浅谈结构性普查及预防性修复工程在排水管道管理中的作用

陈 忱，王 捷

(上海市排水管理处,上海市200001)

浅谈结构性普查及预防性修复工程在排水管道管理中的作用

陈 忱1，王 捷2

(上海市排水管理处,上海市200001)

随着城市建设的飞速发展,排水管道的建设也逐年增加。在城市排水管道日常维修养护中,管道的破损会导致排水不畅,严重时造成地面或路面破坏,影响正常的工作生活环境。因此,必须掌握排水管道的运行状况,做好事前控制,采取相应的预防措施。阐述排水管道结构性检测及预防性修复工程的必要性,从结构性普查计划及结果处理等方面介绍结构性普查工作,从预防性修复工程方案的制定、修复原则、主要施工工艺、规范标准及修复工程效益等方面介绍了排水管道的预防性修复工作。

排水管道；养护；结构性检测；预防性修复；非开挖技术

0 引言

随着我国经济持续快速发展,城市的发展离不开市政基础设施等的配套建设,人们对城市水环境和防汛排水安全也日益重视。遍布地下的城市排水管网担负着收集和输送雨、污水的作用,是城市防汛排水保障体系的主要环节,被人们称之为城市的静脉。排水管网作为城市基础设施的重要组成部分,排水管网是否完好,功能是否健全,直接关系到人民生活质量,关系到城市经济和社会的可持续发展,也关系到和谐社会的建设,因此,排水管网的养护、维修和管理等工作对于城市的发展至关重要。

到2016年底,上海市共有市政公共排水管道约2.4万km,且排水管道设施总量每年都呈增长态势,在排水管道设施量快速增长、数量日益庞大的同时,大量建造时间比较久远的管道仍在使用。在排水管道运行使用的过程中,需要对排水管道做好必要的疏通养护工作,加强管理,保证其运行正常[1]。但是,因排水管道结构性损坏造成的污水冒溢、道路积水、水体污染、地面沉陷等事故时有发生,此类事故征兆不明显,在日常养护过程中难以发现。同时,“沉管”事故都发生在流沙地区、管龄较长、施工质量较差的管道。该类事故不仅严重危害排水管道的正常运行,造成大量地下水随管道流失,造成水资源的浪费和下游泵站及污水厂能源的损失,而且对周围环境和附近地区居民的生活及出行带来了不良影响。由此,上海市加强了对排水管道结构性的普查,并开展了排水管道预防性修复工程。现结合工作经验,浅谈排水管道结构性普查及预防性修复工程在管理中的作用。

1 排水管道结构性检测及预防性修复工程的必要性

排水管道结构性检测是指主要利用闭路电视系统（俗称“CCTV”检测）进行检测的技术手段,对排水管道结构性状况进行内部了解,为科学地制订管道养护方案提供全面、准确和可靠的技术依据,是目前最普遍的管道结构性检测的手段。

排水管道预防性修复工程是指在管道结构性缺陷发展成为事故之前,通过排水管道电视声纳检测等方法,发现结构性问题,原则上利用非开挖修复技术手段进行修复,恢复管道使用功能,延长管道使用寿命的工程项目,同时可较好解决土体流失、地下水渗漏等困扰城市排水系统运行的问题,可以逐步改变应对“沉管”的被动局面。

排水管道结构性检测及预防性修复工程作为对排水管道养护的手段之一,可以有效地避免污水外溢、管道坍塌等事故的出现,保障城市排水管网运行安全。

2 排水管道的结构性普查

2.1 结构性普查

根据《城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程》（CJJ 68—2017）[2]规定:“以功能性状况为目的的普查周期宜采用1～2 a一次；以结构性状况为主要目的的普查周期宜采用5～10 a一次。流砂易发地区的管道、管龄30 a以上的管道、施工质量差的管道和重要管道的普查周期可相应缩短。”在相关的统计资料中,有一个管道使用年数和道路坍塌事故件数的相关关系图（见图1）[3],表明道路的坍塌的次数,和管道设施的使用年数有一定的关系。尤其是管道使用年数以20～30 a为界,道路的坍塌次数会变得多起来。

图1 排水管道随时间的脆弱性变化趋势

因此,排水管道结构性普查周期应根据排水管道的具体情况而设定,根据普查周期来制定普查计划。

2.2 结构性普查计划

普查计划需要根据排水管道设施的好坏状况进行实施,可依据如下原则制定:

