構性缺陷。功能性缺陷主要影響排水效能，比如沉積、浮渣、結垢、樹根、障礙物等。結構性缺陷不僅影響排水效能，同時嚴重影響管道使用壽命。比如，破裂、變形、錯口、起伏、支管暗接、異物穿入、滲漏、脫節、材料脫落等。

3 城市地下排水管道缺陷產生原因

3.1 未按規范施工及施工管理不嚴

下管前，應嚴格按照管材管件產品標準對其逐節進行檢驗。若管材管件外觀質量不合格仍進行敷設，在使用中則容易出現裂縫或滲漏。此外，若排水管的管徑較大，由于現場測量放線不準確，安裝時接口處容易出現錯口，導致管道使用前即出現缺陷問題。

有些溝槽施工時未采取適當的排水措施，導致溝槽積水，基土擾動，出現浮管現象。溝槽開挖施工環境普遍較差，若施工時管道基礎未嚴格按圖施工，可能會造成溝槽的基礎層出現不規則的沉降，引發管道缺陷問題。管道施工時若沒有采取避免管道上浮的安全措施，管線布置完成后將出現管道上浮。施工撤場時，若建筑垃圾未清理干凈將造成遺留。

3.2 養護不善

管道使用過程中，根據規定[1]，排水管道應定期進行清通養護，管道允許積泥深度小于管徑的1/5。當管道積泥大于管徑的20%時，應進行清通。當管道清通養護不及時，極易出現沉積、障礙物、結垢、浮渣等功能性缺陷。

3.3 地面荷載發生變化

在管道使用過程中，地面荷載發生變化，管道基礎沉降、管周土體變形及土體流失等引起的土體對管道約束作用下降，均會導致管道出現缺陷。

3.4 管道防腐措施不到位

具體包括：球墨鑄鐵管、鋼筋混凝土管等管材用作污水管道時，出廠前未按照有關規范要求進行內外防腐；或防腐內容不滿足有關規范要求。

4 城市地下排水管道檢測技術

4.1 CCTV檢測

CCTV檢測是當前常用的管道缺陷檢測方法，適用管徑范圍為DN150～DN4000 mm，單次檢測距離可達120～3000 m。

CCTV檢測主要是通過承載攝像頭的機器人進入管道內部收集相關信息，把詳細的數據傳輸到地面。技術人員對管道狀態信息進行專業分析，以此評估管道缺陷。CCTV能夠檢測管道的接口和材料，其檢測與地理信息和管理系統直接相連，可以幫助技術人員全面分析排水管道的整體狀況。

該項技術主要應用在雨水管道和污水管道中，能夠精準地識別出管道是否出現破裂、滲漏、錯口以及管內泥沙和材料脫落等缺陷。不過這項技術對于管壁以及排水管道附近土壤完整性收集能力較低，無法檢測被泥漿覆蓋的管道區域。CCTV檢測監測技術的成像能力與評估精準度主要受攝像技術影響。

4.2 探地雷達法

探地雷達是在電磁波之上進行傳播的技術，它的電磁波將會以寬帶短脈沖的方式向地面直接發送。探地雷達法能夠通過分析雷達信號，確定排水管道所在的位置。探底雷達法對地質條件有一定要求，這種方法要求排水管道周圍的土壤地質對電磁波有滲透性。

雷達作為無損檢測技術，能夠將排水管道中所存在的隱藏問題檢測出來。除此之外，雷達技術還可以對排水管道周圍的土壤進行檢測，來分析排水管道有無塌陷的隱患。雷達技術還能夠對管道內是否出現破裂進行準確的判斷，對于磚砌排水管道以及小口徑排水管道都非常適用。

4.3 超聲波檢測

超聲波檢測一般是利用高頻短波超聲脈沖對排水管道進行檢測，能夠對管道是否存在缺陷做科學分析，且缺陷形狀也能夠在反射波的作用下有效評估。但是超聲波檢測的結果容易受到被測物表面是否光滑的影響，若被測物表面不夠光滑，其反射波呈減弱情況。在利用超聲波做排水管道缺陷檢測時，一般會將其應用到檢測沉積物方面。超聲波檢測還常用于管道焊接處，使用圓形掃描超聲對排水管道的內壁進行檢測，可以檢測出管道是否存在堵塞以及破裂情況。

4.4 紅外熱成像

紅外熱成像技術主要是在紅外輻射源以及掃描儀的作用下，對排水管道的溫度進行監測，并且通過管道溫度來確認管道是否存在缺陷。排水管道附近的土壤溫度有著一定的差異化，所以紅外輻射源需要和紅外探測器一起搭配使用。紅外熱成像是一種表面檢測技術，若排水管道的缺陷較多，其檢測效果將會受影響。紅外熱成像能夠檢測出管道內部的裂縫缺陷。

4.5 激光檢測

這種技術主要包括激光全息、輪廓測量技術等。激光檢測能夠對排水管道掃描之后，通過圖像方式來評估管道缺陷。在激光二極管、光學圖案的作用下獲取圖像，利用對光強度的記錄情況檢測管道的缺陷情況。全息投影能夠通過分析管道表面圖像來評估管道缺陷。激光檢測能夠精準定位管道缺陷位置，并且可以準確地識別出其缺陷類型。激光檢測技術精準度比較高且響應快，因此常用于對管線分布與彎曲變化的檢測。

