排水管道檢測類業務主要包括檢測和評估兩個環節,經多年發展,排水管道的檢測技術雖然被我國多數企業掌握,但在核心的評估環節還亟待提升和改進,評估工作人員需要具備極強的專業知識以及豐富的判讀經驗才能勝任。

另一方面,排水管道檢測類業務也可分為管網系統性檢測和管段局部性檢測,系統性檢測所涉及學科專業繁多,所涉及的技術包括:物探、測繪、GIS、計算機、機器人、水化分析和傳感器等,需將這些技術結合起來,才能實現對排水系統的精確“體檢”。受限于多領域、多設備和多種人才的客觀需求,多數企業難以承接系統性檢測項目。

非開挖修復的技術工藝包括熱水固化法和紫外光固化法等數種。為達到修復效果,任意一種工藝的掌握均要求一線業務人員完成系統性的日常培訓和多年的經驗積累。另一方面,排水管道的修復場景復雜多樣,如不具備不同管道類型的修復手段,難以承接復雜性多樣性的項目,并且同一管道也可能存在不同程度的損毀情況,需要采取不同工藝進行協同修復。

管道空間位置探測

詳細掌握排水管道的空間分布及基本情況是排水管理的必然要求,探測管道位置、調查管道屬性是排水養護的一項重要基礎工作。近年來,我國大多數城市都開展了地下管線普查工作,排水管道作為重要市政設施亦被納入普查對象。普查成果資料為排水規劃、管道檢測、雨污混接調查、污水系統提質增效調查和養護管理調度等工作提供了強有力的支撐。該業務運用物探和測繪等技術,探測地下管線的走向與埋深,包括現狀調繪、數據采集(明顯點調查、隱蔽點探查、管線點測量)、數據處理、成果生成等一系列環節,并經采集、處理后最終形成地下管線空間地理信息數據。

使用管線探測儀、探地雷達等設備進行探查定位、定深,獲取排水管道的地面投影位置和埋深。

在探查掌握管道的平面位置后,應用GNSSRTK、全站儀、水準儀等測量儀器測量出所有管線特征點的坐標及高程,錄入相應屬性,建立數據庫,繪制排水管線圖。


管道結構性檢測

排水管道在運行過程中可能出現滲漏、腐蝕、脫節、錯口、變形、破裂和塌陷等結構性缺陷和淤積、結垢、樹根堵塞等功能性缺陷,由于排水管道埋藏在地下,傳統的人工檢測方法難以發現這些問題,且人工進入可能發生安全隱患。公司使用CCTV、潛望鏡和聲吶等儀器設備,可以無需工作人員下井對排水管道的缺陷進行排查,確定各種缺陷所在位置,并對現狀進行定性評級及計算修復指數和養護指數,為開展下階段的維護工作提供詳實的依據。排水管道檢測基本原理如下圖所示:

管道檢測的內容主要包括管道封堵排水、疏通清洗、CCTV檢測、圖像判讀、缺陷評估和編制評估報告。在設備進入管道檢測前,需要對管道進行預處理,使管道內處于開放狀態并保持內壁無污泥覆蓋,通常使用疏通清洗車開展。

雨污混接調查

雨污混接指在排水體制為分流制地區,由于雨水管道和污水管道連通,而發生的雨污水混流的情況。針對分流制排水系統,通過綜合運用人工調查、儀器探查、水質檢測、煙霧試驗、染色試驗、泵站運行配合等方法,查明調查區域內混接點位置、混接點流量和混接點水質等,對調查結果進行分析和判斷,形成雨污混接程度的評估結論。

污水收集系統排查

污水收集系統排查是指綜合運用各種儀器設備找出自然水體倒灌、地下水滲入的發生地,查明造成污水系統混流的原因,并系統性提出解決方案以供業主方參考,從源頭上發現污水未收集、外來水進入等異常狀況,進而解決污水處理廠進廠水質異常問題。如下圖所示,該項調查融入測繪、地理信息系統、水質分析、流量監測、視頻檢測等多項技術,公司研發團隊以排水GIS為基礎,使用“開闔法”排查技術體系,通過主動改變水流流向,判斷區域是否存在外來水,查明外來水的流入途徑,并進行定量分析。

養護監督檢測

養護監督檢測為發行人作為政府委托的第三方,通過定期抽查的方式,利用CCTV、潛望鏡、聲吶等儀器設備,監督城市排水養護單位的日常養護工作,對養護質量進行評定,為政府對養護單位的考核提供依據。

