深圳市龍崗區(qū)存量排水管網(wǎng)檢測評價分析

楊正平

(深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計股份有限公司，廣東 深圳 518008)

近年來，隨著排水管網(wǎng)管齡增加，排水管道的老化破損、腐蝕、變形、坍塌、滲漏、錯口、脫節(jié)等各種問題層出不窮，如未能及時發(fā)現(xiàn)，極易造成地面坍塌等重大安全事故。深圳市龍崗區(qū)擬對在日常運營中頻繁發(fā)生漏水等問題的管段以及建筑施工場地周圍等路段抽取一定數(shù)量的存量排水管網(wǎng)，采用CCTV、檢測人員下管涵等方式進行檢測，對排水管道的使用功能、結(jié)構(gòu)等進行實時了解，為后續(xù)的管道修復(fù)等工作提供依據(jù)，降低因排水管道病害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失事故的發(fā)生概率。

1 工程概況

1.1 目的

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，地下空間的利用越來越廣泛，伴隨而來的與人類活動關(guān)系密切的“城市地陷”發(fā)生率也越來越高，但由于各種原因的影響，區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害公益普查遲遲不能起步。城市“地陷”雖然面積有限，但損失往往較大。根據(jù)資料顯示，大多數(shù)城市出現(xiàn)的“地陷”一般都與人類活動有關(guān)。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現(xiàn)裂縫或破損，管道內(nèi)流水不斷沖刷泥土，形成空洞而導(dǎo)致地表塌陷。

為了防止此類城市局部地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保人民群眾的生命財產(chǎn)安全，保障轄區(qū)經(jīng)濟快速高效發(fā)展，針對深圳市龍崗區(qū)排水管涵所存在的諸多問題，深圳市龍崗區(qū)平湖街道辦事處擬對轄區(qū)內(nèi)平湖街道現(xiàn)狀排水管涵根據(jù)管網(wǎng)的重要性、危害程度有針對性的選取部分管網(wǎng)進行安全隱患排查，及時掌握其現(xiàn)狀信息，對癥下藥，并提出相應(yīng)的解決方案和實施措施。

1.2 測區(qū)概況

平湖街道位于廣東省深圳市龍崗區(qū)西北部，東面與北面接?xùn)|莞市鳳崗鎮(zhèn)，東南與橫崗街道相連，西與寶安區(qū)觀瀾街道接壤，南與布吉街道，南灣街道毗鄰，是深圳市至東莞市、龍崗區(qū)至寶安區(qū)的交匯點，交通便利。2004年8月，平湖整體城市化，由鎮(zhèn)改街道；2005年完成城市化轉(zhuǎn)地工作。總面積41.8km2，總?cè)丝?5萬人。平湖街道行政區(qū)劃轄：白泥坑、良安田、鵝公嶺、平湖、新木、鳳凰、新南、禾花、上木古、力昌、山廈、輔城坳12個社區(qū)。

1.3 工程地質(zhì)情況

本次探測工作主要目標體為排水管涵，主要埋設(shè)于第四系松散覆蓋土層中，該區(qū)分布的松散土類型包括以下幾類。

(1)人工填土(Qml)：分布較廣，多為新近堆積，結(jié)構(gòu)松散—軟松散，尚未完成自重固結(jié)。成分復(fù)雜，厚度變化較大，承載力特征值<100kPa。

(2)沖洪積土層(Qal+pl)：分布于山間洼地及沖積階地，上部一般為粘性土，下為砂性土，具二元結(jié)構(gòu)，厚度3～20m不等，承載力特征值粘性土100～180kPa，砂性土150～200kPa。

