ROV潛水機器人檢測技術在黃浦江過江倒虹管的運用實踐

徐 禪，鮑月全，孫躍平，吳建東

（上海市城市排水有限公司，上海市 201103）

ROV潛水機器人檢測技術在黃浦江過江倒虹管的運用實踐

徐 禪，鮑月全，孫躍平，吳建東

（上海市城市排水有限公司，上海市 201103）

城市污水管網由于部分管道埋設深、距離長，且長期處于滿水狀態，難以實施檢測，如橫跨大型河流的倒虹管等。結合實際檢測案例，介紹把管道聲納檢測探頭搭載于ROV潛水機器人進行管道檢測的技術,以及形成一體化檢測的技術方案,并總結對上海市黃浦江下三根倒虹污水管實施檢測的成果。

ROV潛水機器人；聲納檢測；倒虹管；長距離檢測；不停輸檢測

0　引言

在城市污水管網養護工作中，絕大多數污水管網都能通過各種檢測設備或人工潛水等方式進行檢測，但埋設較深、距離較長且長期處于滿水運行的管道，如穿越大型河流的倒虹管等，實施內部檢測作業非常困難。這部分管道經過長期使用后逐漸老化，可能處于帶病運行的工作狀態，給管網的安全運行帶來許多不安定因素。因此，需要盡早實施管內檢測，把握管道內部情況，把問題解決在搖籃之中。

1　工程概況

上海市地處長江入海口，地理位置獨特，屬亞熱帶濕潤季風氣候，雨量充沛。上海是中國的經濟、金融、貿易、航運中心，其中心城區的排水防汛和污水輸送干線的運營管理關系到整座城市的安全穩定。為確保管網運行安全穩定，不僅需要進行日常巡視養護工作，同時還需有計劃地對管網進行養護檢測。

為了消除對黃浦江過江倒虹管的檢測盲區，采用ROV（潛水機器人）上面搭載管道聲納檢測設備的技術，對黃浦江過江倒虹管進行檢測，摸清管道的使用現狀。

本次實施檢測的管道為：（1）吳閔外排污水倒虹管，1根，直徑DN2 200 mm，長度為716 m，距黃浦江底部最深約30 m；（2）污水二期陸家浜污水倒虹管，2根，直徑DN2 200 mm，長度各為543 m，距黃浦江底部最深約20 m。圖1為倒虹管位置示意圖。

圖1　倒虹管示意圖

2　黃浦江過江倒虹管檢測難點分析

目前，常用的管道檢測手段有CCTV電視檢測、聲納檢測、電子潛望鏡檢測、潛水員進入管道檢測等技術。其中，直徑在DN250～DN1 350 mm的中小型管道檢測普遍采用CCTV檢測、聲納檢測、電子潛望鏡檢測等技術，直徑在DN1 500以上的大型、特大型管道通常采用潛水員進入管道檢測。

黃浦江過江倒虹管管徑大，距離長，污水輸送量多，檢測難度非常大。目前擁有的檢測手段都無法滿足黃浦江倒虹管檢測需求。難點分析如下：

（1）受上游運行限制，管道停水時間很短，無法排空管道積水，人員無法進入檢測；

（2）待檢測的倒虹管位于黃浦江江底，普遍深度在20 m以上，超過潛水人員下潛深度，無法實施檢測；

（3）管道為下倒虹管，常年處于滿水狀態，CCTV、電子潛望鏡等設備無法實施檢測；

（4）待檢管道距離較長，分別達到543 m和716 m，普通檢測設備受性能限制無法滿足全程檢測的要求。

3　 ROV搭載聲納檢測技術

3.1 ROV檢測技術

ROV(REMOTE OPERATED VEHICLES)遙控潛水器，也稱潛水機器人,是一種水下極限作業機器人，可解決潛水人員在極端水下環境中所受到的某些限制問題,廣泛使用在科考、海油工程、軍警水下探測等場合。其工作方式是技術人員在地面的控制臺操縱ROV，進行水下視頻攝像、聲納探測等，還可以通過遙控機械手臂進行管道內作業。

本次檢測采用的ROV Seamor型潛水機器人系統屬于觀測級，主要用于深潛觀測作業，最大潛水深度達到300 m，裝備有高清晰彩色攝像機、四支強力推進器、定位儀、壓力和深度傳感器等。設備控制簡單，動作靈活，可自動巡航、懸停、左右橫向移動，其開放式的結構設計可以搭載多種測量設備，如圖2所示。

