城市地下排水管道缺陷检测与修复

韩庆玲

摘 要：城市地下排水管道，属于城市基础设施，汇集了城市污水、雨水以及工业废水。提高其循环利用率，对环境保护有重要作用。地下排水管道结构复杂，类型多样，无法精准辨认隐患类型与去除病害。而对排水管道检测不仅关系到管道评估，更是进行管道修复不可缺少的前提，通过合理地检测手段能够确保排水管道正常排水。对城市地下排水管道常见缺陷、产生原因、检测技术进行深入分析，为管道缺陷修复提供参考依据，针对不同类型缺陷提出合理的修复方案。

关键词：城市地下排水管道；缺陷检测；缺陷修复；非开挖修复

中图分类号：TU992.4                             文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）06-0093-03

1 城市地下排水管典型缺陷

1.1 沉积

城市地下排水管道中经常会出现地面泥沙、生活与工业垃圾等。这些沉淀物基本属于固体堆积，会在管道底部呈现坡状突起，沉积的严重程度一般会根据沉积物厚度来判别。管道底部沉积会造成水流阻塞，削减过流断面，严重时会造成城市积水内涝。

1.2 浮渣

排水管道中漂浮物能够随着水流移动，在某一点聚集堵塞。浮渣与沉积物相比，厚度要薄许多，浮在水面，一般会呈面状，并且以泡沫形态存在，易被识别。

1.3 结垢

结垢一般是管道内壁上部附着的固体沉淀物，排水管道内部由于易被含腐蚀性的污水腐蚀，其内壁壁面会凹凸不平。一般结垢有硬质与软质两种，硬质结垢相比于软质结垢，对排水效果影响更大。

结垢虽然主要分布在管内侧壁与管道底部，但是绝大多数在侧壁，凹凸分布不均，有着非常明显的麻面特点，严重的时候还会呈现絮状，非常容易识别。随着时间的推移结垢会使得排水管道的过水断面不断缩小，严重影响排水效果。

1.4 树根

有些城市绿化建设在规划之初没有深入考虑地表情况，造成靠近管道的树根会沿着其接口，延伸进排水管道内部生长。此外，地面的树枝也可能被风或者水流带进管道内。随着时间的推移，树枝慢慢积累造成管道堵塞，致使管道排水不畅，严重时造成管道坍塌。

1.5 障碍物

排水管道施工时极易出现施工管理不严，导致固体垃圾、树枝等障碍物进入管道中，阻碍管道排水，严重时还会造成管道破裂塌陷。这类障碍物一般体积较大、比较明显，如木板、废弃物等，一般堆积在管道底部，凹凸不平，容易识别。

1.6 支管暗接、异物穿入

支管暗接一般为同属性的排水支管，若未经检查井直接侧向接入主管，会影响排水管的过流断面。异物穿入主要是非管网附属设施物体直接透过管壁穿入管内，而穿入异物则直接削弱过水断面，破坏管道结构，影响排水效果。

1.7 材料脱落、破裂

在地下排水管道的承载力无法承受管外荷载时，便会出现材料脱落、破裂等危害。管道破裂是日积月累的过程，当外部荷载超过管道本身承载力，最开始管道外壁会有细小裂痕，随着承载压力一点点变大，管道的承载力逐渐下降，裂痕明显，管壁破裂，管道内部同时伴有材料脱落情况。随着管道外部荷载进一步增大，管道承载力严重下降，管壁材料脱落大量，管道破裂严重。这不仅严重影响排水效能，影响管道使用寿命，甚至发展成路面下陷或坍塌，给道路交通和安全造成危害。

1.8 错口、起伏、变形

排水管道也易出现管道错口、管道起伏和管道变形的问题。管道错口为管道接口处两个管口产生横向偏差，管口偏出管壁越多，管道错口越严重。管道起伏为由于接口位置偏移，导致管道竖向位置发生变化，使得管道偏离设计高度。排水管道在运行过程中会受到外部因素影响，管道超过本身可承受的外力负荷，管道主体结构被破坏，出现变形。

2 城市地下排水管道缺陷类型

市政排水管道缺陷一般分为功能性缺陷和结构性缺陷。功能性缺陷主要影响排水效能，比如沉积、浮渣、结垢、树根、障碍物等。结构性缺陷不仅影响排水效能，同时严重影响管道使用寿命。比如，破裂、变形、错口、起伏、支管暗接、异物穿入、渗漏、脱节、材料脱落等。

3 城市地下排水管道缺陷产生原因

3.1 未按規范施工及施工管理不严

下管前，应严格按照管材管件产品标准对其逐节进行检验。若管材管件外观质量不合格仍进行敷设，在使用中则容易出现裂缝或渗漏。此外，若排水管的管径较大，由于现场测量放线不准确，安装时接口处容易出现错口，导致管道使用前即出现缺陷问题。

