《城镇排水管道检测与评估技术规程》修订总结及思考

2025-02-20 00:00:00连峰刘治朱珊珊解庆贺田海飞毕研美
中国标准化 2025年4期
关键词:评估方法

摘 要:本文对CJJ 181—2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》修订工作进行总结,修订内容主要有:电法测漏、管中雷达等新型检测技术的纳入和应用情况;增加管道缺陷类型,改进评估方法,即考虑管材和接口形式以及周边土体病害,完善了排水管道评估内容;增加检查井技术状况评估;增加大口径管道及排水渠箱结构性能评估。同时对于新修订的内容进行深入思考,为更好地理解新修订的CJJ 181—2012标准提供了技术指引和帮助。

关键词:城镇排水管道,评估方法,结构性缺陷,功能性缺陷,土体病害,结构性评估

DOI编码:10.3969/j.issn.1002-5944.2025.04.024

1 CJJ 181应用情况及修订必要性

作为国内排水检测行业唯一的行业标准,CJJ181—2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》自发布以来,不仅对指导和规范排水管道的缺陷普查起到了填补国内标准的空白作用,还积极响应了国务院有关加强城市基础设施和地下管线建设的战略部署,推动了行业的健康发展[1]。

该标准自发布以来,随着国务院和住建部有关政策的实施,国内的排水管道检测与修复行业迅猛发展。伴随着新技术、新设备的不断涌现,在该标准2012版编制时未曾涉及的大量问题也暴露出来。另外,该标准发布实施已有10余年,在此期间管道检测新设备被不断开发和应用,而诸如电法检测仪检测、管中雷达检测等检测方法在2012版标准上均无涉及,因而需要对其内容进行修订,对不足的内容进行补充。原有评估方法在实际应用中也在经受不断的检验,鉴于城镇排水管道的技术状况与道路安全之间也有一定联系,需要考虑对周边道路环境的影响[2]。检查井评估在原标准中不涉及,实际工程检测中检查井是不能或缺的重要附属设施,且数量巨大,对于一些老旧管网来讲,检查井的状况也不容乐观,客观上需要对检查井的技术状况进行评价,以便为后续修复提供依据[3]。对于一些大口径排水管道或渠箱,仅采用内窥法不能深入了解管道存在的结构问题。客观上来讲,目前的评估方法存在一定安全隐患,因而对这类构筑物也需要进行结构性能评估。

2 新型检测技术纳入和应用情况

本次标准修订,除对管道闭路电视检测(CCTV)及内窥镜检测(QV)等原有技术设备性能参数进行了提升外,还纳入了三种新型检测技术,分别是电法测漏技术、管中雷达技术、激光检测技术,如图1所示。总体来讲,管道检测技术的发展体现了现场作业向精细化方向迈进,更加全面、环保。

电法测漏技术通过检测回路中的电流判定管道是否有破裂、渗漏等病害,近年来,在部分城市开始探索、运用[4]。该技术为无法进行传统技术检测的排水管道的养护、维修和管理工作提供了依据[5 ],如图2所示。对于周边地下水位较高的既有排水管道,内外水已达到动态平衡,贸然降水进行内窥检测可能会导致道路塌陷,因此需要排查漏点,尽可能采取超前措施切断内外水流联系,如图3所示。管道电法测漏仪采用聚焦电流快速扫描技术,通过实时测量聚焦式电极阵列探头在管道内连续移动时透过漏点的泄漏电流,现场扫描并精确定位所有管道漏点,如图4所示。主要适用于带水非金属(或内有绝缘层)无压管道检测,新管验收,管道修复后的渗漏验证,管道泄漏点的统计分类、分级评估、检测定位等方面[4]。

考虑到近年来城市道路塌陷事故中大约有60%~70%与排水管道破损有关,加之管道周边土体状况直接影响到管道的受力变形,因此在工程实践中需要对管道周边土体状况进行雷达探测[6]。受制于雷达探测深度与其精度之间存在的矛盾以及实际检测中地面常有各种构筑物的情况,业内开发出管中雷达已解决上述问题[7-8]。管中雷达的探测原理与传统地质雷达相同,优点在于其将较高频率天线搭载于运载工具上,放入管内,可以提高检测的分辨率,有助于及早发现路面塌陷隐患,如图5所示。值得注意的是:管中雷达探测范围内不宜存在大范围高导电屏蔽层或较强的电磁干扰,如图6所示。

激光检测技术是通过激光雷达获取管道轮廓或测量数据,计算出管道的变形量或因管道内壁腐蚀、结垢、沉积等造成的管道过水断面损失的检测方法;也可通过激光雷达拾取管道内表面三维坐标、反射光强度等多种测量数据信息,构建三维模型并进行量化分析[8],如图7所示。该技术可以对排水管道的挠度、变形、椭圆度和横截面积变化进行准确测量,避免人为误差。该技术提供的检测成果为后续加固设计提供了更准确的一手资料。

