既有市政给排水管道现状及检测修复综合分析 5页

'科技信息综述既有市政给排水管道现状及检测修复综合分析舒亚俐（北京市市政工程设计研究总院，北京１０００８２）摘要通过对既有市政给排水管道的建设长度、管材组成和存在问题进行调研分析，提出了建立既有市政管道信息系统的重要性、建立原则与思路，同时归纳总结了市政给排水管道结构探测定位、腐蚀状况检测、渗漏检测方法，探讨了国内外对受损地下给排水管道的非开挖整体和局部修复技术，并对我国既有地下给水排水管道非开挖修复技术现状进行了分析。希望为我国既有市政给排水管道的检测、评估和修复提供参考。关键词既有市政给排水管道管材现状渗漏检测修复信息系统随着城市基础设施建设的加强，城市兴建了大国市政给排水管道建设规模随着城市化进程的加快量市政给排水管道，既有市政给排水管道是城市基而不断提高，其中，２００１～２００８年间建设的给水管础设施和城市生命线工程非常重要的组成部分，其道长度占总长度的４６．９７％，排水管道占总长度的安全运行直接关系到人们的生活品质。但近年来时５５．０３％（见表１）。给水管材主要以铸铁管和钢管有既有市政给排水管道发生破坏和渗漏的情况，引为主，分别占管道总长度的５１．６７％和２３．８５％，排起生活用水质量下降或污水泄漏污染周围土质等。水管材主要以混凝土管为主，占管道总长度的因此，如何科学合理地对既有市政给排水管道进行６７．５１％（见表２）。评估、检测修复和有效管理以延长其使用寿命和耐１．２现状存在的问题久性是一个亟需解决的问题。１．２．１给水管道１既有市政给排水管道建设和使用现状分析２０１０年底全国供水企业平均漏损率为１２％～１．１建设长度和管材组成１７．６６％，远高于国外漏损率（３％～７％）。许多城市建国以来，我国建设了大量的市政给排水管道，供水管网系统存在管道老化、管材低劣、施工技术落截至２００８年，我国既有市政给水管道建设总长度达后等现象，其中超过使用年限的管道达２０％左右；４８万ｋｍ，排水管道建设总长度达３１．５万ｋｍ，且我灰口铸铁管在很多城市占５０％以上，在一些城市普表１我国既有市政给排水管道不同敷设年代的管道长度和所占比例６０年代以前６０年代７０年代８０年代９０年代２００１～２００８年合计项目长度比例长度比例长度比例长度比例长度比例长度比例／ｋｍ／ｋｍ／％／ｋｍ／％／ｋｍ／％／ｋｍ／％／ｋｍ／％／ｋｍ／％给水管道１８１８８３．７９１２８６２２．６８２７６９５５．７７７５０４４１５．６３１２０７７２２５．１６２２５５２３４６．９７４８００８４排水管道８０年代以前敷设的管道为２１８６０ｋｍ，占６．９３％３５９２７１１．４８３９７１２６．６４１７３４６２５５．０３３１５２２０表２我国既有市政给排水管道中各种材质管道长度和所占比例钢管铸铁管混凝土管塑料管其他项目长度／ｋｍ比例／％长度／ｋｍ比例／％长度／ｋｍ比例／％长度／ｋｍ比例／％长度／ｋｍ比例／％给水管道４５３６０２３．８５９８２７３５１．６７２０４１８１０．７４１０９９７５．７８１５１５１７．９７排水管道６６８０．６１２８０１２．５４７４３０８６７．５１３２２８５２９．３３注：其他指玻璃钢管、ＰＣＣＰ管等。给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０１３１２１ 通水泥管和镀锌钢管也占有相当比例。同时，一些ＰＩＳ）是在计算机软件、硬件、数据库和网络的支持下，城市将不同时期或不同地区使用的供水管道进行联利用ＧＩＳ技术对城市地下管道及其附属设施的空间网供水，出现了管材混杂的情况，承压标准较低的管和属性信息进行输入、编辑、存储、查询统计、分析、维道处于超负荷运行状态，爆管事故增多。还有一些护更新、输出、分发和共享应用的计算机管理系统。城市由于新建水源工程，将地下水源更换为地表水城市地下管道信息包括城市综合地下管道信息源，或增大地表水源比例，为弥补被替代的补压井的和专业地下管道信息。城市综合地下管道信息的研压力损失，提高了管道压力，超出了原设计标准，造究对象是城市快速路、主干路、次干路、支路和城市成一部分管道破损，管道漏损严重。