(3)坡殘積土層(Qdl+el)：廣泛分布于低山、丘陵地帶，巖性為含碎石粘性土，碎石成分以母巖成分為主，厚度5～30m不等。

(4)石炭系下統(tǒng)測水組上段(C1c2)：石英砂巖為主夾少量的泥質(zhì)頁巖，主要出露于區(qū)內(nèi)山地。

(5)燕山四期(γK1)侵入的中粒花崗巖：工區(qū)內(nèi)存在坪山、源盛、長坑水庫北、紅花頂、沙背瀝水庫、赤澳等巖體出露。

同時，檢測區(qū)地表水系一般發(fā)育，區(qū)域內(nèi)有龍崗河、牛坳水庫、山塘尾水庫等水庫，地表水主要由大氣降水補給，排泄于湖泊及低洼地帶。

2 檢測方案與評估內(nèi)容

2.1 檢測方法

本次檢測主要為排水管涵內(nèi)窺檢測，采用CCTV檢測和工作人員進入管道檢測2種方法。檢測內(nèi)容包括排水管道的變形、滲漏、脫節(jié)等問題。其中，排水管道和小尺寸箱涵采用CCTV檢測，暫定20%需要采用封堵、降排水措施后進行檢測，其余為正常CCTV檢測；大尺寸箱涵采用檢測人員進入管涵檢測方式進行檢測。如因客觀條件限制，無法采用以上檢測方法的管段經(jīng)過技術(shù)論證，可采用其他檢測方法。

2.2 評估內(nèi)容

根據(jù)內(nèi)窺檢測成果資料，對排水管涵進行安全評估。主要包括2部分評價內(nèi)容：①排水管涵內(nèi)部結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷評估：根據(jù)對排水管道檢測的視頻等數(shù)據(jù)資料，結(jié)合CJJ 181—2012《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定對排水管涵的結(jié)構(gòu)性狀況和功能性狀況進行評估并確定其等級；②排水管道隱患等級評估：依據(jù)《深圳市地面坍塌隱患等級及認定暫行辦法》中關(guān)于排水管道隱患等級及認定的相關(guān)規(guī)定，對工作范圍內(nèi)的排水管道隱患進行評級并提出初步整治方案。

2.3 采用的儀器和技術(shù)方法

采用視頻檢測儀實現(xiàn)對龍崗區(qū)存量管網(wǎng)的隱蔽空間及水下、易燃、易爆等區(qū)域進行實時監(jiān)測并進行分析處理，如井蓋及配套遇水篦子的完善情況、水網(wǎng)管網(wǎng)內(nèi)窺檢等。

同時，采用CCTV監(jiān)測技術(shù)對管道內(nèi)的障礙物及積水情況進行檢測。通過控制爬行器鏡頭對管道進行全方面檢測，并且在檢測完畢后保持影響資料。如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，可進行“抓拍圖片”。

3 檢測內(nèi)容及作業(yè)

3.1 檢測內(nèi)容

管道缺陷包括結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷2類。運用管道CCTV內(nèi)窺電視檢測系統(tǒng)對管道內(nèi)部進行檢測，掌握其缺陷的分布狀況和程度，分析缺陷對結(jié)構(gòu)使用性能的影響，并對缺陷的處理提出相關(guān)意見。

管道內(nèi)窺檢測項目分為功能狀況檢測和結(jié)構(gòu)狀況檢測兩類，本次檢測項目見表1。

表1 管道狀況主要檢查項目

3.2 檢測作業(yè)

嚴格按照審批的檢測方案、既定的施工組織計劃，遵循檢測規(guī)范要求對本項目要求檢測的管段、要求檢查的項目進行逐個認真細致的檢測或檢查。在外業(yè)檢測過程中全部邊檢測邊判讀，發(fā)現(xiàn)窨井或管道存在缺陷時均回頭進行全面而細致的檢測，放慢檢測速度，以最佳角度進行拍攝，現(xiàn)場抓拍最清晰的圖片，以盡量查明該缺陷的實際情況，對該缺陷進行初步判讀，對缺陷類型及等級進行確定并記錄。檢測工作完成后，對影像數(shù)據(jù)資料進行復(fù)核。