（1）已经使用了30 a以上的管道设施。管道使用了超过了30 a,损坏现象逐渐严重,容易引起路面坍塌等事故。

（2）以往发现过病害的管道设施。在过去的检测工作中,发现内部有裂缝、破损、渗水等结构性问题,但是还没有实施过修理等措施的管道。

（3）埋设在流沙地区的管道设施。容易产生地面沉降,也容易产生各种问题,发生异常的管道设施。

（4）采用刚性接口的钢筋混凝土管道设施。采用刚性接口钢筋混凝土的管道会经常发生渗漏、破损等情况,易造成路面沉降、坍塌等事故。

（5）埋设在主要干道的管道设施。一旦发生管道事故会对社会活动发生重大影响的管道设施,以及容易遭受重载车辆影响的管道设施。

（6）在地下水位较高区域埋设的管道设施。地下水容易从接口和破损处渗入到内部的管道设施。一旦地下水渗水入到管道内部,在增加路面坍塌危险的同时,流入污水厂的污水处理量也会增加,引起处理效率的地下和处理费用的增加。

以上类型的管道设施应优先进行结构性检测,也可根据管道设施的特点及养护管理实际情况,进行结构性检测计划安排。

2.3 结构性普查结果

结构性检测报告是评估管道质量的根本,可将其直接应用于判断管道是否进行修复的决策。在广泛开展结构性普查后,也要不断控制检测结果的质量。结构性检测的要求应该严格按照国家相关的技术标准来进行,并由专业人员对检测结果进行评估。由于判读检测资料对相关人员要求较高,判读人员的主观性易造成检测结果的偏差,出现误判及错判等现象。因此,需加强对检测企业相应的管理,并要求检测企业加强对检测人员及判读人员的管理和培训。上海市通过对排水管道检测报告生成软件的开发,基本统一了本市排水管道检测报告格式,提升检测报告质量,同时通过排水管道养护监管平台建设,初步实现了检测任务的网上委托,检测报告的网上上传,本市管道检测数据的采集、入库和应用等功能,并将管道检测及维修数据纳入排水行业数据库数据维护对象,对历史检测数据和工程信息进行了整理入库。

3 排水管道的预防性修复工程

排水管道的修复主要为开挖修复和非开挖修复。在开挖或非开挖修复方法都可选择的情况下,工程费用是决定修复方法的重要指标。修复工程造价主要有修复工程的建造安装费用,周边设施设备的监测、保护、临迁、恢复等费用,此外,还应适当考虑维护社会稳定可能发生的费用[4]。上海市的排水管道预防性修复工程主要是基于结构性检测资料,原则上利用非开挖修复技术手段进行修复。

3.1 预防性修复工程方案制定

为了有计划有效率地进行排水管道预防性修复,应进行对排水管道前期调查、检测、评估与修复设计。排水管道评估主要是对管道功能性缺陷及结构性缺陷进行评判。评判管道功能性缺陷主要为修复方案计算清理管道的工作量及费用；评判管道结构性缺陷是针对管道缺陷类型和损坏程度进行判断。制定排水管渠修复方案程序如图2所示。

图2 制定排水管渠修复方案程序

3.2 预防性修复原则[5]

（1）排水管道管径满足排水规划的要求；

（2）满足管道的荷载要求；

（3）管道整体修复后的管道流量一般应达到或接近管道原设计流量；

（4）满足对该管道养护的技术标准要求；

（5）一段管道内需3处局部修复的,采用整体修复方法；

（6）整体修复后的管道设计使用年限不小于20 a；

（7）以区域或系统性成片的修复；

（8）修复技术的整体经济优越性。

3.3 主要施工工艺

上海市近几年预防性工程的实施,主要利用的非开挖修复技术为现场固化内衬、局部内衬、聚氨酯嵌补和短管内衬等。

CIPP现场固化内衬修复技术,是根据现场情况设计制造内衬软管,灌浸树脂制成树脂软管。施工时利用翻转法,将树脂软管和加热用温水输送管插入管内,然后利用水压使树脂软管膨胀并紧贴在旧管内,采用循坏方式通过温水循环加热。在规定的设计时间内,使具有热硬化性的树脂软管硬化成型,旧管内即形成一层高强度的内衬新管。,从而修复老管存在的渗漏、破裂等结构性损坏,恢复排水管道正常的使用功能。

局部内衬,是一种修理排水管渠破裂、变形、错位、脱节、渗漏和检查井开裂等问题的局部修理技术,一般在管道内只有2处结构性损坏问题时使用。利用毡筒气囊局部成型的技术,将涂灌树脂的毡筒用气囊使之紧贴母管,然后用紫外线等方法加热固化。实际上是将整体现场固化内衬法用于局部修理。

