淺談結構性普查及預防性修復工程在排水管道管理中的作用

陳 忱，王 捷

(上海市排水管理處,上海市200001)

淺談結構性普查及預防性修復工程在排水管道管理中的作用

陳 忱1，王 捷2

(上海市排水管理處,上海市200001)

隨著城市建設的飛速發展,排水管道的建設也逐年增加。在城市排水管道日常維修養護中,管道的破損會導致排水不暢,嚴重時造成地面或路面破壞,影響正常的工作生活環境。因此,必須掌握排水管道的運行狀況,做好事前控制,采取相應的預防措施。闡述排水管道結構性檢測及預防性修復工程的必要性,從結構性普查計劃及結果處理等方面介紹結構性普查工作,從預防性修復工程方案的制定、修復原則、主要施工工藝、規范標準及修復工程效益等方面介紹了排水管道的預防性修復工作。

排水管道；養護；結構性檢測；預防性修復；非開挖技術

0 引言

隨著我國經濟持續快速發展,城市的發展離不開市政基礎設施等的配套建設,人們對城市水環境和防汛排水安全也日益重視。遍布地下的城市排水管網擔負著收集和輸送雨、污水的作用,是城市防汛排水保障體系的主要環節,被人們稱之為城市的靜脈。排水管網作為城市基礎設施的重要組成部分,排水管網是否完好,功能是否健全,直接關系到人民生活質量,關系到城市經濟和社會的可持續發展,也關系到和諧社會的建設,因此,排水管網的養護、維修和管理等工作對于城市的發展至關重要。

到2016年底,上海市共有市政公共排水管道約2.4萬km,且排水管道設施總量每年都呈增長態勢,在排水管道設施量快速增長、數量日益龐大的同時,大量建造時間比較久遠的管道仍在使用。在排水管道運行使用的過程中,需要對排水管道做好必要的疏通養護工作,加強管理,保證其運行正常[1]。但是,因排水管道結構性損壞造成的污水冒溢、道路積水、水體污染、地面沉陷等事故時有發生,此類事故征兆不明顯,在日常養護過程中難以發現。同時,“沉管”事故都發生在流沙地區、管齡較長、施工質量較差的管道。該類事故不僅嚴重危害排水管道的正常運行,造成大量地下水隨管道流失,造成水資源的浪費和下游泵站及污水廠能源的損失,而且對周圍環境和附近地區居民的生活及出行帶來了不良影響。由此,上海市加強了對排水管道結構性的普查,并開展了排水管道預防性修復工程。現結合工作經驗,淺談排水管道結構性普查及預防性修復工程在管理中的作用。

1 排水管道結構性檢測及預防性修復工程的必要性

排水管道結構性檢測是指主要利用閉路電視系統（俗稱“CCTV”檢測）進行檢測的技術手段,對排水管道結構性狀況進行內部了解,為科學地制訂管道養護方案提供全面、準確和可靠的技術依據,是目前最普遍的管道結構性檢測的手段。

排水管道預防性修復工程是指在管道結構性缺陷發展成為事故之前,通過排水管道電視聲納檢測等方法,發現結構性問題,原則上利用非開挖修復技術手段進行修復,恢復管道使用功能,延長管道使用壽命的工程項目,同時可較好解決土體流失、地下水滲漏等困擾城市排水系統運行的問題,可以逐步改變應對“沉管”的被動局面。

排水管道結構性檢測及預防性修復工程作為對排水管道養護的手段之一,可以有效地避免污水外溢、管道坍塌等事故的出現,保障城市排水管網運行安全。

2 排水管道的結構性普查

2.1 結構性普查

根據《城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程》（CJJ 68—2017）[2]規定:“以功能性狀況為目的的普查周期宜采用1～2 a一次；以結構性狀況為主要目的的普查周期宜采用5～10 a一次。流砂易發地區的管道、管齡30 a以上的管道、施工質量差的管道和重要管道的普查周期可相應縮短。”在相關的統計資料中,有一個管道使用年數和道路坍塌事故件數的相關關系圖（見圖1）[3],表明道路的坍塌的次數,和管道設施的使用年數有一定的關系。尤其是管道使用年數以20～30 a為界,道路的坍塌次數會變得多起來。

圖1 排水管道隨時間的脆弱性變化趨勢

因此,排水管道結構性普查周期應根據排水管道的具體情況而設定,根據普查周期來制定普查計劃。

2.2 結構性普查計劃

普查計劃需要根據排水管道設施的好壞狀況進行實施,可依據如下原則制定:

（1）已經使用了30 a以上的管道設施。管道使用了超過了30 a,損壞現象逐漸嚴重,容易引起路面坍塌等事故。

（2）以往發現過病害的管道設施。在過去的檢測工作中,發現內部有裂縫、破損、滲水等結構性問題,但是還沒有實施過修理等措施的管道。

（3）埋設在流沙地區的管道設施。容易產生地面沉降,也容易產生各種問題,發生異常的管道設施。

（4）采用剛性接口的鋼筋混凝土管道設施。采用剛性接口鋼筋混凝土的管道會經常發生滲漏、破損等情況,易造成路面沉降、坍塌等事故。

（5）埋設在主要干道的管道設施。一旦發生管道事故會對社會活動發生重大影響的管道設施,以及容易遭受重載車輛影響的管道設施。

（6）在地下水位較高區域埋設的管道設施。地下水容易從接口和破損處滲入到內部的管道設施。一旦地下水滲水入到管道內部,在增加路面坍塌危險的同時,流入污水廠的污水處理量也會增加,引起處理效率的地下和處理費用的增加。

以上類型的管道設施應優先進行結構性檢測,也可根據管道設施的特點及養護管理實際情況,進行結構性檢測計劃安排。

2.3 結構性普查結果

結構性檢測報告是評估管道質量的根本,可將其直接應用于判斷管道是否進行修復的決策。在廣泛開展結構性普查后,也要不斷控制檢測結果的質量。結構性檢測的要求應該嚴格按照國家相關的技術標準來進行,并由專業人員對檢測結果進行評估。由于判讀檢測資料對相關人員要求較高,判讀人員的主觀性易造成檢測結果的偏差,出現誤判及錯判等現象。因此,需加強對檢測企業相應的管理,并要求檢測企業加強對檢測人員及判讀人員的管理和培訓。上海市通過對排水管道檢測報告生成軟件的開發,基本統一了本市排水管道檢測報告格式,提升檢測報告質量,同時通過排水管道養護監管平臺建設,初步實現了檢測任務的網上委托,檢測報告的網上上傳,本市管道檢測數據的采集、入庫和應用等功能,并將管道檢測及維修數據納入排水行業數據庫數據維護對象,對歷史檢測數據和工程信息進行了整理入庫。

3 排水管道的預防性修復工程

排水管道的修復主要為開挖修復和非開挖修復。在開挖或非開挖修復方法都可選擇的情況下,工程費用是決定修復方法的重要指標。修復工程造價主要有修復工程的建造安裝費用,周邊設施設備的監測、保護、臨遷、恢復等費用,此外,還應適當考慮維護社會穩定可能發生的費用[4]。上海市的排水管道預防性修復工程主要是基于結構性檢測資料,原則上利用非開挖修復技術手段進行修復。

3.1 預防性修復工程方案制定

為了有計劃有效率地進行排水管道預防性修復,應進行對排水管道前期調查、檢測、評估與修復設計。排水管道評估主要是對管道功能性缺陷及結構性缺陷進行評判。評判管道功能性缺陷主要為修復方案計算清理管道的工作量及費用；評判管道結構性缺陷是針對管道缺陷類型和損壞程度進行判斷。制定排水管渠修復方案程序如圖2所示。

圖2 制定排水管渠修復方案程序

3.2 預防性修復原則[5]

（1）排水管道管徑滿足排水規劃的要求；

（2）滿足管道的荷載要求；

（3）管道整體修復后的管道流量一般應達到或接近管道原設計流量；

（4）滿足對該管道養護的技術標準要求；

（5）一段管道內需3處局部修復的,采用整體修復方法；

（6）整體修復后的管道設計使用年限不小于20 a；

（7）以區域或系統性成片的修復；

（8）修復技術的整體經濟優越性。

3.3 主要施工工藝

上海市近幾年預防性工程的實施,主要利用的非開挖修復技術為現場固化內襯、局部內襯、聚氨酯嵌補和短管內襯等。

CIPP現場固化內襯修復技術,是根據現場情況設計制造內襯軟管,灌浸樹脂制成樹脂軟管。施工時利用翻轉法,將樹脂軟管和加熱用溫水輸送管插入管內,然后利用水壓使樹脂軟管膨脹并緊貼在舊管內,采用循壞方式通過溫水循環加熱。在規定的設計時間內,使具有熱硬化性的樹脂軟管硬化成型,舊管內即形成一層高強度的內襯新管。,從而修復老管存在的滲漏、破裂等結構性損壞,恢復排水管道正常的使用功能。

局部內襯,是一種修理排水管渠破裂、變形、錯位、脫節、滲漏和檢查井開裂等問題的局部修理技術,一般在管道內只有2處結構性損壞問題時使用。利用氈筒氣囊局部成型的技術,將涂灌樹脂的氈筒用氣囊使之緊貼母管,然后用紫外線等方法加熱固化。實際上是將整體現場固化內襯法用于局部修理。