4 缺陷判讀分析與管道評估

4.1 內(nèi)業(yè)影像判讀與處理分析

外業(yè)調(diào)查和檢測工作完成后，將檢測視頻資料、管道施工設(shè)計圖、調(diào)查和檢測原始記錄等移交內(nèi)業(yè)組，內(nèi)業(yè)組分區(qū)、分路段按照檢測規(guī)程對視頻進行逐個判讀，結(jié)合外業(yè)的初步判讀最終確定缺陷的類型，同時對檢測視頻進行最清晰缺陷圖片的抓取工作。通過比照管徑確定缺陷的幾何尺寸，并嚴格按照《深圳市市政排水管道電視及聲納檢測評估技術(shù)規(guī)程(試行)》相關(guān)規(guī)定確定該缺陷的級別。判讀有疑問時將視頻放大仔細觀察分析，或與其他影像判讀員共同討論分析，或詢問現(xiàn)場檢測員具體情況。

通過外業(yè)的認真檢測和內(nèi)業(yè)耐心細致的判讀分析，本次檢測發(fā)現(xiàn)該項目排水管涵內(nèi)部存在7423處管道結(jié)構(gòu)性缺陷，其中5711處為1級結(jié)構(gòu)性缺陷，1360處為2級缺陷，292處為3級缺陷，60處為4級缺陷；存在1576道功能性缺陷，其中1183處為1級缺陷，231處為2級缺陷，80處為3級缺陷，82處為4級缺陷。

4.2 管道評估

首先，對管道結(jié)構(gòu)性狀況進行評估，具體步驟如下：

(1)確定管段結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)計算公式，如下所示：

當Smax≥S時，F(xiàn)=Smax

(1)

當Smax

(2)

式中，F(xiàn)—結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)；S、Smax—損害狀況參數(shù)；

(2)計算損害參數(shù)S，具體計算步驟如下：

(3)

Smax=max{Pi}

(4)

n=n1+n2

(5)

式中，n—結(jié)構(gòu)性缺陷數(shù)量；n1、n2—縱向凈距大于1.5m和1～1.5m的缺陷數(shù)量；Pi1、Pi2—縱向凈距大于1.5m和1～1.5m的缺陷分值；α—缺陷影響系數(shù)。

同時，結(jié)構(gòu)性缺陷密度計算公式如下：

(6)

式中，SM—缺陷密度；L—管段長度。

管段結(jié)構(gòu)性缺陷等級確定及缺陷類型評估描述情況見表2—3。

表2 缺陷等級評定對照表

表3 管段結(jié)構(gòu)性缺陷類型評估參考表

(3)管道修復(fù)指數(shù)RI按下式計算：

RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T

(7)

式中，K—地區(qū)重要性參數(shù)；E—重要性參數(shù)；T—土質(zhì)影響參數(shù)。

對本項目結(jié)構(gòu)性缺陷管段進行修復(fù)指數(shù)計算，得出結(jié)果并匯總見表4。

表4 結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)指數(shù)(RI)匯總表

其次，進行管道功能性狀況評估，具體步驟如下：

管段功能性缺陷參數(shù)計算公式如下：

當Ymax≥Y時，G=Ymax

(8)

當Ymax

(9)

式中，G—功能性缺陷參數(shù)；Ymax—運行狀況參數(shù)。

同時，運行狀況參數(shù)的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)管段運行狀況參數(shù)應(yīng)按下列公式計算：

(10)

Ymax=max{Pi}

(11)

m=m1+m2

(12)

上式中，m—功能性缺陷數(shù)量；P—缺陷分值；β—缺陷影響系數(shù)。

(2)功能性缺陷密度計算公式如下：

(13)

式中，YM—功能性缺陷密度；L—缺陷長度。

管段功能性缺陷類型評估參見表5。

表5 管段功能性性缺陷類型評估參考表

最后，管道養(yǎng)護指數(shù)按下式計算

MI=0.8×G+0.15×K+0.05×E

(14)

