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1、上海市排水管道CCTV检测结果评析李 田 徐月江 郑瑞东1引言随着污水截留、处理比例的提高，上海市排水系统的地下水渗入问题和管道修复工程的重要性日益引起关注。上海市地下水位很高，管道系统役龄较长。现有管道系统在管材、接口方式、施工工艺方面抗渗能力差。据统计，上海市总长约7000km的排水管道中，接近和超过耐用年限（30-40年）的约为1200km。对合流污水一期工程服务范围内地下水渗入量的调查显示，区域内部分排水系统的地下水渗入量超过污水总量的20。地下水过量渗入侵占管道设计负荷，影响排水安全性与污水厂的运行效率；加大了合流制系统雨天溢流的频率及城市面源污染程度。对以集中外排为主的上海排水体系
2、，地下水渗入还增加了输送费用。在上海的流沙型土壤地区，地下水渗入危及交通安全和排水设施的正常使用。与地下水渗入有关的沉管事故造成的直接损失，在上海每年超过2000万元。借助闭路电视（CCTV）进行管道状况详细调查可以准确地判定管道缺陷。在此基础上进行管道非开挖修复，是实现上海排水管道现代化管理的必然选择。然而迄今为止，国内的排水管道CCTV检测还缺少工程应用的经验。上海市污水三期工程设立了城市排水管道检测、评价与非开挖修复技术示范子项目。依托该项目开展管道的清洗、检测研究，获取直接经验和数据，可以为上海及国内南方城市排水管道检测、评估的应用推广和相关标准的制定，提供宝贵的经验。2. 检测工程实
3、施概况在进行管道状况初步调查的基础上，于上海市合流一期工程服务范围内，按管径达到1年一遇的设计标准，非流沙型土壤区域管龄大于20年，流沙型土壤区域管龄大于10年的要求，选择本管道检测项目的重点考察对象。本次检测工程从2004年11月开始，到2005年4月初基本完成现场施工。完成了28条管段的检测，实际检测长度6600m，管径在450300mm（蛋形管）到1350mm之间。由于日常养护水平低，管道淤积情况普遍比较严重，增加了清洗遇检测施工的难度。通过CCTV详细探察，获得了图像质量很好的检测录像资料，掌握了管道状况的准确数据。3. 检测结果的归纳与分析讨论3.1 管道缺陷的归纳在对CCTV检测影
4、像资料深入分析的基础上，将所检测的管道分为总体状况良好、不需要修复，结构性缺限不严重、暂时可不考虑修复，与结构性缺陷比较严重、需要重点考察评价的三类。按照配套科研课题所提出的上海市排水管道缺陷的定义与分类，将需要重点考察评价管道的主要缺陷，总结如表1。表中数字表示对应路段中缺陷的个数，表示缺陷为连续性的，沿管长普遍存在。除表1中所列的结构性缺陷之外，还有淤积、障碍物、树根等功能性缺陷。其中尤以淤积为严重。因为在进行结构性检查前，进行了反复清洗，实施CCTV录像时多数管道淤积问题已经基本消除，所以本文对此不做重点讨论。表1 损坏严重管道的缺陷类型与数量统计损坏类型路段名水垢渗漏腐蚀支管错位穿孔松
5、脱裂缝油垢管径（mm）检测长度（m）余姚路（武宁延平）26#31#700-800212西苏州路(海防昌平)1811200149武定路（胶州常德）2#121900178康定路（延平胶州）33#8232#450300127康定路（武宁延平）1614#600121金沙江路大渡河中江49102800328中江泸定111421000191丹巴泸定1531800239世界路（国和嫩江）23202110001603.2 主要缺陷类型及分析3.2.1 水垢与渗漏金沙江路与世界路均处于流沙型土壤地区。由表1可知，这两根管道存在严重的渗漏问题。因为检测施工适逢冬季，地下水位很低，所以观察到存在水垢的接头数量明显较
6、正在渗漏的接头多。部分管段每个接头都有橙黄色的水垢，说明在地下水位高的季节，管道渗漏情况较检测实施期间更为严重。检测结果表明，除少数渗漏发生在暗接支管、管道穿孔处之外，大多数渗漏都发生在管道接头处。渗漏严重的金沙江路与世界路管道都是上世纪90年代初建造的管道，管龄不足15年，已经损坏严重。根据对CCTV录像的分析可知，这些管道都是刚性接口（管材长度2.0m/节）。同样在世界路上，同一时期建造的国和市光路管段采用了柔性接口，检测表明状况明显好于相邻的刚性接口管道。这反映了在流砂型土壤区域，采用柔性接口的重要性。上海市地下水位高、软土地基土质差，即使建造了混凝土管道基础，也不能有效控制管道的不均匀
7、沉降，这造成了管道接头漏水现象普遍。而在流沙型土壤地区，渗漏还容易造成路面塌陷等严重事故。上海市十年之前已制订规范要求新建市政管道一律采用柔性接口。当前，新建管道需要对柔性接头管道的接口制作质量、施工质量给予重视。而大量老的刚性接口管道的渗漏控制，是管道修复的任务。3.2.2 腐蚀CCTV检测结果表明，腐蚀是管道的主要结构性缺陷之一。相当部分管道都受到硫化氢气体腐蚀，其中较严重的有海防路（江宁昌化）、康定路、余姚路（武宁延平）等。上述管道顶部均形成了连续的腐蚀沟槽。另外，还有部分管道上部存在成片的“麻脸”腐蚀，以及不连续的顶部腐蚀。这些都是硫化氢造成的。污水中的硫酸盐在厌氧条件下被还原为硫化物