聚氨酯嵌補法,是一種修理排水管渠接口脫節和滲漏、檢查井井壁和拱圈開裂的局部修理技術。該方法是在排水管渠或者檢查井井壁有開裂或滲漏的地方開鑿裂縫,用水泥麻絲封堵,然后在裂縫內預埋塑料軟管,在預埋管外封蓋雙快水泥,逐漸抽出預埋軟管,形成注漿空間,等水泥硬化后注入嵌補材料,清除嵌補材料膨脹后的碎片,用水泥砂漿抹平管面后完成。該方法設備簡單,但施工質量受操作環境和人為因素的影響較大,穩定性和可靠性比較差,檢查和評定嵌補質量也很困難,因此應對采用裂縫嵌補的修理管渠或檢查井進行定期回訪檢查。

短管內襯在本項目實施中,一般使用在口徑較大的管道,將HDPE管道分成兩片,放入管道,在管內完成接口安裝,并在內襯管頂部鉆孔注漿,使注漿更密實。

這些修復技術恢復了老管存在的滲漏、破裂等結構性損壞,恢復排水管道正常的使用功能,主要修復技術對比見表1。根據驗收報告,新修復管道完全符合排水管道正常使用各項指標。

表1 上海市預防性修復工程實施使用的主要施工工藝對比表

3.4 制定相應規范標準

隨著上海市排水管道總長度的不斷增加和已建排水管道管齡的不斷提高,排水管道對于預防性修復工程的需求也在不斷加大。作為一類新開展的工程,上海市缺少預防性修復的相關審批、驗收的標準和規范性文件。結合上海市各項工程的實際情況,目前編制完成了《上海城鎮排水管道非開挖修復技術實施指南》（試行）、《上海市排水管道非開挖修復工程質量驗收規程》（試行）、《上海市排水管道非開挖修復綜合單價》和《上海市排水管道非開挖修復定額》等相關規范性文件,為項目立項、審批和竣工驗收提供了依據。

3.5 預防性修復工程效益

經過近幾年的工程實踐,老管存在結構性損壞的情況得到有效修復,泥沙無法再大量隨地下水通過管道破損處沖刷進入管道,由此證明預防性修復工程的實施,確實有效地預防了區域內“沉管”現象發生。預防性修復工程相對投資較小,對交通影響也較小,由于采用非開挖工藝,能夠在不對周邊居民和交通造成重大影響的前提下完成對管道結構性損壞的修復工作。通過預防性修復工程,恢復排水管道使用功能,保證管通水暢,施工完成后沒有發生因管道結構性問題引起的暴雨給水,并延長了排水管道的使用壽命,對提高城市排水管理水平,保障防汛排水安全起到了一定的積極作用。

4 結 語

城市排水設施牽涉到千家萬戶,它和人們的生活息息相關,對排水管道進行日常養護維修的管理工作是非常重要的。基于我國城市排水管道設施的特點,為提高城市排水管道的運行和管理水平,適應城市發展和人民生活需求,需要通過檢測技術手段,及時、準確、全面了解排水管道的結構性和功能性狀況,作出客觀公正的評估,為排水管道的預防性修復提供依據,實現排水設施可持續的健康良好運行的管理目標。結構性普查及預防性修復工程可以使排水管道更好地發揮效能,更好地為社會服務。

[1]莊敏捷.上海城市排水管道養護技術現狀和建議[J].上海水務, 2004(4):24-26.

[2]CJJ 68-2017,城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程[S].

[3]侯強,高鐳文,陶貴清,等.區域排水管道結構脆弱性研究[J].青島理工大學學報,2015,36(2):59-64.

[4]唐建國,朱保羅.排水管道非開挖修理技術的分類和選擇[J].市政設施管理,2004,31(3):21-24.

[5]上海市水務局.上海城鎮排水管道非開挖修復技術實施指南[Z].上海:上海市水務局,2013.

到2020年內蒙古4A級以上景區基本通三級公路

近日,內蒙古印發了《內蒙古自治區“十三五”旅游公路建設規劃》（以下簡稱《旅游規劃》）。《旅游規劃》提出,力爭2020年基本形成干支結合、功能完善的公路交通網絡,4A級以上旅游景區基本通三級公路,初步構建旅游中轉服務站、自駕車營地、觀景臺等旅游公共服務設施體系,進一步完善旅游景區交通標志標識設置,支撐和引導旅游業發展,提升旅游公路的設施服務水平、景觀環保水平和旅游信息服務水平,打造完善的自治區級旅游公路體系,創建內蒙古旅游公路品牌。

內蒙古是“一帶一路”的陸路通道的重要節點和樞紐,是世界草原文明的精華區、萬里茶道精華區、國際合作魅力區,在國際、國內具有獨特的區位交通優勢。加快旅游公路通道建設,有利于進一步促進旅游與交通融合發展,為自治區建設體現草原文化和獨具北疆特色的旅游觀光休閑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

陳忱（1989-）,男,湖北人,助理工程師,從事防汛排水管理工作。