广场内的各类地下管道，数据内容是管道空间位置１．２．２排水管道信息以及其他与政府公共管理相关的属性信息，数排水管道建设与污水处理厂建设不匹配，一些据来源于已有地下管道资料的数据整合、地下管道城市把污水处理厂作为重点工程对待，而对配套的普查以及普查后新建、改建和扩建管道的竣工测量。排水管道建设不重视，常常是污水处理厂建成投产，专业地下管道信息仅包含本专业管道的信息，而排水管道建设未完成，导致污水处理厂处理量不不包含其他类别的地下管道信息，且其覆盖范围与足而污水仍直接排入河体造成环境污染。一些城市综合地下管道不同，范围一般包括该类管道所覆盖将雨污水管道混接，降雨时排水量增加，造成污水外区域内所有的户外管道，内容除了管道空间位置信溢，增加了污水处理费用，同时，污水处理厂过分集息和与政府公共管理相关的属性信息外，还包括管中建设，造成管道太长、负担太重，局部破坏或漏损道运行和维护管理相关的专有信息。市政管道信息影响范围大，恢复较难。部分地区雨水管管径普遍系统总框架见图１。偏小。混凝土管在各地排水管道中占有相当高的比例，由于地基不均匀沉降和其他市政工程施工对管道基础的影响，造成混凝土管及其接头破损严重，导致污水渗入地下，影响地下水卫生安全。２既有市政给排水管道信息系统、检测和修复分析由于历史和现实的各种原因，我国地下管道管理维护落后于国际同行业现有水平，表现在地下管道资料无法反映现状、埋设混乱以及缺乏对管道的统一协调管理，缺少管道检测的基本信息和基础数据。对于既有管道的管理，长期以来存在着重视地上，忽视地下的问题，没有一套科学和严格的检测和管理方法。重使用、轻维护也是目前地下管道使用图１市政管道信息系统总框架中普遍存在的情况。一般来讲，地下管道一处微小２．１．２信息系统建设原则损伤都可能引起管网的整体瘫痪，因此建立市政地（１）统筹规划、分步实施。过程要从简单应用下管道信息系统、对地下管道进行定期的检测和修到复杂应用，不可一步到位；建设方法为渐进式分步复已经成为迫在眉睫的工作。实施；要充分利用现有数据资源、基础网络、设备和２．１市政管道信息系统的内容和建立原则人员，从地下管道信息化长远发展的需要出发，统筹２．１．１基本内容规划。城市地下管道信息是指，在城市规划区范围内，（２）需求引导，应用为先。“重科研轻应用”、埋设在城市主干路、次干路、支路、社区道路以及城市“重理论轻实践”、“重技术轻数据”是导致很多信息广场等区域地下管道的走向、空间位置、基本属性及系统不能真正投入业务运行的重要原因。指导思想其附属物等信息。城市地下管道信息管理系统（ＵＵ－要以需求为导向，以应用为目的进行建设。１２２给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０１３ （３）避免出现“只建设不应用”、“只修路不通金属管道探测定位的方法有①充电法：对于有车”的局面。暴露点的金属管道探查十分有效；②电磁感应法：主（４）采用地下管道普查与普查之后的管道竣工要用于探测直埋地下的金属管道；③长导道法：对因测量的数据，两种数据采集方法互为补充，确保城镇收信号较弱而不能精确定位和连续追踪的目标管地下管道信息的完整性和精确性。道，宜采用长导道法，此方法要求目标管道至少有两（５）统一标准、资源共享。统一标准是实现信个暴露点，且能布设长导道。息资源共享的基本条件，资源共享是系统建设应用非金属管道探测定位的方法有①示踪法：包括的目的。各管道业务系统应依据统一的功能规范，导道示踪和探头示踪，主要用于非金属自流管道的统一的业务流程，统一的数据定义与编码，统一的数探查，该方法是将导道或探头放入管道内，用接收机据交换标准进行建设。达到在统一的网络平台、统搜寻导道或探头的位置，以此确定管道的走向、位置一的规范标准、统一的地理空间基础框架和统一的及埋深；②探地雷达探测法：对于非金属压力管道，安全保障体系支持下，实现城市应急指挥中心、各政示踪法是无能为力的，只能采用探地雷达探测法对府相关职能部门以及各专业管道公司等单位间的地目标管道进行定位，该方法也可解决其他非金属管下管道信息资源的共享与应用。