有些沟槽施工时未采取适当的排水措施，导致沟槽积水，基土扰动，出现浮管现象。沟槽开挖施工环境普遍较差，若施工时管道基础未严格按图施工，可能会造成沟槽的基础层出现不规则的沉降，引发管道缺陷问题。管道施工时若没有采取避免管道上浮的安全措施，管线布置完成后将出现管道上浮。施工撤场时，若建筑垃圾未清理干净将造成遗留。

3.2 养护不善

管道使用过程中，根据规定[1]，排水管道应定期进行清通养护，管道允许积泥深度小于管径的1/5。当管道积泥大于管径的20%时，应进行清通。当管道清通养护不及时，极易出现沉积、障碍物、结垢、浮渣等功能性缺陷。

3.3 地面荷载发生变化

在管道使用过程中，地面荷载发生变化，管道基础沉降、管周土体变形及土体流失等引起的土体对管道约束作用下降，均会导致管道出现缺陷。

3.4 管道防腐措施不到位

具体包括：球墨铸铁管、钢筋混凝土管等管材用作污水管道时，出厂前未按照有关规范要求进行内外防腐；或防腐内容不满足有关规范要求。

4 城市地下排水管道检测技术

4.1 CCTV检测

CCTV检测是当前常用的管道缺陷检测方法，适用管径范围为DN150～DN4000 mm，单次检测距离可达120～3000 m。

CCTV检测主要是通过承载摄像头的机器人进入管道内部收集相关信息，把详细的数据传输到地面。技术人员对管道状态信息进行专业分析，以此评估管道缺陷。CCTV能够检测管道的接口和材料，其检测与地理信息和管理系统直接相连，可以帮助技术人员全面分析排水管道的整体状况。

该项技术主要应用在雨水管道和污水管道中，能够精准地识别出管道是否出现破裂、渗漏、错口以及管内泥沙和材料脱落等缺陷。不过这项技术对于管壁以及排水管道附近土壤完整性收集能力较低，无法检测被泥浆覆盖的管道区域。CCTV检测监测技术的成像能力与评估精准度主要受摄像技术影响。

4.2 探地雷达法

探地雷达是在电磁波之上进行传播的技术，它的电磁波将会以宽带短脉冲的方式向地面直接发送。探地雷达法能够通过分析雷达信号，确定排水管道所在的位置。探底雷达法对地质条件有一定要求，这种方法要求排水管道周围的土壤地质对电磁波有渗透性。

雷达作为无损检测技术，能够将排水管道中所存在的隐藏问题检测出来。除此之外，雷达技术还可以对排水管道周围的土壤进行检测，来分析排水管道有无塌陷的隐患。雷达技术还能够对管道内是否出现破裂进行准确的判断，对于砖砌排水管道以及小口径排水管道都非常适用。

4.3 超声波检测

超声波检测一般是利用高频短波超声脉冲对排水管道进行检测，能够对管道是否存在缺陷做科学分析，且缺陷形状也能够在反射波的作用下有效评估。但是超声波检测的结果容易受到被测物表面是否光滑的影响，若被测物表面不够光滑，其反射波呈减弱情况。在利用超声波做排水管道缺陷检测时，一般会将其应用到检测沉积物方面。超声波检测还常用于管道焊接处，使用圆形扫描超声对排水管道的内壁进行检测，可以检测出管道是否存在堵塞以及破裂情况。

4.4 红外热成像

红外热成像技术主要是在红外辐射源以及扫描仪的作用下，对排水管道的温度进行监测，并且通过管道温度来确认管道是否存在缺陷。排水管道附近的土壤温度有着一定的差异化，所以红外辐射源需要和红外探测器一起搭配使用。红外热成像是一种表面检测技术，若排水管道的缺陷较多，其检测效果将会受影响。红外热成像能够检测出管道内部的裂缝缺陷。

4.5 激光检测

这种技术主要包括激光全息、轮廓测量技术等。激光检测能够对排水管道扫描之后，通过图像方式来评估管道缺陷。在激光二极管、光学图案的作用下获取图像，利用对光强度的记录情况检测管道的缺陷情况。全息投影能够通过分析管道表面图像来评估管道缺陷。激光检测能够精准定位管道缺陷位置，并且可以准确地识别出其缺陷类型。激光检测技术精准度比较高且响应快，因此常用于对管线分布与弯曲变化的检测。