管道修復是排水管道維護的重要組成部分,其作用是通過對已有管道進行修復,以保持和改善現有管道的自身結構和功能,確保排水管道正常高效運行,延長管道的使用壽命。我國城市管道的修復通常采用開槽開挖的方式進行,即通過開挖破除路面,將出現問題的管道進行整體翻新更換。

但是隨著城市發展的不斷推進,路面交通和環境越來越受到居民的關注,傳統的開挖修復影響道路交通、市容市貌、居民生活,容易產生次生災害,開挖修復使用受到限制,由此非開挖修復技術應運而生。

非開挖修復可根據修復的范圍和長度分為整體修復和局部修復兩大類。整體修復針對兩個檢查井之間的一段管道進行修復和更新,修復后的管道可以恢復原有的過水功能。局部修復通常用于處置點狀和環狀等縱向長度小于0.5米的缺陷。

整體修復工藝包括水翻CIPP、氣翻CIPP、紫外光CIPP、螺旋纏繞、熱塑成型、短管置換等;局部修復工藝包括局部樹脂固化、不銹鋼雙脹圈、不銹鋼快速鎖等。除此之外,還會根據客戶需求實施檢查井修復,主要工藝包括離心噴涂法和紫外光固化貼片法等。

①管道整體修復

整體修復對兩個檢查井之間的一段管道進行整體修復處理的修復方法。通常適用于管道內部存在多處較為嚴重的缺陷,管道自身的結構和功能受到極大影響時的管道修復。修復時,通過在原有管道內部形成一層新的內襯結構,獨立或者與原有管道共同承載管道上方的所有載荷。

整體修復主要工藝如下:

A.水壓翻轉熱水原位固化法(簡稱:水翻CIPP)

水壓翻轉熱水原位固化法的工藝原理是將浸漬樹脂的無紡布聚酯毛氈在水壓的作用下翻轉進入管道內部,并依靠水頭高度使軟管與原有管道緊密貼合,再使用熱水鍋爐循環加熱管道中的水,直至達到樹脂固化所需的溫度,樹脂發生固化反應后在原有管道內部形成一層緊貼原管的內襯結構,從而實現對管道的整體修復。該工藝可適用于修復直徑D200mm-D1,800mm之間的各類管道,同時該工藝具有對蛋形、馬蹄形等異形管進行修復的能力。工藝示意圖如下:

浸漬樹脂工作由公司各個支持中心完成,其使用專門的生產平臺,將樹脂均勻地灌注進無紡布聚酯毛氈筒內部。

大口徑管道和變徑管道等特殊工況

定制與原管道變徑形狀、尺寸一致的修復材料,采用精確的定位技術安裝到位,隨后進行加熱固化修復,修復后的管道性能滿足規范要求。

B.氣體翻轉原位固化法(氣翻CIPP)

氣體翻轉原位固化法的工藝原理是借助于壓縮空氣將浸漬樹脂的軟管翻轉到待修復管道內部,隨后使用熱蒸汽或常溫條件使樹脂發生固化反應,從而在原有管道內部形成一層新的內襯。該工藝適用于修復直徑D150mm-D1,200mm之間的各類管道。

C.紫外光原位固化法(紫外光CIPP)

紫外光原位固化法的工藝原理是將浸漬樹脂的玻璃纖維軟管通過牽拉方式置入原有管道中,將軟管兩端密封后向軟管中充氣使其膨脹,隨后置入燈架,在紫外線的作用下使軟管發生固化反應,從而在原有管道內部形成一層新的內襯結構。該工藝可適用于修復直徑D150mm-D1,600mm之間的各類管道。該修復工藝可同時適用于有壓和無壓管道,且相對其他工藝,具有實施速度快、節能環保和自動化程度高等優勢。

螺旋纏繞法的工藝原理為借助機械纏繞設備,將帶狀型材和增強鋼帶在原有管道內部纏繞形成一根新的管道,隨后在內襯管與原有管道之間的空隙處進行注漿填充,使其與原管形成整體結構。該工藝具備管中帶水作業特點,可對管道內特定長度進行修復,適用于直徑D800mm-D2,600mm圓型管道及非標準口徑管道。