式中，G—按管段功能性缺陷參數(shù)確定；K—地區(qū)重要性參數(shù)，當F≤4時，取0，當F>4時按地區(qū)重要性參數(shù)相對應(yīng)取值；E—重要性參數(shù)，當F≤4時，取0，當F>4時，根據(jù)管徑大小相對應(yīng)取值。

對本項目功能性缺陷管段進行養(yǎng)護指數(shù)計算，得出結(jié)果并匯總見表6。

表6 功能性缺陷養(yǎng)護指數(shù)(MI)匯總表

最終，對管道隱患進行等級認定，具體步驟如下：

第一，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅰ級：

(1)管段修復(fù)等級為Ⅳ級，且管徑D大于1500mm；

(2)管段修復(fù)等級為Ⅳ級，且受威脅人數(shù)大于等于30人。

第二，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅱ級：

(1)管段修復(fù)等級為Ⅳ級，且管徑D不大于1500mm、受威脅人數(shù)小于30人；

(2)管段養(yǎng)護等級為Ⅳ級。

第三，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅲ級：

(1)管段修復(fù)等級為Ⅲ級；

(2)管段養(yǎng)護等級為Ⅲ級。

第四，符合下列條件之一屬于地面坍塌隱患Ⅳ級：

(1)管段修復(fù)等級為Ⅱ級；

(2)管段養(yǎng)護等級為Ⅱ級。

對本項目管段進行地面坍塌隱患評定，得出結(jié)果并匯總見表7。

表7 地面坍塌隱患等級匯總表

4.3 結(jié)論和建議

依據(jù)《深圳市排水管網(wǎng)維護管理質(zhì)量標準》等相關(guān)標準規(guī)范，對本次檢測的排水管道提出以下建議。

(1)清除功能性缺陷。對1253處功能性缺陷管道：對管道養(yǎng)護等級為Ⅳ級的管段缺陷立即進行處理；對管道養(yǎng)護等級為Ⅲ級的管段缺陷盡快進行處理；對管道養(yǎng)護等級為Ⅱ級的管段缺陷可暫不做處理，但應(yīng)安排處理計劃；對管道養(yǎng)護等級為Ⅰ級的管段缺陷可不處理。

(2)修復(fù)結(jié)構(gòu)性缺陷。對2160結(jié)構(gòu)性缺陷管道：對修復(fù)等級為Ⅳ級的缺陷管段立即采取修復(fù)措施；對修復(fù)等級為Ⅲ級的缺陷管段盡快進行修復(fù)；對修復(fù)等級為Ⅱ級的缺陷管段可暫不修復(fù)，但應(yīng)做修復(fù)計劃；對修復(fù)等級為Ⅰ級的管段可不修復(fù)。

(3)排除管道隱性缺陷。對沉積嚴重和積水嚴重的管段進行進一步檢測：因沉積物和雨污水覆蓋在管道內(nèi)壁上，管道存在的缺陷可能無法凸顯，建議對其進行清疏和降水，并安排進一步的管道內(nèi)窺檢測，以判斷上述管道是否存在其它隱性缺陷。

5 結(jié)語

本文對深圳市龍崗區(qū)存量排水管網(wǎng)檢測內(nèi)容、方法及評估進行了詳細的研究。最后得出龍崗區(qū)存量排水管網(wǎng)存在1253處功能性缺陷管道和2160處結(jié)構(gòu)性缺陷管道。可以看出龍崗區(qū)存量排水管網(wǎng)存在病害較多，應(yīng)當進行處理。本研究對龍崗區(qū)及深圳市各地區(qū)排查排水管網(wǎng)病害，落實排水管網(wǎng)修復(fù)工作具有重要的參考意義和促進作用。同時，本文研究還存在一定不足之處，如未考慮排水管網(wǎng)病害分布規(guī)律及其是否與地域、經(jīng)濟等因素有關(guān)，對于管網(wǎng)病害的預(yù)防還需對此進行進一步的探討。在未來的工作和學習中，會著重對管網(wǎng)病害預(yù)防進行深入研究。