深圳市龙岗区存量排水管网检测评价分析

杨正平

(深圳市水务规划设计股份有限公司，广东 深圳 518008)

近年来，随着排水管网管龄增加，排水管道的老化破损、腐蚀、变形、坍塌、渗漏、错口、脱节等各种问题层出不穷，如未能及时发现，极易造成地面坍塌等重大安全事故。深圳市龙岗区拟对在日常运营中频繁发生漏水等问题的管段以及建筑施工场地周围等路段抽取一定数量的存量排水管网，采用CCTV、检测人员下管涵等方式进行检测，对排水管道的使用功能、结构等进行实时了解，为后续的管道修复等工作提供依据，降低因排水管道病害造成的人员伤亡和财产损失事故的发生概率。

1 工程概况

1.1 目的

随着城市建设的不断发展，地下空间的利用越来越广泛，伴随而来的与人类活动关系密切的“城市地陷”发生率也越来越高，但由于各种原因的影响，区域性地质灾害公益普查迟迟不能起步。城市“地陷”虽然面积有限，但损失往往较大。根据资料显示，大多数城市出现的“地陷”一般都与人类活动有关。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现裂缝或破损，管道内流水不断冲刷泥土，形成空洞而导致地表塌陷。

为了防止此类城市局部地质灾害的发生，确保人民群众的生命财产安全，保障辖区经济快速高效发展，针对深圳市龙岗区排水管涵所存在的诸多问题，深圳市龙岗区平湖街道办事处拟对辖区内平湖街道现状排水管涵根据管网的重要性、危害程度有针对性的选取部分管网进行安全隐患排查，及时掌握其现状信息，对症下药，并提出相应的解决方案和实施措施。

1.2 测区概况

平湖街道位于广东省深圳市龙岗区西北部，东面与北面接东莞市凤岗镇，东南与横岗街道相连，西与宝安区观澜街道接壤，南与布吉街道，南湾街道毗邻，是深圳市至东莞市、龙岗区至宝安区的交汇点，交通便利。2004年8月，平湖整体城市化，由镇改街道；2005年完成城市化转地工作。总面积41.8km2，总人口35万人。平湖街道行政区划辖：白泥坑、良安田、鹅公岭、平湖、新木、凤凰、新南、禾花、上木古、力昌、山厦、辅城坳12个社区。

1.3 工程地质情况

本次探测工作主要目标体为排水管涵，主要埋设于第四系松散覆盖土层中，该区分布的松散土类型包括以下几类。

(1)人工填土(Qml)：分布较广，多为新近堆积，结构松散—软松散，尚未完成自重固结。成分复杂，厚度变化较大，承载力特征值<100kPa。

(2)冲洪积土层(Qal+pl)：分布于山间洼地及冲积阶地，上部一般为粘性土，下为砂性土，具二元结构，厚度3～20m不等，承载力特征值粘性土100～180kPa，砂性土150～200kPa。

(3)坡残积土层(Qdl+el)：广泛分布于低山、丘陵地带，岩性为含碎石粘性土，碎石成分以母岩成分为主，厚度5～30m不等。

(4)石炭系下统测水组上段(C1c2)：石英砂岩为主夹少量的泥质页岩，主要出露于区内山地。

(5)燕山四期(γK1)侵入的中粒花岗岩：工区内存在坪山、源盛、长坑水库北、红花顶、沙背沥水库、赤澳等岩体出露。

同时，检测区地表水系一般发育，区域内有龙岗河、牛坳水库、山塘尾水库等水库，地表水主要由大气降水补给，排泄于湖泊及低洼地带。

2 检测方案与评估内容

2.1 检测方法

本次检测主要为排水管涵内窥检测，采用CCTV检测和工作人员进入管道检测2种方法。检测内容包括排水管道的变形、渗漏、脱节等问题。其中，排水管道和小尺寸箱涵采用CCTV检测，暂定20%需要采用封堵、降排水措施后进行检测，其余为正常CCTV检测；大尺寸箱涵采用检测人员进入管涵检测方式进行检测。如因客观条件限制，无法采用以上检测方法的管段经过技术论证，可采用其他检测方法。

