非开挖管道缺陷探测技术在清污分流管网升级改造工程中的应用

范谨宁

（中铁二十二局集团第五工程有限公司，重庆 400700）

随着信息时代的逐渐到来，地下管网资料的数据更新、规范已迫在眉睫。排水管网的调查优先采用简单、有效的传统手段，如直接开井量测等。由于厂区排水管网深埋于地下，具有不透明性、管线纵横交错、结构复杂、信息量及查询量大、不间断运行使用等特点，通过实地调查、探测全面准确地掌握所有排水管网的各种情况，获取详实的第一手资料，并通过探测建立起供水管网的各种属性数据库，为实现排水管网的计算机管理打下坚实的基础[1-2]。通过普查现状为后续改造设计和施工提供有效的数据，从而为整个项目的顺利完成和达到项目建设的目标提供条件，因此需要对现有的排水管网系统进行全面的摸底调查。

但对于情况复杂的地下管道，不容易通过直观调查发现问题，为避免开挖对茅台酒厂区的生产、交通造成严重影响，避免对厂区环境、道路、地下管线造成破坏和浪费，主要采用非开挖的管网仪器探查，如管道电视检测系统（CCTV 爬行器）、管道潜望镜（QV）等检测手段，对排水管网进行探测。

1 工程概况

茅台厂区排水管网系统经过多年的建设已基本形成清、污分流的管网系统，包括生产废水管网系统、生活污水管网系统、雨水管网系统。但自50年代开始厂区的建设以来，由于建设时间跨度大、设计施工标准不统一，随着国家标准的提高及管网的老化损坏，导致现在厂区各个排水管网系统内均存在清污混流的问题。

本次升级改造属环境保护基础设施改造建设项目。施工范围包括制酒一至二十车间、制曲一至六车间、厂区所有酒库、包装车间、低度酒车间、办公区域及厂区通向下游的全部沿河污废水主管、雨水排洪沟等排水管道，总面积约为2.20km2，改造总长约51km。

2 排水管网探测应用

2.1 排水管网探测的目的

（1）掌握厂区内排水管网位置、关系、走向、标高、埋深、管径、管道材质等详细资料。

（2）了解各排水管道的渗漏、塌陷等功能性缺性和结构性缺陷状况，以及雨水、冷却水、生活污水、生产废水管网的错接、混接情况。

（3）为管网升级改造的设计、施工提供依据，便于今后管网的维修、养护。

（4）为厂区排水管网地理信息管理系统建设提供数据支撑。

（5）为分析厂区管网运行出现的问题提供有力依据。

2.2 排水管网探测

排水管线探查应在充分搜集和分析已有资料的基础上，采用实地调查与仪器探查相结合的方法进行。排水管线的探测工作实际上以外业实地调查为主，再辅以管线探测仪和地质雷达勘查等技术手段调查排水管线的相关位置及状况[3]。

2.2.1 管线探测仪（RD6000）

管线探测仪（RD6000）主要适用于金属管线探测进行探测，该系列型管线探测仪是利用内置的水平线圈来测定电磁场的垂直分量，利用两只垂直排列的线圈测定电磁场的水平分量，对检测到的信号进行放大、运算等一系列处理而得到管线的位置与埋深等结果，通过操作仪器面板上的切换开关达到各种探测的目的。该仪器除可以利用自身产生的主动源信号探测管线外，还可以利用管线中传导的P 波（电力电缆自身携带的50Hz 信号及邻近电缆、电力游散电场等在金属管线中感应的电流所产生的二次场）、R 波（各种无线电台发射的电磁场及周围分布的电缆产生的电磁场等在金属管线中感应的电流所产生的二次场）等被动源法在盲区内进行管线扫描探测，可选择多种频率（512Hz、8kHz、33kHz、65kHz 等）。

2.2.2 地质雷达（GSSI）

本次普查范围内由于暗沟较多，故普查过程中采用国内外最先进的GSSI地质雷达对此类疑难暗沟进行全方位探测。

地质雷达主要适用于非金属管道，检测是利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，其工作过程是由置于地面的发射天线发送入地下一高频电磁脉冲波，地层系统的结构层可以根据其电磁特性如介电常数来区分，当相邻的结构层材料的电磁特性不同时就会在其界面间影响射频信号的传播，发生透射和反射。一部分电磁波能量被界面反射回来，另一部分能量会继续穿透界面进入下一层介质，电磁波在地层系统内传播的过程中，每遇到不同的结构层会在层间界面发生透射和反射，由于介质对电磁波信号有损耗作用，所以透射的雷达信号会越来越弱。

