CCTV檢測法在地下排水管道的應用與探討(卞坤)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CCTV檢測法在地下排水管道的應用與探討(卞坤)CCTV檢測法在地下排水管道的應用與探討(卞坤)CCTV檢測法在地下排水管道的應用與探討李永錄，卞坤中冶建筑研究總院，北京，100088【摘要】 排水管道是城市重要的基礎設施之一，隨著社會經濟的迅速發(fā)展，城市中的排水管道系統(tǒng)日趨完善，已經取得了令人矚目的成就并帶來了巨大的社會效益，同時我們也看到，很多管道老化嚴重，帶病作業(yè)，往往要到道路積水或路面塌陷后才知道，直接威脅到了附近的建（構）筑物的安全，污染土質和地下水，影響污水處理廠的正常運行，造成了很大社會影

2、響。開展對排水管道的檢測，及時掌握管道結構和功能安全程度，運用科學手段指導養(yǎng)護維修工作，已是當務之急。管道CCTV檢測是目前國際上用于管道狀況檢測最為先進和有效的手段，這種檢測方法的推廣具有重要的意義?！娟P鍵詞】 排水管道；科學手段； CCTV檢測前言排水管道是城市重要的基礎設施之一，隨著社會經濟的迅速發(fā)展，城市中的排水管道系統(tǒng)日趨完善，已經取得了令人矚目的成就并帶來了巨大的社會效益，同時我們也注意到，很多管道老化嚴重，帶病作業(yè)，由此帶來的隱患對人民生活質量及人民生民安全的影響是巨大的，開展對排水管道的檢測，及時掌握管道結構和功能安全程度，運用科學手段指導養(yǎng)護維修工作，已是當務之急。排水管道由

3、于其處于地下，具有隱蔽性，不便進行人工檢測，加之人們長期以來對地下管道的輕視現象比較嚴重，城市出現排水管道故障的概率非常高。管道電視檢測法在國外稱管道CCTV（Closed Circuit Television）檢測，是目前國際上用于管道狀況檢測最為先進和有效的手段。20世紀90年代中，西方管道的電視和聲納檢測技術被上海的學者介紹進來，引起了排水行業(yè)同仁的廣泛注意，CCTV管道檢測技術與傳統(tǒng)的管道檢測技術相比，安全性高，圖像清晰，直觀并可反復播放供業(yè)內人士研究的特點，為管道修理方案的科學決策提供了有力的幫助。本文就CCTV管道檢測的基本方法和評估手段等方面進行闡述，結合自身的工程實踐做出一些總

4、結。1 城市地下排水管道CCTV檢測的方法及評估手段排水管道檢測已有很長的歷史，傳統(tǒng)的管道檢測方法有很多，伴隨著科技的不斷進步，對排水管道的檢測方法也由以前的潛水員探摸等原始的方法，逐漸向先進的閉路電視檢測法過渡管道,既CCTV檢測系統(tǒng)。1.1 CCTV檢測的基本方法排水管道電視檢測是采用一個閉路電視系統(tǒng)（Closed Circuit Television），通過控制在管道內行走的機器人攝像頭遠程采集圖像，并通過有線傳輸方式，把圖像進行顯示和記錄的集成系統(tǒng)。管道CCTV電視檢測系統(tǒng)是由三部分組成：主控器、操縱線纜架、帶攝像鏡頭的“機器人”爬行器。主控器可安裝在汽車上，操作員通過主控器控制“爬行

5、器”在管道內前進速度和方向，并控制攝像頭將管道內部的視頻圖象通過線纜傳輸到主控器顯示屏上，操作員可實時的監(jiān)測管道內部狀況，同時將原始圖象記錄存儲下來，做進一步的分析。當完成CCTV的外業(yè)工作后，根據檢測的錄象資料進行管道缺陷的編碼和抓取缺陷圖片，以及檢測報告的編寫，并根據用戶的要求對CCTV影像資料進行處理，提供錄象帶或者光盤存檔，指導未來的管道修復工作。1.2 CCTV管道檢測的步驟及注意事項CCTV檢測的基本步驟如下：收集資料現場勘察-編制檢測方案-清洗疏堵排水-用CCTV檢測系統(tǒng)進行檢測并采集影像資料-總結數據，出檢測報告-驗收數據準確度-提交評估報告。（1）管道檢測前搜集的資料如下：a

