摘 要:城市排水管道承擔(dān)著雨水、生活污水、工業(yè)廢水等的排放任務(wù),目前我國(guó)很多城市老城區(qū)的排水管已經(jīng)超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限,加上長(zhǎng)期以來(lái)重建設(shè)輕管養(yǎng),地下排水管道不同程度的出現(xiàn)了一系列結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷,嚴(yán)重影響了管道運(yùn)行安全。本文基于閉路電視檢測(cè)技術(shù)(CCTV)研究了筏式CCTV和軌道牽引式CCTV檢測(cè)新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了不清淤不堵水運(yùn)行狀態(tài)下的排水管道檢測(cè)。
關(guān)鍵詞:排水管道;CCTV檢測(cè);筏式;軌道牽引式
1 研究背景與意義
伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速,給城市基礎(chǔ)設(shè)施特別是老城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了巨大的運(yùn)行壓力。地下排水管道是城市建設(shè)發(fā)展中最重要的地下基礎(chǔ)設(shè)施之一,有著“城市血管”之稱(chēng)。目前我國(guó)排水管道修建多采用混凝土管道,排水管道的設(shè)計(jì)使用年限在30到40年左右,據(jù)統(tǒng)計(jì),大多數(shù)城市老城區(qū)中排水管道已經(jīng)超過(guò)了設(shè)計(jì)使用年限。
資料顯示目前我國(guó)的排水管道腐蝕、錯(cuò)口、堵塞、滲漏、破裂等一系列結(jié)構(gòu)性問(wèn)題和功能性問(wèn)題普遍存在,這些缺陷不僅影響到管道使用功能的正常發(fā)揮,還會(huì)影響管道周?chē)O(shè)施安全,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致路面塌陷或發(fā)生沉管事故,危及到人民生命財(cái)產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2008到2010年期間,全國(guó)僅媒體報(bào)道的地下管線事故,平均每天就有5.6起,每年由于路面開(kāi)挖造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約2000億元。2009到2013年期間,全國(guó)直接因地下管線事故而產(chǎn)生死傷的事故共27起,死亡人數(shù)達(dá)117人。
綜上所述,研究城市地下排水管道檢測(cè),評(píng)估管道風(fēng)險(xiǎn)程度,及早發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處治,對(duì)于保障管道運(yùn)行安全及人民生命財(cái)產(chǎn)不受損失具有重要意義。
2 CCTV管道檢測(cè)技術(shù)
在我國(guó),目前CCTV檢測(cè)技術(shù)在一些大城市中得到率先應(yīng)用并在逐步發(fā)展和完善,隨著管道問(wèn)題越來(lái)越多的出現(xiàn),很多二線城市開(kāi)始注重管道檢測(cè)并采用以CCTV檢測(cè)技術(shù)為代表的新的管道檢測(cè)手段。
排水管道CCTV檢測(cè)的基本設(shè)備包括攝像機(jī)、電源控制設(shè)備、電線(線卷)及錄影設(shè)備、燈光、承載攝像機(jī)的支架、攝影監(jiān)視器、爬行器和長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x等,適用于管道狀況檢測(cè)、管道修復(fù)、管道驗(yàn)收等。CCTV管道檢測(cè)設(shè)備主要構(gòu)成部分以及相應(yīng)的功能如下:
①爬行器
爬行器主要負(fù)責(zé)攜帶攝像頭進(jìn)入管道,沿管道行進(jìn),采集管道內(nèi)部圖像,并將圖像數(shù)據(jù)通過(guò)線纜傳輸?shù)焦艿劳獠康娘@示和存儲(chǔ)設(shè)備。
②攝像頭
攝像頭在攝錄管道內(nèi)部情況時(shí),除了直視前方管道狀況外,還能正面觀察管道內(nèi)壁,所以攝像頭需要能夠旋轉(zhuǎn)一定的角度,同時(shí)攝像頭在轉(zhuǎn)動(dòng)后可以一鍵使其回到原位正視向前。
③控制器
控制器根據(jù)功能可以分為三個(gè)部分:電源部分、爬行器控制部分、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)部分。
排水管道CCTV檢測(cè)技術(shù)的工作原理是操作人員通過(guò)在地面遠(yuǎn)程控制檢測(cè)車(chē)在管道內(nèi)行走并拍攝錄像,地面人員分析由檢測(cè)設(shè)備傳送回來(lái)的錄像對(duì)管道內(nèi)部情況進(jìn)行分析與判斷。
3 筏式與軌道牽引式CCTV檢測(cè)新方法