探地雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备（计算机）等组成。探地雷达是利用高频电磁波束的反射来探测目标体的。其方法是要求测线垂直管状目标体连续扫描，在目标体上方接收到来自管状目标体的反射回波，不同频率天线发射电磁波穿透地层能力不同，根据暗沟埋设深度不同选取特定频率的天线。

2.3 排水管道探测

2.3.1 现场调查

排水管网普查除了调查排水管网的空间位置外，还应对管道现状运行状况进行初步调查，如检查井内的淤积情况、连接管道的流水畅通情况等。通过巡视管道上方路面沉降、裂缝和积水情况；检查井冒溢和雨水口积水情况；检查井和雨水口周围的异味；其他异常情况可以对管道缺陷类型进行初步判断管[4-5]。

2.3.2 管道内窥（QV）检测

QV 管道潜望镜是管道快速检测设备，通过可调节长度的手柄将高放大倍数的摄像头放入窨井或隐敞空间对排水管道进行检测，对检测排水设施的窨井非常适用，具有人员无需下井、速度快、焦距可调节等优点。检测条件为管道内水位宜≤管径的1/2，管段长度＜50m。具有受检测条件限制小，检测效率高的特点。

2.3.3 CCTV 检测

管道CCTV（Closed Circuit Television）检测是采用先进的CCTV 管道内窥电视检测系统，在管道内自动爬行，对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，根据检测的影像数据，通过软件和人工判读确定管道缺陷类型及尺寸，并利用软件对管道健康状况进行评估，出具管道的评估报告，为管道验收、维护等提供依据。是目前国内外排水管道最主要的检测方法。适用于管道详查、管道普查、管道验收、管道修复。在管道内水位低于管径的20%、淤积和障碍物较少情况方可检测。具有简便直观、适用性强、精度高等特点。

2.3.4 管道声纳检测系统

采用声波扫描技术对管道内水面以下的状况进行检测的方法，利用牵引或动力装置，将水下声纳探头送入管道内部，对管道内部进行声波扫描检测。通过专业技术人员对检测数据的分析判断管道水下部分的结构构造、淤积状况、以及管道缺陷。针对管网复杂，管道由于无法控制、降低水位或因生产无法截流停水等原因，而难以进行内窥检测，宜用于管道内水位较高，电视检测等方法无法检测管道。检测时管道内水深应＞300mm。可以检测判断管道水下部分的缺陷、计算淤积程度。

2.4 管线探测仪器统计

需用到的管线探测仪器有：1 台RD6000PXL/T10 管线探测仪、5 台X1-BQV 管道潜望镜、1 台CCTV 管道机器人、1 台TVS-600CCTV 管道机器人、1 台GSSI 地质雷达、1 台1512USB 管道声纳检测系统。

3 检测成果

使用内窥检测数据检查系统软件，对声纳数据、CCTV 及管道潜望镜检测基础数据检查及处理，经过数据检查、管网数据与内窥数据合并入库、数据挂接、数据处理、管网评估、多媒体资料挂接等处理过程，生成结构缺陷评价表、功能缺陷评价表、检查井照片表。

根据对现场管网的摸查，厂区内生活污水管、生产废水管以及雨污管道均存在破损、变形、脱节的情况。整个厂区功能性缺陷共1323 个：一级缺陷共436 个；二级缺陷共591 个；三级缺陷共179 个；四级缺陷共117 个，见表1。

表1 老厂区管道功能性缺陷统计表

整个厂区结构性缺陷1335 个：一级缺陷共357 个；二级缺陷共615 个；三级缺陷共295 个；四级缺陷共68 个，见表2。

表2 老厂区管道结构性缺陷统计表

4 结束语

非开挖管网探测技术有效的避免开挖对茅台酒厂区的生产、交通造成严重影响，同时通过管网普查及检测成果彻底摸清茅台酒厂厂区排水管网情况，依据管、沟探测的缺陷检测评估成果，对存在功能性、结构性缺陷的管、沟合理确定重建或修复方案，为建成完善的茅台酒厂清污分离系统奠定了坚实的基础。