6、)該管線平面圖。b)該管道竣工圖等技術資料。c)已有該管道的檢測資料。（2）現場勘察資料如下：a) 察看該管道周圍地理、地貌、交通和管道分布情況。b) 開井目視水位、積泥深度及水流。c) 核對資料中的管位、管徑、管材。（3）確定檢測技術方案：a) 明確檢測的目的、范圍、期限。b) 針對已有資料認真分析確定檢測技術方案包括: 管道如何封堵；管道清洗的方法；對已存在的問題如何解決；制定安全措施等（4）管道竣工驗收檢測前技術要求：a) 應將管道進行嚴密性試驗，并向檢測人員出示該管道的閉氣或閉水的試驗記錄。b) 檢測前應確保管道內積水不超過管徑的5%。c) 檢測開始前必須進行疏通、清洗、通風及有毒有害

7、氣體檢測。（5）管道修復檢測前技術要求：a)首先應將需檢測的該管道進行沖洗工序。b)檢測前應確保該管道內積水不能超過管徑的15%，如有支管流水應先將其堵住，確保機車所攝錄的影像資料清晰，檢測準確。c)檢測開始前必須進行疏通、清洗、通風及有毒有害氣體檢測。1.3 如何對CCTV檢測結果進行評估1.3.1管道缺陷的類別和缺陷等級的劃分1.3.1.1管道缺陷等級按下表規(guī)定分類 缺陷等級分類表等級1234結構缺陷程度輕微缺陷中等缺陷嚴重缺陷重大缺陷功能缺陷程度輕微缺陷中等缺陷嚴重缺陷/1.3.1.2結構性缺陷的名稱、代碼和等級數應符合下表規(guī)定結構性缺陷的代碼、類型和等級數缺陷名稱代碼缺陷定義等級數量破

8、裂PL管道的外部壓力超過自身的承受力致使管材發(fā)生破裂。其形式有縱向、環(huán)向和復合三種。4變形BX管道的原樣被改變（一般適用于柔性管）。變形比率q=（最大變形內徑-原內徑）÷原內徑*100%3錯位CW兩根管道的套口接頭偏離，未處于管道的正確位置。鄰近的管道看似“半月形”。4脫節(jié)TJ由于沉降，兩根管道的套口接頭未充分推進或接口脫離。鄰近的管道看似“全月形”。4滲漏SL來源于地下的（按照不同的季節(jié)）或來自于鄰近漏水管的水從管壁、接口及檢查井壁流出。4腐蝕FS管道內壁受到有害物質的腐蝕或管道內壁受到磨損。管道標準水位上部的腐蝕來自于排水管道中的硫化氫所造成的腐蝕。管道底部的腐蝕是由于水的影響。

9、3膠圈脫落JQ接口材質，如橡膠圈、瀝青、水泥等類似的材料進入管道。懸掛在管道底部的橡膠圈會造成運行方面的重大問題。3支管暗接AJ支管未通過檢查井直接側向接入主管。該方式須得到政府有關部門批準，未批準的定為4級。4異物侵入QR非自身管道附屬設施的物體穿透管壁進入管內。31.3.1.3 功能性缺陷的名稱、代碼和等級數應符合下表的規(guī)定功能性缺陷的代碼、類型和等級數缺陷名稱代碼缺陷定義等級數量沉積CJ管道內的油脂、有機物或水泥漿等沉淀物減少了橫截面面積。有軟質和硬質兩種。3結垢JG由于含鐵或石灰質的水長時間沉積于管道表面，形成硬質或軟質結垢。3障礙物ZW管道內堅硬的雜物，如石頭、柴枝、樹枝、遺棄的工具