8、，进而生成硫化氢（H2S）。在污水管道上方存在自由空间条件下，硫化氢挥发后被氧化，生成SO2并吸收水汽最终形成硫酸（H2SO4），从而对污水管道产生腐蚀作用。由于很多管道的腐蚀是沿管长连续发生的，在按缺陷的个数/长度进行管道状况评分时，腐蚀对确定损坏的级别经常起到了决定性作用。上海没有耐腐蚀的陶土管道。以往上海市排水系统的管理，从节省泵站提升电耗出发多采用高水位运行，管道中经常充满水，不容易发生硫化氢腐蚀。课题的检测结果表明，腐蚀程度与管龄并无明显的正相关性，这也说明水位是重要的影响因素。近年来，为减少管道淤积、控制降雨排江造成的城市面源污染，上海市城市排水公司已经开始实行低水位运行。今后管道
9、硫化氢腐蚀的风险将加剧，相关问题值得关注。3.2.3 支管与穿孔上海市上世纪50年代之前建造的老管道暗接支管现象比较普遍。我国设计规范规定新建管道不允许连接支管。而本次检测发现，上海老城区上世纪7080年代改建的管道支管也很普遍。产生这种现象可能的原因是旧管道改造工程施工中，遇到了旧的支管不在窨井位置，也没有因此建造窨井或暗井，而是直接在管壁开孔、遂形成新的暗接支管。更为严重的问题是，这类新的暗接支管施工质量与50年代之前的相比普遍很差，支管与主管的连接不紧密，内壁没有经过砂浆粉刷。从主管内看，很像是管道穿孔，非常容易发生地下水渗漏。本项目检测中发现穿孔的管道，都存在支管暗接。由此认定，造成穿
10、孔的主要原因不是腐蚀，而是施工中随意在主管上开洞，尔后又没有接入支管形成的。这给管道的结构状况以及地下水渗入量的控制均造成了很大的危害。建议今后在旧管道改建工程中，从设计到施工、监理都要订立条文：凡是却有必要考虑保留支管的，需要在竣工图上注明；没有经过设计、监理同意的不能在干管上开孔；合法的暗接支管，内壁必须粉刷防渗。管道竣工后利用CCTV检测验收，代价不高，可以有效地保证上述要求得到贯彻。同时，这也可以有效根治砖砌封堵头子拆除、清理不彻底的痼疾。3.2.4 结构性缺陷的总体评价本次检测工程重点调查的6.6km管道，建造年代最早的在1950年之前，最近的为1993年（流砂型土壤区域），管龄跨度
11、很大。其中大部分管道都有30年以上的役龄，是在初步调查基础之上选择出来的。而根据检测、评分结果，28条管道中确定要进行整体与局部修复的，只有8条管道的部分管段（以窨井为区界），总长约1360m。另外还有4条管道需要局部修复。在需要修复的管道中，处于流砂性土壤区域、管龄15年以下的管道占了一半。部分60年代之前建造的老管道，结构状况仍然良好。除了上文提到了结构性缺陷之外，英国WRc排水管道状况分类手册中定义的断裂、塌陷、破损（凿出的孔除外）等严重结构性缺陷并未发现，只有两条管道发现少量裂缝，并伴随渗漏。最常见的结构性缺陷是接头损坏造成的渗漏。通常，错口、脱节程度不严重，所以缺陷主要表现为渗漏。而
12、上述情况在土质不好的区域，更为明显。这一调查结果，为今后管道的设计、施工与管理提供了重要的参考依据。3.3 功能性缺陷评价上海市排水管道最主要的功能性缺陷是淤积。上海市相关管理部门正在管理体制与疏通、污泥运输等硬件方面采取措施，以尽快扭转局面。本文着重CCTV检测结果，对此不做重点讨论。国外定义的管道功能性缺陷中，本次检测中发现的主要有油垢、障碍物、结垢，以及树根侵入与洼水。结垢，以及国外缺陷分类中时常归入功能性问题的渗漏，已经在上文中进行了讨论。部分管道中发现明显的油垢，虽然其堵塞管道影响通水能力的程度不如目前的淤积，但是油垢经抽空管道后，以高压清洗车多次冲洗，仍然不能清除。现场踏勘发现，发
13、生油垢的管道，多在人口稠密的老城区，餐饮业集聚的路段。油垢厚度占管径的百分比均未超过10，按国外的判定标准，属于轻度。由渗漏造成的接头处水垢情况，与油垢有类似之处：无法通过冲洗去除，但是厚度不大。管道障碍物，有砖块、水泥块与清洗车不容易吸干净的粗砂。砖块、水泥块是管道施工残留物未清理干净，砂子堆积与建筑工地不按规定处理废水有关。加强管道施工、维修的竣工管理，有助于问题的解决。树根侵入在上海发生不多，按国外的评分标准，均属于轻度。总之，功能性缺限目前以淤积为主，已经影响管道的使用功能，以后油垢的不利影响可能会相对增加。4. 结语上海市中心城区排水管道状况CCTV专项调查，完成了总长6.6km，不同时期建造、不同管径混凝土管道的检测。结果表明，上海市排水管道的缺陷主要为接头损坏、渗漏、腐蚀，以及支管暗接与穿孔。流沙型土壤区域的接头损坏与渗漏情况比较严重。没有发现管道管材本身发生断裂、坍塌的。功能性缺限，主要是淤积与油垢。根据检测结果，本课题提出了具体的修复建议。课题研究成果为上海市排水管道的设计、施工与管理提供了重要参考依据。