2.2 评估内容

根据内窥检测成果资料，对排水管涵进行安全评估。主要包括2部分评价内容：①排水管涵内部结构性和功能性缺陷评估：根据对排水管道检测的视频等数据资料，结合CJJ 181—2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》等相关规定对排水管涵的结构性状况和功能性状况进行评估并确定其等级；②排水管道隐患等级评估：依据《深圳市地面坍塌隐患等级及认定暂行办法》中关于排水管道隐患等级及认定的相关规定，对工作范围内的排水管道隐患进行评级并提出初步整治方案。

2.3 采用的仪器和技术方法

采用视频检测仪实现对龙岗区存量管网的隐蔽空间及水下、易燃、易爆等区域进行实时监测并进行分析处理，如井盖及配套遇水篦子的完善情况、水网管网内窥检等。

同时，采用CCTV监测技术对管道内的障碍物及积水情况进行检测。通过控制爬行器镜头对管道进行全方面检测，并且在检测完毕后保持影响资料。如果在检测过程中发现缺陷，可进行“抓拍图片”。

3 检测内容及作业

3.1 检测内容

管道缺陷包括结构性缺陷和功能性缺陷2类。运用管道CCTV内窥电视检测系统对管道内部进行检测，掌握其缺陷的分布状况和程度，分析缺陷对结构使用性能的影响，并对缺陷的处理提出相关意见。

管道内窥检测项目分为功能状况检测和结构状况检测两类，本次检测项目见表1。

表1 管道状况主要检查项目

3.2 检测作业

严格按照审批的检测方案、既定的施工组织计划，遵循检测规范要求对本项目要求检测的管段、要求检查的项目进行逐个认真细致的检测或检查。在外业检测过程中全部边检测边判读，发现窨井或管道存在缺陷时均回头进行全面而细致的检测，放慢检测速度，以最佳角度进行拍摄，现场抓拍最清晰的图片，以尽量查明该缺陷的实际情况，对该缺陷进行初步判读，对缺陷类型及等级进行确定并记录。检测工作完成后，对影像数据资料进行复核。

4 缺陷判读分析与管道评估

4.1 内业影像判读与处理分析

外业调查和检测工作完成后，将检测视频资料、管道施工设计图、调查和检测原始记录等移交内业组，内业组分区、分路段按照检测规程对视频进行逐个判读，结合外业的初步判读最终确定缺陷的类型，同时对检测视频进行最清晰缺陷图片的抓取工作。通过比照管径确定缺陷的几何尺寸，并严格按照《深圳市市政排水管道电视及声纳检测评估技术规程(试行)》相关规定确定该缺陷的级别。判读有疑问时将视频放大仔细观察分析，或与其他影像判读员共同讨论分析，或询问现场检测员具体情况。

通过外业的认真检测和内业耐心细致的判读分析，本次检测发现该项目排水管涵内部存在7423处管道结构性缺陷，其中5711处为1级结构性缺陷，1360处为2级缺陷，292处为3级缺陷，60处为4级缺陷；存在1576道功能性缺陷，其中1183处为1级缺陷，231处为2级缺陷，80处为3级缺陷，82处为4级缺陷。

4.2 管道评估

首先，对管道结构性状况进行评估，具体步骤如下：

(1)确定管段结构性缺陷参数计算公式，如下所示：

当Smax≥S时，F=Smax

(1)

当Smax

(2)

式中，F—结构性缺陷参数；S、Smax—损害状况参数；

(2)计算损害参数S，具体计算步骤如下：

(3)

Smax=max{Pi}

(4)

n=n1+n2

(5)

式中，n—结构性缺陷数量；n1、n2—纵向净距大于1.5m和1～1.5m的缺陷数量；Pi1、Pi2—纵向净距大于1.5m和1～1.5m的缺陷分值；α—缺陷影响系数。

同时，结构性缺陷密度计算公式如下：

(6)

式中，SM—缺陷密度；L—管段长度。

管段结构性缺陷等级确定及缺陷类型评估描述情况见表2—3。

表2 缺陷等级评定对照表

表3 管段结构性缺陷类型评估参考表

(3)管道修复指数RI按下式计算：

RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T

(7)