圖2　ROV Seamor型潛水機器人

3.2聲納檢測技術

聲納檢測技術（sonar inspection）是采用聲波反射技術對管道及其他設施內的水中物體進行探測和定位，并能夠提供準確的量化數據，從而檢測和鑒定管道病害情況的一種檢測方法。適用于污水、雨水、合流等管道功能狀況檢測和部分結構缺陷檢測。進行結構檢測時的結果只能作為參考，現有設備適用管徑DN300～DN6 000 mm，可對不同管材的管道進行檢測。

4　 ROV檢測技術在黃浦江污水倒虹管運用實踐

4.1檢測方法的選擇

為了解黃浦江過江倒虹管道的運行現狀，上海市城市排水有限公司聯合上海有專業資質的檢測單位，對吳閔外排污水倒虹管、污水二期陸家浜污水倒虹管進行檢測。根據調閱待調查管道的竣工平面圖和倒虹井的結構圖等資料，并與上下游泵站管理單位溝通及現場勘查，考慮實施檢測的難度，決定采用ROV搭載管道聲納技術進行排水管道檢測，并編制了相應的檢測技術方案。

4.2檢測技術措施

（1）利用ROV Seamor潛水機器人搭載平臺的作用，搭載聲納系統進入水下30 m深的豎管管道中，實施檢測。

（2）為了解決長距離檢測過程中電纜重力問題，使用了“0”浮力電纜，該電纜有一定的拉伸強度，可在應急情況下起到牽拉ROV繩索作用，確保設備在失去動力的情況下安全進出管道。

（3）三根倒虹管在黃浦江的東西兩岸分別設有專用的檢測工作井。考慮現場實際情況，吳閔外排污水倒虹管檢測從黃浦江西岸工作井（泵站出水高位井）放入檢測機器人向管道中央位置檢測，污水二期中建設的污水倒虹管檢測從黃浦江東岸工作井（閘門井）進入檢測。

4.3檢測施工的流程

采用ROV檢測技術施工的流程見圖3。

圖3　ROV潛水檢測流程圖

4.4檢測結果分析

通過管道聲納檢測，可提供完整的聲納掃描圖像，圖像能十分清晰地反應出管道結構和積淤情況。通過相關處理軟件把每一秒檢查數據自動保存至專用的PC硬盤中，隨時提取、播放、截取，并能根據這些數據自動計算出管道內的淤泥量的形成變化曲線和總量數據，從而結合建設部行業規范《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》（CJJ 181-2012）判斷管道是否需要養護或有無重大缺陷隱患。圖4、圖5為聲納檢測軟件界面截圖。

圖4　管道聲納回波掃描圖像

圖5　聲納檢測軟件界面截圖

4.5檢測的結論

通過對管道的聲納檢測結果錄像，可以發現管道內部的變形及重大破裂等結構缺陷，并可以對管道內部的淤泥堆積情況進行判斷，為這些倒虹管的養護維修提供第一手的依據。本次管道采用ROV技術檢測的結果見表1。

表1　黃浦江倒虹管檢測結果表

從表1可知，本次檢測的三段橫跨黃浦江管道的淤泥堆積程度都小于20%，根據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》標準判斷：本次檢測的三段橫跨黃浦江的污水倒虹管道情況良好，都無需養護。同時，從得到的檢測圖像可知，倒虹管內部都沒有變形和重大破裂等缺陷，結構性情況也處于正常狀態。

5　結　語

在相關部門的多方配合下，本次檢測項目于2016年6月完成，填補了上海黃浦江過江倒虹管檢測的空白，為大型長距離過江倒虹管道的檢測積累了寶貴的經驗，具有推廣意義和實用價值。在當前采用傳統的技術對大型長距離管道很難實施不停輸檢測的情況下，本次采用ROV搭載管道聲納技術對大型長距離管道不停輸檢測的成功為國內同類管道檢測提供了先例。隨著城市大型管道檢測養護工作要求的不斷提高，希望在地下管線檢測領域能夠研制出更多先進的檢測方法，以便今后在實施大深度長距離地下管道檢測時有更多的方案選擇。

[1]CJJ 181-2012，城鎮排水管道檢測與評估技術規程[S].

[2]DB31/T444-2009，排水管道電視和聲納檢測評估技術規程[S].

TU992.4

B

1009-7716（2016）10-0118-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.037

2016-08-31

徐禪（1985-），男，浙江平湖人，助理工程師，從事排水管網技術管理工作。