聚氨酯嵌补法,是一种修理排水管渠接口脱节和渗漏、检查井井壁和拱圈开裂的局部修理技术。该方法是在排水管渠或者检查井井壁有开裂或渗漏的地方开凿裂缝,用水泥麻丝封堵,然后在裂缝内预埋塑料软管,在预埋管外封盖双快水泥,逐渐抽出预埋软管,形成注浆空间,等水泥硬化后注入嵌补材料,清除嵌补材料膨胀后的碎片,用水泥砂浆抹平管面后完成。该方法设备简单,但施工质量受操作环境和人为因素的影响较大,稳定性和可靠性比较差,检查和评定嵌补质量也很困难,因此应对采用裂缝嵌补的修理管渠或检查井进行定期回访检查。

短管内衬在本项目实施中,一般使用在口径较大的管道,将HDPE管道分成两片,放入管道,在管内完成接口安装,并在内衬管顶部钻孔注浆,使注浆更密实。

这些修复技术恢复了老管存在的渗漏、破裂等结构性损坏,恢复排水管道正常的使用功能,主要修复技术对比见表1。根据验收报告,新修复管道完全符合排水管道正常使用各项指标。

表1 上海市预防性修复工程实施使用的主要施工工艺对比表

3.4 制定相应规范标准

随着上海市排水管道总长度的不断增加和已建排水管道管龄的不断提高,排水管道对于预防性修复工程的需求也在不断加大。作为一类新开展的工程,上海市缺少预防性修复的相关审批、验收的标准和规范性文件。结合上海市各项工程的实际情况,目前编制完成了《上海城镇排水管道非开挖修复技术实施指南》（试行）、《上海市排水管道非开挖修复工程质量验收规程》（试行）、《上海市排水管道非开挖修复综合单价》和《上海市排水管道非开挖修复定额》等相关规范性文件,为项目立项、审批和竣工验收提供了依据。

3.5 预防性修复工程效益

经过近几年的工程实践,老管存在结构性损坏的情况得到有效修复,泥沙无法再大量随地下水通过管道破损处冲刷进入管道,由此证明预防性修复工程的实施,确实有效地预防了区域内“沉管”现象发生。预防性修复工程相对投资较小,对交通影响也较小,由于采用非开挖工艺,能够在不对周边居民和交通造成重大影响的前提下完成对管道结构性损坏的修复工作。通过预防性修复工程,恢复排水管道使用功能,保证管通水畅,施工完成后没有发生因管道结构性问题引起的暴雨给水,并延长了排水管道的使用寿命,对提高城市排水管理水平,保障防汛排水安全起到了一定的积极作用。

4 结 语

城市排水设施牵涉到千家万户,它和人们的生活息息相关,对排水管道进行日常养护维修的管理工作是非常重要的。基于我国城市排水管道设施的特点,为提高城市排水管道的运行和管理水平,适应城市发展和人民生活需求,需要通过检测技术手段,及时、准确、全面了解排水管道的结构性和功能性状况,作出客观公正的评估,为排水管道的预防性修复提供依据,实现排水设施可持续的健康良好运行的管理目标。结构性普查及预防性修复工程可以使排水管道更好地发挥效能,更好地为社会服务。

[1]庄敏捷.上海城市排水管道养护技术现状和建议[J].上海水务, 2004(4):24-26.

[2]CJJ 68-2017,城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程[S].

[3]侯强,高镭文,陶贵清,等.区域排水管道结构脆弱性研究[J].青岛理工大学学报,2015,36(2):59-64.

[4]唐建国,朱保罗.排水管道非开挖修理技术的分类和选择[J].市政设施管理,2004,31(3):21-24.

[5]上海市水务局.上海城镇排水管道非开挖修复技术实施指南[Z].上海:上海市水务局,2013.

到2020年内蒙古4A级以上景区基本通三级公路

近日,内蒙古印发了《内蒙古自治区“十三五”旅游公路建设规划》（以下简称《旅游规划》）。《旅游规划》提出,力争2020年基本形成干支结合、功能完善的公路交通网络,4A级以上旅游景区基本通三级公路,初步构建旅游中转服务站、自驾车营地、观景台等旅游公共服务设施体系,进一步完善旅游景区交通标志标识设置,支撑和引导旅游业发展,提升旅游公路的设施服务水平、景观环保水平和旅游信息服务水平,打造完善的自治区级旅游公路体系,创建内蒙古旅游公路品牌。

内蒙古是“一带一路”的陆路通道的重要节点和枢纽,是世界草原文明的精华区、万里茶道精华区、国际合作魅力区,在国际、国内具有独特的区位交通优势。加快旅游公路通道建设,有利于进一步促进旅游与交通融合发展,为自治区建设体现草原文化和独具北疆特色的旅游观光休闲度假基地提供交通保障。

TU990.3

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1009-7716（2017）07-0163-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.049

2017-03-16

陈忱（1989-）,男,湖北人,助理工程师,从事防汛排水管理工作。