國(guó)內(nèi)很多老城區(qū),早期建設(shè)的管道在管道坡度、泥沙濃度,粒徑,重度及粘性考慮較少,為管道埋下了淤堵的隱患。隨著城市擴(kuò)容,管道里程不斷增加,新的排水管網(wǎng)不斷接入,下游新建管道管徑增大,形成上游管徑小,下游管徑大,加之排水量的不斷增加,管道內(nèi)毛發(fā),糞便、塑料袋以及較大的食物碎渣、泥沙、石塊及少量的樹(shù)葉等雜物不斷淤積,久而久之形成惡性循環(huán),很多管道淤積嚴(yán)重或高水位運(yùn)行。
由于城市運(yùn)行安全的需要,必須對(duì)這些管道進(jìn)行內(nèi)窺檢測(cè),參照目前的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),很多正在運(yùn)行管道需要停止運(yùn)行并清淤,而這些管道多處于老城的核心區(qū),無(wú)法實(shí)現(xiàn)。目前的檢測(cè)設(shè)備是爬行器搭載攝像設(shè)備,不具備檢測(cè)條件,因此需要研發(fā)新型的CCTV檢測(cè)設(shè)備對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)。
3.1 筏式CCTV檢測(cè)方法
目前很多老城區(qū)排水管道特別是污水管道排放量已經(jīng)超過(guò)原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),造成排水管道超負(fù)荷或滿負(fù)荷運(yùn)行,現(xiàn)有的CCTV管道檢測(cè)設(shè)備要求管道水位不高于管徑20%,老城區(qū)排水管道水位普遍較高,由于外部因素不具備封堵降水條件,因此現(xiàn)有管道CCTV檢測(cè)設(shè)備不具備檢測(cè)條件??紤]在不干擾排水管道正常運(yùn)行的情況下,只能采取分時(shí)段當(dāng)水位下降有足夠凈空時(shí),帶水進(jìn)行排水管道CCTV檢測(cè)作業(yè),因此需要采用新型的檢測(cè)手段。
3.1.1 筏式CCTV設(shè)計(jì)
基本原理:通過(guò)筏式載體把可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備漂浮于管內(nèi)水中,靠水力托運(yùn)沿水流方向行進(jìn),數(shù)據(jù)發(fā)射接收線連接管道內(nèi)攝像設(shè)備和地面采集系統(tǒng),地面采集系統(tǒng)控制攝像頭旋轉(zhuǎn),在行進(jìn)過(guò)程中攝錄圖像,圖像數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦艿劳獠康臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存,然后通過(guò)分析軟件對(duì)管道內(nèi)部狀況進(jìn)行分析評(píng)估。
基本設(shè)備:筏式載體,可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備,數(shù)據(jù)發(fā)射接收線,距離測(cè)量?jī)x,照明設(shè)備,數(shù)據(jù)采集電腦等。
筏式載體:主要是搭載可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備,用于漂浮管道內(nèi)水體中。
可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備:通過(guò)安裝到筏式載體上,漂浮在管道內(nèi)采集數(shù)據(jù),通過(guò)變焦,旋轉(zhuǎn)采集管道內(nèi)部影像資料。
(3)距離測(cè)量?jī)x:主要測(cè)量記錄攝像設(shè)備搭載筏式載體行進(jìn)距離,記錄管道缺陷位置,便于準(zhǔn)確定位查找。
(4)照明設(shè)備:為攝錄提供照明。
(5)數(shù)據(jù)采集電腦:控制攝像設(shè)備采集數(shù)據(jù),存儲(chǔ)分析視頻資料,評(píng)估管道狀況。
3.1.2 筏式CCTV適用范圍
筏式CCTV設(shè)備解決了管內(nèi)水位高且無(wú)法封堵降水,常規(guī)管道CCTV無(wú)法檢測(cè)的難題,同時(shí)解決了淤積較深管道的檢測(cè)問(wèn)題:現(xiàn)有CCTV檢測(cè)設(shè)備遇到淤泥較深的管道,會(huì)出現(xiàn)輪子打滑,無(wú)法爬行等問(wèn)題,筏式CCTV設(shè)備可以通過(guò)預(yù)先穿線拖拉進(jìn)行檢測(cè)。筏式CCTV檢測(cè)新設(shè)備可適用于以下幾類(lèi)管道:
①有足夠凈空,管內(nèi)水位大于管徑20%且不具備封堵降水條件的管道;endprint
②淤泥較深管道,現(xiàn)有管道CCTV設(shè)備無(wú)法檢測(cè)管道;
③管內(nèi)水流平穩(wěn)且無(wú)較大彎道的管道。
檢測(cè)成果如圖3.2,3.3,取得了良好的效果。
3.2 軌道牽引式CCTV檢測(cè)方法