5 市政排水管道缺陷控制措施

5.1 规范施工

具体有以下两点要求：①施工前对管材外观严格检查。②施工时严格按照施工相关规范要求进行施工，按图施工，发现现场情况变化应及时通知设计单位协商处理。

5.2 加强管道日常养护

在管道使用过程中，管养单位应根据相关规范要求加强管道的运行养护，防止管道出现严重的沉积、障碍物、结垢、浮渣等功能性缺陷，影响排水通畅。

5.3 管道防腐

球墨铸铁管用作污水管道时，管道防腐应严格执行GB/T26081-2010《污水用球墨铸铁管、管件和附件》有关要求[2]，内防腐采用铝酸盐水泥涂层，外防腐涂层采用标准防腐涂层，外防腐终饰层涂料为沥青涂料，出厂前完成防腐内容并满足有关规范要求。钢筋混凝土管道用作污水管道时，管道内壁须进行防腐处理。钢筋混凝土污水管内壁、钢筋混凝土污水检查井井壁内侧、顶板底面（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复方案

6.1 开挖修复

按照CJJ181-2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》[3]，以排水运营单位对于缺陷检测结果和分级判定为依据。开挖修复主要用于排水管线基础破裂、管线坍塌、管线脱节口呈倒载式状、管线接口错位＞5 cm、排水管发生明显变形等结构性问题。

6.2 非开挖修复

非开挖修补更适合用于管道的半结构性缺陷修复，因为此时的管线基础结构相对稳定、管道线形无明显变形、管线壁体坚硬而不酥化。根据CJJ181-2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》，缺陷密度小于0.1时采用局部修复，缺陷密度大于0.5时采用整体修复。局部修复方法分为点状原位固化、不锈钢双胀环、不锈钢快速锁等。整体修复技术包括CIPP紫外光固化法、水泥基砂浆喷筑法等。

6.2.1 点状原位固化法

点状原位固化法是将纤维材料浸渍常温固化树脂固定在管道破裂处，通过将压缩空气注入，使纤维材料在管道内壁紧密挤压﹐固化成为新的管道内衬。对于DN200～DN1500的钢筋混凝土管、混凝土管及各种塑料管排水管道的半结构性修复，点状原位固化法更为适用，且作业时不应有积水。

6.2.2 不锈钢双胀环技术

不锈钢双胀环技术是专用于大口径管道错口、脱节、渗漏的一种非开挖管道缺陷修复工艺技术。不锈钢双胀环技术通过专用液压设备对不锈钢胀环施加压力，将特制高强度的密封止水带安装并固定在管道接口处，并使安装压力满足管道运行条件，进而与连接点形成持久性、封闭性的软连接，使排水管道的承压能力恢复如初，确保管道能够正常运行。不锈钢双胀环法可应用于直径800～3000 mm的球墨铸铁管、铸铁管、混凝土管及钢管的缺陷修复。此种修复工艺可依据实际状况考虑与土体注浆法结合应用。

6.2.3 不锈钢快速锁技术

对管径为DN300～DN1800的排水管道缺陷进行局部修复时，可以使用不锈钢快速锁技术，但这种技术不适合应用于严重的变形和错口。DN600及以下的排水管道，快速锁在安装时应该使用专用的气囊，而DN800及以上的排水管道，宜通过多片式快速锁结构，以人工的方式进行安装。

6.2.4 CIPP紫外光固化法

CIPP紫外光固化法是通过专业人员和专用设备，将提前碾压完成的玻璃钢纤维材质的软管通过检查井口，送入管道内部破损处，经过特殊工艺流程，对管道进行整体修复。

首先，封堵管口两端，将压缩空气注入内衬管中。其次，通过紫外线车的自动控制装置，对内衬管道进行紫外光照射。最后，切除玻璃纤维管的两端封口，管道恢复正常排水。

6.2.5 水泥基砂浆喷筑法

水泥基砂浆喷筑法是原位喷筑法的一种，采用离心或人工的方式，将专用修复水泥砂浆材料均匀的喷筑到待修复管道、检查井、涵洞等地下构筑物。

离心喷筑技术主要应用于检查井井壁部分，及对圆形管道DN300～DN300O的修复。人工喷筑技术主要应用于人能够进入到的井底、井室和直径800 mm及以上的排水管道、各种箱涵等的断面形式的结构修复。

7 结束语

国内城市地下排水管网建设愈加成熟，管道缺陷问题越来越多，政府对市政排水管道的缺陷检测与修复也更为关注。由于管道非开挖修复技术在半结构性缺陷修复方面，相比开挖修复有明显优势，尤其对于路面交通等影响较小，随着非开挖技术的快速发展以及检测、管材材料的国产化，相信未来城市地下排水管道非开挖修复技術将会得到更加广泛的应用。

参考文献

[1] CJJ68-2016，城镇排水管渠与泵站运行、维护及安全技术规程[S].

[2] GB T26081-2010，污水用球墨铸铁管、管件和附件[S].

[3] CJJ-181-2012，城镇排水管道检测与评估技术规程[S].