5 市政排水管道缺陷控制措施

5.1 規范施工

具體有以下兩點要求：①施工前對管材外觀嚴格檢查。②施工時嚴格按照施工相關規范要求進行施工，按圖施工，發現現場情況變化應及時通知設計單位協商處理。

5.2 加強管道日常養護

在管道使用過程中，管養單位應根據相關規范要求加強管道的運行養護，防止管道出現嚴重的沉積、障礙物、結垢、浮渣等功能性缺陷，影響排水通暢。

5.3 管道防腐

球墨鑄鐵管用作污水管道時，管道防腐應嚴格執行GB/T26081-2010《污水用球墨鑄鐵管、管件和附件》有關要求[2]，內防腐采用鋁酸鹽水泥涂層，外防腐涂層采用標準防腐涂層，外防腐終飾層涂料為瀝青涂料，出廠前完成防腐內容并滿足有關規范要求。鋼筋混凝土管道用作污水管道時，管道內壁須進行防腐處理。鋼筋混凝土污水管內壁、鋼筋混凝土污水檢查井井壁內側、頂板底面（包括梁）、底板上表面均采取防腐涂料涂面。

6 市政排水管道缺陷修復方案

6.1 開挖修復

按照CJJ181-2012《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》[3]，以排水運營單位對于缺陷檢測結果和分級判定為依據。開挖修復主要用于排水管線基礎破裂、管線坍塌、管線脫節口呈倒載式狀、管線接口錯位＞5 cm、排水管發生明顯變形等結構性問題。

6.2 非開挖修復

非開挖修補更適合用于管道的半結構性缺陷修復，因為此時的管線基礎結構相對穩定、管道線形無明顯變形、管線壁體堅硬而不酥化。根據CJJ181-2012《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》，缺陷密度小于0.1時采用局部修復，缺陷密度大于0.5時采用整體修復。局部修復方法分為點狀原位固化、不銹鋼雙脹環、不銹鋼快速鎖等。整體修復技術包括CIPP紫外光固化法、水泥基砂漿噴筑法等。

6.2.1 點狀原位固化法

點狀原位固化法是將纖維材料浸漬常溫固化樹脂固定在管道破裂處，通過將壓縮空氣注入，使纖維材料在管道內壁緊密擠壓﹐固化成為新的管道內襯。對于DN200～DN1500的鋼筋混凝土管、混凝土管及各種塑料管排水管道的半結構性修復，點狀原位固化法更為適用，且作業時不應有積水。

6.2.2 不銹鋼雙脹環技術

不銹鋼雙脹環技術是專用于大口徑管道錯口、脫節、滲漏的一種非開挖管道缺陷修復工藝技術。不銹鋼雙脹環技術通過專用液壓設備對不銹鋼脹環施加壓力，將特制高強度的密封止水帶安裝并固定在管道接口處，并使安裝壓力滿足管道運行條件，進而與連接點形成持久性、封閉性的軟連接，使排水管道的承壓能力恢復如初，確保管道能夠正常運行。不銹鋼雙脹環法可應用于直徑800～3000 mm的球墨鑄鐵管、鑄鐵管、混凝土管及鋼管的缺陷修復。此種修復工藝可依據實際狀況考慮與土體注漿法結合應用。

6.2.3 不銹鋼快速鎖技術

對管徑為DN300～DN1800的排水管道缺陷進行局部修復時，可以使用不銹鋼快速鎖技術，但這種技術不適合應用于嚴重的變形和錯口。DN600及以下的排水管道，快速鎖在安裝時應該使用專用的氣囊，而DN800及以上的排水管道，宜通過多片式快速鎖結構，以人工的方式進行安裝。

6.2.4 CIPP紫外光固化法

CIPP紫外光固化法是通過專業人員和專用設備，將提前碾壓完成的玻璃鋼纖維材質的軟管通過檢查井口，送入管道內部破損處，經過特殊工藝流程，對管道進行整體修復。

首先，封堵管口兩端，將壓縮空氣注入內襯管中。其次，通過紫外線車的自動控制裝置，對內襯管道進行紫外光照射。最后，切除玻璃纖維管的兩端封口，管道恢復正常排水。

6.2.5 水泥基砂漿噴筑法

水泥基砂漿噴筑法是原位噴筑法的一種，采用離心或人工的方式，將專用修復水泥砂漿材料均勻的噴筑到待修復管道、檢查井、涵洞等地下構筑物。

離心噴筑技術主要應用于檢查井井壁部分，及對圓形管道DN300～DN300O的修復。人工噴筑技術主要應用于人能夠進入到的井底、井室和直徑800 mm及以上的排水管道、各種箱涵等的斷面形式的結構修復。

7 結束語

國內城市地下排水管網建設愈加成熟，管道缺陷問題越來越多，政府對市政排水管道的缺陷檢測與修復也更為關注。由于管道非開挖修復技術在半結構性缺陷修復方面，相比開挖修復有明顯優勢，尤其對于路面交通等影響較小，隨著非開挖技術的快速發展以及檢測、管材材料的國產化，相信未來城市地下排水管道非開挖修復技術將會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1] CJJ68-2016，城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程[S].

[2] GB T26081-2010，污水用球墨鑄鐵管、管件和附件[S].

[3] CJJ-181-2012，城鎮排水管道檢測與評估技術規程[S].