道或金属管道的重点疑难问题。２．２既有地下管道的检测２．２．２地下管道腐蚀层检测地下给排水管道工程具有隐蔽性，难于直接全随着受地下水、各种土质和排出物影响时间的面、直观地进行检测。运营多年的排水管道内壁一增长，地下管道腐蚀将日趋严重，必须将漏水等事故般挂满污垢、淤积泥沙，不经过强力冲洗，目测法或消灭在萌芽状态，适时进行局部修理或更换。为此，普通ＴＶ摄像观察法都很难发现管体裂纹和管体表应利用管壁损伤状态监视装置，及时检测管道的腐面缺陷；即使采用专用电视设备也难以进入有压管蚀情况，判定最佳修复时间和部位，对地下管道安全道和小口径管道进行内部观测检查；在非开挖的条管理做到防患于未然，并可为防止管道腐蚀、延长管件下，对埋地管道的外表面损伤很难检测；依据目前道寿命、管道维修计划和阴极保护系统整改计划提的技术水平，很难采用普通的光学仪器对管道轴线供科学依据。位置变化情况进行直接观测；需要考虑地下给排水目前无损检测方法有①管体电位测量：直接测管道和周边土体的相互作用，由于多年沉积，一些量管体上的腐蚀电位，根据其分布特征判断腐蚀（阳老、旧地下给排水管道周边土体和管道已经在一定极）部位；②管地电位测量：通常测量管地之间的直范围内紧密结合，局部形成共同工作体系。目前，地流电位和纵、横向电位梯度，查明管体上的腐蚀阳极下管道检测内容主要包括探测定位、腐蚀状况检测、区（段），还可定性分析管道防腐层的绝缘性能好坏；渗漏检测等。③涡流法：计算检测点处埋设管体的金属蚀失量和２．２．１地下管道探测定位防腐层绝缘电阻，根据蚀失量和绝缘电阻的大小及近年来，随着地下管道探测工作需要，国内已有其随年度的变化速率来评价埋地管道腐蚀程度和状不少科研单位、院校和厂家，先后研制成功并批量生态，预测管道（段）运行寿命；④超声波法：将超声波产出各类型号地下管道探测仪器，如上海微波技术探测器置于待测管道内并向前推进，超声波发声源研究所生产的ＧＸＤ型、中国地质大学生产的ＧＸ向管壁发射波长极短的声波，拾取管壁两个侧面的型、中兵勘察设计研究院生产的ＢＫ型、北京世超公反射信号，从中辨识管体内、外壁的腐蚀位置、腐蚀司生产的ＰＧＤ型等，均先后被用于管道探测工程面积、蚀坑深度等；⑤其他方法：变频－选频法、电流中。随着我国地下管道探测工作的开展，美国、英衰减法、电位梯度法和电磁波检测法等。国、德国、日本、俄罗斯等国外的探测仪器亦先后进由于现场条件的不同，如周围有噪声会影响信入我国，在我国地下管道探测仪器市场上，销售较多号的接收，周围介质不同会影响信号的传递，周围有的为英国、美国及德国产的各种型号的探测仪器。磁场或管道与电导体的接触会影响电流电压的变化给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０１３１２３ 等，可采用一种或多种手段进行检测。度甚至整旧如新的目的。局部修复通常指只对管道２．２．３地下管道渗漏检测接口等损坏点进行防渗堵漏修理的一种做法，其针当管道破裂，在破裂处急速喷出的水流冲击管对性强，可以降低维修费用，但无法提高管道的整体道周围的介质，从而产生具有特殊频率的漏水音，由刚度和强度。周围介质及管道传播到地面。采用特殊的拾音器探２．３．１整体修复和局部修复技术测到漏水音，就可以探测到漏水的位置。常用的测国内外现有的整体修复技术有①穿插法：穿插漏方法有①水压调查：采用水压计监测管道的水压，（内衬）法又称传统内衬法，是指在旧管道中拖入新从而对漏水状况进行分析，确定重点测漏范围；②阀管（ＰＥ管、ＰＶＣ管、混凝土管或玻璃钢管），然后在栓听音调查：利用听音棒对管道附属设备听音调查，新旧管中间注浆稳固的方法；②折叠变形法：使用可以听取从漏水点传播至阀栓上的漏水音，从而发现变形的ＰＥ或ＰＶＣ管将其加热并折叠成Ｕ形、Ｃ形漏水异常区段；③路面听音调查：利用漏水探听机在甚至工字形，极大地减少新管的断面面积，从一个检地面上沿管道走向进行１００％的路面听音调查，具查井进入，在另一个检查井用卷扬机等设备拉出、就体操作方法为探测间距５０～７０ｃｍ，异常点处要求位后，利用加热或加压使其恢复原来的管道形状；小于２０ｃｍ，并在异常点处反复进行听向分析，以确③缩径法：指通过机械作用使塑料管道的断面产生定异常点位置。