E.熱塑成型法

熱塑成型法是指通過牽拉的方法將預制好的型材拖入待修復的管道中,然后通過蒸汽或者氣壓使管道膨脹恢復,在原有管道內部形成一層新的內襯的修復方法。熱塑成型工藝具有易安裝、實施速度快等優勢,主要適用于中小口徑管道,修復前后管道斷面示意圖如下:

F.碎(裂)管法(短管置換)

碎(裂)管法基本原理是采用碎(裂)管設備從內部破碎或割裂原有管道,將原有管道碎片擠入周圍土體形成管孔,并同步推入新管道的管道更新方法,新管道采用0.5米長的管節進行拼裝并密封,從而實現管道的整體修復。該工藝主要針對嚴重變形坍塌的管道,適用于修復直徑D300mm-D700mm之間的管道。

②管道局部修復

局部修復工藝主要用于修復管道中出現少量點狀缺陷,如破裂、滲漏、脫節等,使用局部修復方法進行處理后,可以實現對缺陷位置的結構加固與增強。對于管道自身結構完好,僅出現少量局部缺陷的管道,采用局部修復方法比較經濟,常見的局部修復方法包括管道局部樹脂固化法、不銹鋼雙脹圈法和不銹鋼快速鎖法等工藝,具體如下:

A.局部樹脂固化法

局部樹脂固化法將經樹脂浸透后的織物纏繞在修復氣囊上,拉入到管道待修復部位,修復氣囊充氣膨脹后,使樹脂織物壓粘于管道上,保持壓力待樹脂固化后,形成內襯筒的管道局部修復法。公司對該類工藝擁有近十年的實踐經驗,相較其他局部修復工藝,該工藝可適用管道范圍廣,工藝成熟且應用廣泛。工藝示意圖如下:

B.不銹鋼雙脹圈法

不銹鋼雙脹圈法是以不銹鋼脹環和止水橡膠帶為主要修復材料,在管道接口或缺陷部位安裝止水橡膠帶,再用兩道不銹鋼脹環固定的管道局部修復方法。該工藝針對大口徑管道的修復,主要應用于直徑D800mm及以上的各類圓形管道。工藝示意圖如下:

該項工藝主要被用于管道接口處的滲漏處理,同時也可以用于項目修復前的止水環節,具有安裝簡單、抗震效果好的優勢,能夠適用一定程度的錯口密封。例如,廣東省汕頭市局部修復項目采用該工藝,完成了對直徑D1,400mm口徑的管道修復工作。下圖為修復前后的管道內部圖片:

C.不銹鋼快速鎖法

以不銹鋼套筒、橡膠套和縮緊機構為主要修復材料,在管道接口或缺陷部位將不銹鋼套筒通過修復氣囊和人工方式擴張后,再將橡膠套用鎖緊機構固定的管道局部修復方法。該工藝可修復D150-D800之間的各類管道,具有耐腐蝕、使用壽命長和有一定結構強度的特點。該工藝也可用于整體修復前的預處理。修復工藝示意圖如下:

③檢查井修復

檢查井作為排水管道重要的附屬設施,其在運行的過程中也極易由于管道內部的腐蝕以及外力作用導致出現各種缺陷,例如腐蝕、破裂、滲漏等各種結構性缺陷以及樹根、沉積、結垢等各種功能性缺陷。這些缺陷導致檢查井內部水流不暢、出現入滲問題影響檢查井的正常使用。因此,檢查井缺陷的修復是保證整個管網系統可以正常運行的基礎,修復方法包括離心噴涂法、紫外光固化貼片法以及原位固化法。

離心噴涂法的工藝原理是將預先攪拌均勻的無機砂漿或高分子聚合物通過離心噴頭或手持式噴頭均勻地涂覆在檢查井井室內部,待材料固化凝固后形成具有防腐蝕性能結構層的修復工藝。根據使用材料的不同可以分為無機砂漿噴涂、高分子聚脲噴涂等。

紫外光固化貼片法的工藝原理是將浸漬樹脂的玻璃纖維片固定在檢查井井壁上,然后在紫外線的照射作用下加速固化,在原有檢查井井室內部形成具有足夠強度的結構層,從而實現對檢查井井室的內部修復。

原位固化法的工藝原理是在檢查井內安裝置入一個特殊設計的浸漬熱固化樹脂的纖維軟管,在熱力作用下固化,與原檢查井內壁緊密貼合,最終在檢查井內部形成一個具有強度的內襯層。

離心噴涂法、紫外光固化貼片法和原位固化法的修復效果如下所示:

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