10、、破損管道的碎片等。3樹根SG單根樹根或是樹根群自然生長進入管道。3積水JS管道沉降形成水洼，水處停滯狀態(tài)。按實際水深占管道內徑的百分比記入檢測記錄表。百分比封堵FD殘留在管道內的封堵材料。3浮渣FZ管道內水面上的漂浮物。該缺陷須記入檢測記錄表，但不參與MI計算。31.3.1.4.管道特殊結構及附屬物名稱和代碼應符合下表規(guī)定特殊結構及附屬物代碼和類型名稱代碼定義修復XF檢測前已修理的位置。變徑BJ兩檢查井之間不同直徑管道相接處。雨水檢查井Y雨水管道上連接其它管道以及供維護工人檢查、清通和出入管道的構筑物。污水（合流）檢查井W污水或合流管道上連接其它管道以及供維護工人檢查、清通和出入管道的構筑物

11、。暗井MJ用于管道連接，有井室而無井筒的暗埋構筑物井蓋埋沒JM檢查井蓋被埋沒雨水口YF置于路邊，用于收集地面雨水的設施。1.3.1.5. 操作狀態(tài)名稱和代碼應符合下表的規(guī)定。操作狀態(tài)代碼和類型名稱代碼編號定義缺陷開始及編號KS××縱向缺陷長度大于1米時的缺陷開始位置，其編號應與結束時編號對應。缺陷結束及編號JS××縱向缺陷長度大于1米時的缺陷結束位置，其編號應與開始時編號對應。入水RSCCTV攝影鏡頭部分或全部被水淹。中止ZZ在兩檢查井之間進行檢測時，由于各種原因造成檢測中止。1.3.2 對結構性狀況的評估評估方法1.3.2.1結構性缺陷參數F按公式（1

12、.3.2.1-1）或（1.3.2.1-2）計算。當S40時，F = 0.25×S （1.3.2.1-1）當S40時，F = 10 （1.3.2.1-2）式中損壞狀況系數S按公式（3.2.1-3）計算。 （1.3.2.1-3）式中 L被評估管道的總長度（m）； Li各缺陷處長度（m）或缺陷個數； Pi第i處缺陷權重，應查表1.3.2.1獲得； n1結構缺陷處總個數。表1.3.2.1 結構性缺陷等級權重 缺陷等級計量單位1 2 3 4PL破裂BX變形CW錯位TJ脫節(jié)SL滲漏FS腐蝕JQ 膠圈脫落AJ支管暗接QR異物侵入0.20 1.00 4.00 12.000.10 0.50 2.00

13、0.15 0.75 3.00 9.000.15 0.75 3.00 9.000.15 0.75 3.00 9.000.15 4.75 9.00 0.05 0.25 1.00 0.25 1.00 9.00 12.000.75 3.00 9.00 個（環(huán)向）或米（縱向）個（環(huán)向）或米（縱向）個個個或米米個個個1.3.2.2. 地區(qū)重要性參數K應符合表1.3.2.2的規(guī)定。表1.3.2.2 地區(qū)重要性參數KK 值適用范圍10中心商業(yè)及旅游區(qū)域6交通干道和其它商業(yè)區(qū)域。3其它行車道路0所有其它區(qū)域或F4時1.3.2.3 根據管道的口徑，按下列規(guī)定確定管道重要性參數 E：E=10 管道直徑1500E=6

14、 管道直徑在1000及1500之間E=3 管道直徑在600及1000之間E=0 管道直徑600或F41.3.2.4. 按照排入污水管道的污水是否經過化糞池或隔柵，按表3.2.3的規(guī)定確定影響參數T值。表1.3.2.4 用戶的化糞池影響參數T化糞影響有化糞池無化糞池T值0101.3.2.5. 管道修復指數按公式（1.3.2.2）計算。RI=0.7×F +0.1×K +0.05×E+0.15×T （1.3.2.2）1.3.2.6. 依據RI值的大小按表1.3.2.4的規(guī)定進行等級確定和結構狀況評價，并提出管道修復的建議。表1.3.2.4 管道結構性狀況評定和