变形，如缩小直径或改变形状，然后将新管送入旧管有时由于周围环境的干扰，难以确定漏水点的内，最后通过加热、加压或靠自然作用使其恢复到原位置，可以对有漏水异常的点和区片，采用综合方来的形状和尺寸，从而与旧管形成紧密贴合的方法；法，对其进行详细调查，最终确定是否漏水，并确定④缠绕法：主要用于修复排水管道，缠绕法是利用聚漏水点位置。氯乙烯（ＰＶＣ）或高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）制成的带Ｔ２．２．４技术调查和现场检测型筋和边缘公母扣的板带，用安装在井内的制管机技术调查环节可分为资料调查和现场勘察，主将板带卷成螺旋形圆管并送入管内，相嵌并锁结，同要包括：管道直径、管材类型、接口形式、管道基础、时用硅胶加以密封，制管完成后再在螺旋管和混凝管道埋深、施工质量、大修情况等。现场检测环节包土母管之间灌注水泥浆；⑤原位固化法（ＣＩＰＰ），又括一般性检测和特殊性检测。一般性检测以目测为称软衬法，指在现有的旧管道内壁上衬一层热固性主，仪器为辅。一般性检测首先检测管道自身完好树脂，通过循环热水、热蒸汽或紫外线等方式使其固性，其次检测管道接口完好性，第三是检测附属构筑化，形成与旧管紧密配合薄衬管；⑥喷涂法：指通过物完好性。特殊性检测以仪器现场检测为主，以试在管道内部喷涂一层膜而对旧管道内部进行修复的验室分析为辅。如果在地下给排水管道的埋设区域方法；⑦爆（碎）管衬装修复技术：采用气压、液压或附近有道路或地下工程正在施工，其往往构成地下静拉力来破碎现存的旧管道，并将旧管道碎屑挤入给排水管道结构安全的风险源，施工荷载和土体的周围的土层中，同时拉入新管道，该方法适用于原有变形都可能对既有地下给排水管道造成损害，要进管道为易脆管材（如灰口铸铁管），且管道老化严重行与周边在施工程有关的地下给排水管道的检测。的情况，新管道可以是ＨＤＰＥ管、ＰＶＣ管、ＰＰ管及２．３非开挖修复技术ＧＲＰ管等，新管径可以比原有管径大。根据是否开挖，管道修复可分为开挖修复技术局部修复技术主要有：①补丁法：使用钢套环、和非开挖修复技术。在城市建成区，开挖施工会对ＰＶＣ套环或软衬管来修复管道的小孔或裂隙，多用社会及环境造成多方面的不利影响，由于传统开挖于污水管道的局部修复；②灌胶修补套管法：灌胶修技术的某些弊端，使得非开挖技术应运而生。非开补套管具有一个不锈钢芯结构，其外周浸满了环氧挖修复技术总体上可分为整体修复和局部修复两大树脂或聚氨酯树脂，在一定的温度和压力条件下树类。整体修复通常指对某一管段进行整体加固和修脂发生固化或发泡反应，同时伴随一定的体积膨胀复，采用整体修复可以达到防腐、防渗、增加结构强并与旧管道内壁形成胶结，固化过程中胶液体积的１２４给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０１３ 膨胀填满了不锈钢与旧管间的孔隙，同时胶液会渗中增长迅猛，埋在我们脚下的既有管道的生存状态入管道承插口缝隙和邻近土壤，并最终形成管外介影响着生活和生产的各个方面，对既有市政给排水质＋旧管道＋不锈钢芯筒的胶结复合结构，该方法管道的使用状况、检测鉴定、维护修复和信息管理的比较适用于由于不均匀沉降引起的管口接头松脱、研究是新的重要课题，亟待投入更多的力量深入开漏水的情况；③机器人法：使用遥控的修复装置（机展相关工作。器人）来进行各种工作的方法，例如切割管道的凸出参考文献物（包括树根）、打开管道的支管口、向裂隙注浆等，遥控修复装置一般为轮式结构，并配有各种施工工１ＧＢ／Ｔ５０３４４—２００４建筑结构检测技术标准２王明辉，苏跃辉，谢超凡，等．非开挖管道修复新技术—ＨＯＢＡＳ具，有时还包括照明和闭路电视摄像系统等；④注浆内衬管．