式中，K—地区重要性参数；E—重要性参数；T—土质影响参数。

对本项目结构性缺陷管段进行修复指数计算，得出结果并汇总见表4。

表4 结构性缺陷修复指数(RI)汇总表

其次，进行管道功能性状况评估，具体步骤如下：

管段功能性缺陷参数计算公式如下：

当Ymax≥Y时，G=Ymax

(8)

当Ymax

(9)

式中，G—功能性缺陷参数；Ymax—运行状况参数。

同时，运行状况参数的确定应符合下列规定：

(1)管段运行状况参数应按下列公式计算：

(10)

Ymax=max{Pi}

(11)

m=m1+m2

(12)

上式中，m—功能性缺陷数量；P—缺陷分值；β—缺陷影响系数。

(2)功能性缺陷密度计算公式如下：

(13)

式中，YM—功能性缺陷密度；L—缺陷长度。

管段功能性缺陷类型评估参见表5。

表5 管段功能性性缺陷类型评估参考表

最后，管道养护指数按下式计算

MI=0.8×G+0.15×K+0.05×E

(14)

式中，G—按管段功能性缺陷参数确定；K—地区重要性参数，当F≤4时，取0，当F>4时按地区重要性参数相对应取值；E—重要性参数，当F≤4时，取0，当F>4时，根据管径大小相对应取值。

对本项目功能性缺陷管段进行养护指数计算，得出结果并汇总见表6。

表6 功能性缺陷养护指数(MI)汇总表

最终，对管道隐患进行等级认定，具体步骤如下：

第一，符合下列条件之一属于地面坍塌隐患Ⅰ级：

(1)管段修复等级为Ⅳ级，且管径D大于1500mm；

(2)管段修复等级为Ⅳ级，且受威胁人数大于等于30人。

第二，符合下列条件之一属于地面坍塌隐患Ⅱ级：

(1)管段修复等级为Ⅳ级，且管径D不大于1500mm、受威胁人数小于30人；

(2)管段养护等级为Ⅳ级。

第三，符合下列条件之一属于地面坍塌隐患Ⅲ级：

(1)管段修复等级为Ⅲ级；

(2)管段养护等级为Ⅲ级。

第四，符合下列条件之一属于地面坍塌隐患Ⅳ级：

(1)管段修复等级为Ⅱ级；

(2)管段养护等级为Ⅱ级。

对本项目管段进行地面坍塌隐患评定，得出结果并汇总见表7。

表7 地面坍塌隐患等级汇总表

4.3 结论和建议

依据《深圳市排水管网维护管理质量标准》等相关标准规范，对本次检测的排水管道提出以下建议。

(1)清除功能性缺陷。对1253处功能性缺陷管道：对管道养护等级为Ⅳ级的管段缺陷立即进行处理；对管道养护等级为Ⅲ级的管段缺陷尽快进行处理；对管道养护等级为Ⅱ级的管段缺陷可暂不做处理，但应安排处理计划；对管道养护等级为Ⅰ级的管段缺陷可不处理。

(2)修复结构性缺陷。对2160结构性缺陷管道：对修复等级为Ⅳ级的缺陷管段立即采取修复措施；对修复等级为Ⅲ级的缺陷管段尽快进行修复；对修复等级为Ⅱ级的缺陷管段可暂不修复，但应做修复计划；对修复等级为Ⅰ级的管段可不修复。

(3)排除管道隐性缺陷。对沉积严重和积水严重的管段进行进一步检测：因沉积物和雨污水覆盖在管道内壁上，管道存在的缺陷可能无法凸显，建议对其进行清疏和降水，并安排进一步的管道内窥检测，以判断上述管道是否存在其它隐性缺陷。

5 结语

本文对深圳市龙岗区存量排水管网检测内容、方法及评估进行了详细的研究。最后得出龙岗区存量排水管网存在1253处功能性缺陷管道和2160处结构性缺陷管道。可以看出龙岗区存量排水管网存在病害较多，应当进行处理。本研究对龙岗区及深圳市各地区排查排水管网病害，落实排水管网修复工作具有重要的参考意义和促进作用。同时，本文研究还存在一定不足之处，如未考虑排水管网病害分布规律及其是否与地域、经济等因素有关，对于管网病害的预防还需对此进行进一步的探讨。在未来的工作和学习中，会着重对管网病害预防进行深入研究。