目前老城區(qū)很多老舊管道設(shè)計(jì)時(shí)坡度不夠,施工時(shí)對(duì)施工質(zhì)量控制不嚴(yán),出現(xiàn)下游管道高程高于上游管道高程,造成上游管道常年積水,水中的泥沙,生活垃圾、糞便、樹(shù)葉等沉積造成管道淤積,甚至淤泥上面有很多浮渣,隨著管道運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng),管道內(nèi)壁和管徑腐蝕嚴(yán)重,極易造成滲漏,影響管道運(yùn)行安全,對(duì)這些管道安全狀態(tài)進(jìn)行排查勢(shì)在必行,按目前的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)需要停水,清淤,作為老城區(qū)正在運(yùn)行的這些管道一方面通水功能并沒(méi)有完全喪失,停水不能實(shí)現(xiàn),另一方面清淤耗時(shí)長(zhǎng),費(fèi)用過(guò)高。針對(duì)這些管道需要一種新型的,不影響管道運(yùn)行狀態(tài)下的新的檢測(cè)手段,需要一種軌道牽引式CCTV檢測(cè)設(shè)備。
3.2.1 軌道牽引式CCTV設(shè)計(jì)
基本原理:在兩個(gè)檢查井處加固兩個(gè)支架,用于作為在管道內(nèi)建立軌道起始支點(diǎn),把軌道線連接到起始支點(diǎn),調(diào)試安裝好行進(jìn)軌道,把高精度攝像頭固定到軌道線上,攝像頭的行走靠牽引線牽引,通過(guò)牽引線把攝像設(shè)備從檢測(cè)開(kāi)始的檢測(cè)井支點(diǎn)牽引到檢測(cè)結(jié)束的檢測(cè)井支點(diǎn),在牽引行進(jìn)過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)采集電腦控制攝像設(shè)備采集管道內(nèi)部圖像,并通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射接收線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集電腦中,然后對(duì)管道內(nèi)部狀況進(jìn)行分析評(píng)估,如圖3.4所示。
基本設(shè)備:固定支架,行進(jìn)軌道組合,可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備,牽引線纜,距離測(cè)量?jī)x,數(shù)據(jù)發(fā)射接收線,照明設(shè)備,數(shù)據(jù)采集電腦等。
行走軌道組合:包括檢測(cè)井固定支架,軌道線纜等,主要是為攝像頭提供行進(jìn)軌道。
可旋轉(zhuǎn)攝像設(shè)備:通過(guò)搭載到行走軌道設(shè)備上,在管道內(nèi)采集管道內(nèi)部圖像。
距離測(cè)量?jī)x:主要測(cè)量記錄攝像設(shè)備在軌道上行進(jìn)距離,便于記錄管道缺陷位置,準(zhǔn)確定位查找。
數(shù)據(jù)發(fā)射接收線:把攝像設(shè)備在管內(nèi)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞論?jù)采集系統(tǒng)里,把地面控制攝像設(shè)備旋轉(zhuǎn),變焦等指令下達(dá)給攝像設(shè)備。
照明設(shè)備:為攝錄提供照明。
數(shù)據(jù)采集電腦:控制攝像設(shè)備采集數(shù)據(jù),存儲(chǔ)分析視頻資料,評(píng)估管道狀況。
(7)牽引線纜:主要為攝像設(shè)備提供前進(jìn)動(dòng)力。
3.2.2 軌道牽引式CCTV適用范圍
軌道牽引式CCTV檢測(cè)新方法,解決了管底淤泥淤積,浮渣等垃圾造成的常規(guī)CCTV無(wú)法通過(guò)的困境,實(shí)現(xiàn)不清淤,不抽水,繞過(guò)障礙物對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的目的。
軌道牽引式CCTV設(shè)備適用于:
①管內(nèi)淤泥多,現(xiàn)有CCTV管道檢測(cè)設(shè)備難以或無(wú)法通過(guò)的管道;
②管內(nèi)水流靜止,筏式CCTV不具備檢測(cè)條件管道;
③浮渣多,有障礙物,爬行CCTV或筏式CCTV無(wú)法通過(guò)的管道。
檢測(cè)成果如下圖3.6,3.7取得了良好的效果。
4 結(jié)論
本文針對(duì)高水位運(yùn)行管道,基于CCTV檢測(cè)技術(shù)探討了筏式CCTV檢測(cè)新技術(shù),解決了水位高,常規(guī)CCTV無(wú)法檢測(cè)的技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)下的排水管道檢測(cè)。針對(duì)淤積嚴(yán)重管道,探討了了軌道牽引式CCTV檢測(cè)新技術(shù),解決了淤積管道常規(guī)CCTV難以通行檢測(cè)的難題,實(shí)現(xiàn)了淤積管道不清淤CCTV檢測(cè),通過(guò)管道運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)管道存在的功能性及結(jié)構(gòu)性缺陷,對(duì)于加強(qiáng)管道養(yǎng)護(hù)管理,研究城市地下排水安全狀態(tài)具有重要意義,對(duì)于防止管道事故發(fā)生,保證人民生命財(cái)產(chǎn)意義重大。
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