特种结构，２０１０，２７（４）：８８～９２法：在管道外侧形成隔水帷幕，或在裂缝或接口部位３颜纯文．我国非开挖技术发展现状与展望．探矿工程（岩土钻掘工直接注浆来阻止管道渗漏的做法。程），２０１０，３７（１０）：５６～６０４马孝春，钱荣易．北京市非开挖技术应用现状与需求分析．非开挖２．３．２我国既有地下给水排水管道非开挖修复技技术，２００９，２６（１～２）：７～１３术现状分析５马孝春，刘宝林．地下管道非开挖修复技术．北京：地质出版社，２００９目前，在我国服役２０年以上的地下给水管道总６区福邦．城市地下管道普查技术研究与应用．南京：东南大学出版长度约９．７万ｋｍ；排水管道总长度约５．８万ｋｍ，这社，１９９８些老旧管道多存在渗漏、腐蚀等现象，一旦受到外界７王欣，方东宇．市政用聚烯烃管道材料的最新发展．特种结构，扰动将很容易造成道路塌方、管道爆裂等事故。但２０１１，２８（４）：９５～１００我国目前还未形成一个系统的既有管道的维护、修♀通讯处：１０００８２北京市海淀区西直门北大街３２号３复计划，基本还处于一种只针对事故管段修复处理号楼北京市市政工程设计研究总院的状态。与国外发达国家相比，我国在给水排水管电话：１３９０１３２９９５３道修复与更换技术应用方面存在较大差距。目前我Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｓｌｌｓｓ６０１９＠１６３．ｃｏｍ收稿日期：２０１３－０１－２９国自主开发的非开挖修复技术屈指可数，采用非开修回日期：２０１３－０２－０２挖修复技术进行给水排水管道修复的案例也是少之檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏殏檪又少，２００９年我国给排水管道采用非开挖修复技术檪《河南省“十二五”主要污染物排檪檪檪的长度分别仅有４１．４９ｋｍ及２７．９２ｋｍ。以北京为檪放总量控制规划》发布檪例，２００６～２００７年，对上世纪５０、６０年代长约３０ｋｍ檪檪檪日前，河南省政府印发《河南省“十二五”主要污染檪的排水设施进行了改造，部分采用了扩管、定向钻、檪檪物排放总量控制规划》（以下简称“规划”），其目的是为檪檪内衬等非开挖技术进行施工，长度达８ｋｍ，非开挖檪实现“十二五”污染减排约束性目标，破解资源环境约檪施工量约占总长度的２７％。而国外如美国自２００５檪檪束，促进经济发展方式转变，推动实现不以牺牲生态和檪檪年以来，非开挖技术在排水管道更换与修复中的应檪环境为代价的“三化”协调科学发展。檪用已达到６５％以上。檪“规划”明确，具体目标为到２０１５年，全省火电行业檪檪檪我国给水排水管道非开挖修复加固技术新标准檪二氧化硫、氮氧化物排放量分别下降２８％和３６％；钢铁檪的编制基本处于空白状态，国内还没有统一的国家檪行业二氧化硫排放量下降２７％；水泥行业氮氧化物排放檪檪檪标准，只是制定了一些企业标准，由中华人民共和国檪量下降１２％；机动车氮氧化物排放量下降１２％；造纸行檪檪业化学需氧量、氨氮排放量分别下降５％，纺织印染行业檪住房和城乡建设部组织协同多家科研院所和市政管檪檪檪化学需氧量、氨氮排放量分别下降２％；通过结构调整工檪理部门参加的《城镇排水管道非开挖修复更新工程檪业源分别削减化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物２．８７檪技术规程》正在编制中。檪檪檪万ｔ、０．２１万ｔ、１３．２万ｔ和１１．１万ｔ；农业源化学需氧量、氨檪３展望檪氮排放量分别下降１０％和１３％；城镇污水处理率提高至檪我国市政给排水管道工程建设已进入成熟期，檪檪８５％檪殏左右；污水处理厂平均负荷率提高至８５％。殏檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪且还在不断发展，管道工程建设里程数在近十几年给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０１３１２５'