3 缺陷种类增加及评估方法改进

近年来排水管道非开挖修复技术飞速发展。这类技术施工便捷,对周边环境影响小,在既有管网改造工程中大量应用。但由于施工队伍技术水平不一,工程实践中也出现不少质量问题。本次修订的标准纳入非开挖修复管道出现的6类结构性缺陷,分别为内防腐层脱落、内衬脱落、脊背、褶皱、气泡及干斑、局部修复缺陷,如图8所示。

考虑管道结构及接口类型影响,新修订标准对管道结构性状况评估方法进行改进。在原标准中,管道修复指数的计算方法是在参考上海地方标准和国外相关标准基础上提出的。此计算方法中综合考虑了管道的管径、周边土质和位置等重要性,相对来说比较全面。但近十年来由于施工方法和管道材料等发生了巨大变化,管道结构状况的影响因素除考虑土质和位置外,还应考虑管道类型、基础形式、接口形式等因素。在评估管道缺陷时需要对管道类型、接口形式及基础形式等进行了解。因此在管段修复指数计算公式中引入管道结构影响参数和管道接口类型影响参数。考虑到原计算公式中土质影响参数中实际上已包含了管道结构和接口类型的影响,故对原公式的改进也是基于土质影响参数进行的,即管道结构影响参数取值和接口类型影响取值是在土质影响参数上乘以相应系数而得,土质影响参数、管道结构影响参数、接口类型影响参数权重均随之调整为0.05。这样处理安全度不低于原计算方法,且考虑因素更全面,方法也较为简便。

此次修订的标准还纳入管道状况综合评估方法,即管道状况综合评估应包括管道结构性状况评估、管道功能性状况评估、管道周边环境状况评估三个方面内容,以更全面地反映了管道技术状况。通过引入管段环境指数EI 表征周边土体环境对管段运行安全影响程度。管段环境指数应按公式(1)计算,管段环境等级见表1。

EI=0.7×H+0.1×K+0.05×E+0.05×T+0.05×J+0.05×M (1)

式中:EI ——管段环境指数;K ——地区重要性参数;E ——管道重要性参数;T ——土质影响参数;J ——管道结构影响参数;M ——管道接口类型影响参数。

4 检查井评估

检查井是整个排水系统的关键节点,管道的变径、支管接入、养护维修等都需要利用检查井,为适应目前排水管道及检查井检测的实际需求,本次修订的标准在检查井检测方面增加了检查井的结构性和功能性评估,使检测结果能够更好地指导养护管理和修复工程[3]。

外部检查主要目的是调查检查井是否存在井盖倾斜、移位、破损或者塌陷、井盖凸起、周边路面开裂、雨水口堵塞、井盖或者雨水井箅子丢失等问题,一般通过人工目测方式进行。

内部检测主要目的是发现检查井本身是否存在结构性和功能性缺陷,目前主要通过开井目测、潜望镜检测、声呐检测、三维扫描系统检测等方式完成。三维扫描系统检测是专为检查井等密闭空间设计的检测设备,可形成检查井内窥全景影像,且检测速度比QV快,有条件的项目宜积极推广使用,如图9所示。检查井检测宜与排水管道检测同步进行。

检查井结构缺陷共分为11类,分别为破裂、渗漏、变形、腐蚀、倾斜、下沉、脱节、异物穿入、爬梯缺失、流槽破损、砂浆剥落,如图10所示。功能性缺陷分为5类,分别为沉积、结垢、障碍物、防坠设施、浮渣。按程度轻重分为三级或四级。

检查井结构性缺陷参数应按公式(2)计算:

式中:F 为检查井结构性缺陷参数;P i为检查井存在的各类缺陷分值;n为检查井的结构性缺陷数量。

检查井结构性缺陷参数F 的确定,是对检查井损坏状况参数叠加而得。本规程的检查井结构性参数的确定是依据叠加原理,即缺陷数目越多,病害越大,检查井状况越差。

检查井修复指数应按公式(3)计算:

RI =0.7×F+0.1×K+0.05×E +0.15×T (3)

式中:R I ——检查井修复指数;K——地区重要性参数;E ——检查井连接主管道重要性参数;T——土质影响参数。

功能性缺陷参数和检查井养护指数按照同样流程计算,不再赘述。

5 大口径管道及排水渠箱结构性能评估

目前,大口径管道及排水渠箱检测与评估主要依据内窥检测影像资料,对缺陷进行定义、打分评级,计算管段缺陷等级,给出修复建议,但其中不涉及结构承载能力的评价,因此产生下列问题:

(1)检测规范与修复设计规范不配套,缺乏衔接(养护检查中的“结构”缺陷与加固设计中的“结构”缺陷有区别 )。

(2)检测手段及评估方法不够完善,以观感质量来推断结构安全,其结果必然是非0即1。0指的是结构濒于失效,即将破坏;1指的是结构良好,可正常使用。结构真实承载力(0~1)如何?目前尚无法准确评估。

(3)依据检测结果做出的修复建议可行性未知。只知道加固设计需要的信息不足,方案过于保守或存在较大风险。国内现有的排水管道检测技术规程名为检测规程,实则偏重于养护检查,多是定性判断,虽然极大地推动了管网的普查摸排等工作,但存在着潜在的风险。考察其他市政基础设施,如道路、桥梁,相应的检测手段更多,评价方法更准确。以桥梁为例,既有桥梁除日常巡查外,尚有定期检测、特殊检测,而后才是加固设计。道路技术状况检测也包含了日常巡查、定期检测、特殊检测三个阶段。检测手段除观察外,尚有承载力检测(弯沉)、功能性检测(抗滑等),而后才是加固或改造设计。排水管道检测评估似有缺项,渠箱沟渠这类大型排水构筑物尤甚。对于管道是否需要进行加固设计,以及增加检测项目,完善评估方法等问题,从市政基础设施性能三阶段检测理念出发,提出如下对策:

1)进行渠箱(或大口径管道)基础信息(埋深、位置、渠箱内部现状、周边环境等,其中内窥影像资料是重要部分)收集。

2)进行渠箱结构(渠箱实际尺寸、材料强度等)检测。

3)进行结构验算,定量分析渠箱结构的承载能力及在不同运营工况下渠箱承载力富余度,便于管理单位了解渠箱真实的结构承载能力,采取预防措施,控制各种不利运行工况或进行合理限载等。

4)在上述基础进行加固设计,达到补强、满足结构安全、增强耐久性等目的。

6 结 语

CJJ 181—2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》作为国内排水检测行业唯一的行业标准本次修订内容主要有:对新技术、新设备如电法检测仪检测、管中雷达检测等检测方法的内容进行补充;并纳入非开挖修复管道出现的6类结构性缺陷;改进评估方法,即考虑管材和接口形式以及周边土体病害,完善了管道状况综合评估方法;检查井作为不能或缺的重要附属设施,管道的变径、支管接入、养护维修等都需要利用检查井,因此对检查井检测增加了结构性和功能性评估。最后对大口径管道及排水渠箱检测与评估提出问题,并给出合理的对策。本文为读者理解新修订的CJJ 181标准提供技术指引和帮助,并为该标准下一次修订提供启发。

参考文献

[1]王和平,安关峰,谢广永.《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ 181—2012)解读[J].给水排水,2014,40(2):124-127.

[2]陈昌彦,肖敏,白朝旭,等.城市地下管线周边病害探测关键问题探讨[J].工程建设与设计,2015(S1):131-134.

[3]陈梓迁.城镇排水检查井评估与修复决策探究[J].中国设备工程,2024(8):177-180.

[4]贺超,孟钦伟,袁培骏,等.电法测漏定位仪在排水管网检测中的探索应用[J].市政技术,2020,38(4):180-182+188.

[5]朱幸福,高将,程鹏.城市地下排水管道缺陷检测与修复[J].江苏建筑职业技术学院学报,2017,17(1):64-66.

[6]王睿.典型道路塌陷探测方法应用及原因分析[J].城市道桥与防洪,2023(6):267-270.

[7]吴迪,张云超,崔苗苗,等.排水管道检测机器人研究进展[J].智能城市,2023,9(4):19-22.

[8]王俊岭,邓玉莲,李英,等.排水管道检测与缺陷识别技术综述[J].科学技术与工程, 2020,20(33):13520-13528.

作者简介

连峰,通信作者,博士研究生,工程技术应用研究员,研究方向为市政基础设施检测与评估。

刘治,硕士研究生,工程技术应用研究员,研究方向为市政基础设施检测与评估。

朱珊珊,硕士研究生,工程师,研究方向为市政基础设施检测。

解庆贺,本科,高级工程师,研究方向为市政和公路工程。

田海飞,本科,工程师,研究方向为市政基础设施检测。

毕研美,本科,高级工程师,研究方向为铁路轨道梁和公路工程。

(责任编辑:袁文静)

基金项目:本文受2022年度山东省住房城乡建设科技计划项目“城市道路塌陷隐患防治关键技术研究”(项目编号:2022-K3-1)、2021年泉城产业领军人才支持计划(创新团队)项目“市政基础设施管养关键技术研究与示范应用”、2023年山东省重点研发计划(竞争性创新平台)项目“城市道路与桥梁安全运维关键技术研究与示范应用”(项目编号:2023CXPT031)资助。

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