15、修復建議修復指數RI44RI7RI7等級一級二級三級結構狀況總體評價無或有少量管道損壞，結構狀況總體較好，可對損壞管道作點狀修理或不修復。有較多管道損壞，結構狀況總體一般，對損壞管道可作點狀修理或缺陷管段整體修復。大部份管道已損壞，結構狀總值總體較差，可作更新改造。管段修復方案點狀修理或不修復點狀修理或缺陷管段整體修復。整段緊急修復或翻新1.3.3 對功能性狀況的評估方法1.3.3.1 功能性缺陷參數G按公式（1.3.3.1-1）或（1.3.3.1-2）計算。當Y40時，G = 0.25×Y （1.3.3.1-1）當Y40時，G = 10 （1.3.3.1-2）式中運行狀況系數Y按公

16、式（4.3.1-3）計算： （1.3.3.1-3）式中 L-被評估管道的總長度（m）； Li各缺陷處長度（m）或缺陷個數； Pi第i處缺陷權重應查表3.3.1獲得； n2功能缺陷處總個數。表1.3.3.1 功能性缺陷權重缺陷代碼、名稱缺陷等級計量單位1 2 3 CJ沉積JG結垢ZW障礙物SG樹根JS積水FD封堵FZ 浮渣0.05 0.25 1.00 0.15 0.75 3.00 0.00 3.00 6.00 0.15 0.75 3.00 0.01 0.05 0.20 0.50 3.00 6.00不參與MI評估計算米個（環(huán)向）或米（縱向）個個（接口）米個米1.3.3.2確定地區(qū)重要性參數K應符合

17、表1.3.3.2的規(guī)定。表1.3.3.2 地區(qū)重要性參數KK 值適用范圍10中心商業(yè)及旅游區(qū)域6交通干道和其它商業(yè)區(qū)域。3其它行車道路0所有其它區(qū)域或G4時1.3.3.3 確定管道重要性參數 E應符合上述規(guī)定。1.3.3.4 管道養(yǎng)護指數按公式（1.3.3.2）計算。MI=0.8×G +0.15×K +0.05×E （1.3.3.2）1.3.3.5 依據MI值的大小按表1.3.3.3的規(guī)定進行等級確定和功能狀況評價，并提出管道養(yǎng)護的建議。表1.3.3.3 管道功能性狀況評定和養(yǎng)護建議養(yǎng)護指數MI44MI7MI7等級一級二級三級功能狀況總體評價等級無或有少量管道局部

18、超過允許淤積標準，功能狀況總體較好。 有較多管道超過允許淤積標準，功能狀況總體一般。大部份管道超過允許淤積標準，功能狀況總體較差。養(yǎng)護方式不養(yǎng)護或局部養(yǎng)護局部養(yǎng)護整體養(yǎng)護1.4缺陷位置的表示方法 CCTV影像在視覺上呈現圓狀，在這個圓狀的平面內可以清楚的看到管道的各種缺陷，因此采用時鐘表示法可以準確的表示缺陷的位置和大小，時鐘表示法按順時針讀取缺陷所對應的時間范圍。2 對CCTV檢測設備的基本參數要求CCTV檢測設備檢測結果的精確性由很多因素控制，其中最重要的就是控制指標就是儀器本身的檢測精度。對于CCTV設備本身參數的基本要求，經過大量的工程實踐，分析之后認為CCTV檢測設備必須滿足以下條件

19、：（1）CCTV顯示器顯示自動更新從電纜校準點到攝像頭聚焦點之間的距離記錄，以米為單位精確到0.1米。測量電纜長度的精度必須達到±1%，或者最大誤差不能超過0.3米。（2）攝像頭高度可自由調整；爬行器的車輪直徑大小或者軸間距可根據被檢測管道的大小進行更換或調整；燈光強度能調節(jié)。（3）閉路電視檢測系統(tǒng)的技術要求符合下表的規(guī)定。項 目技 術 指 標成像單元CCD或者攝像管分辨率CCD35萬像素，攝像管400 TVL靈敏度（最低感光度）3勒克斯（lux）視角45度圖像變形±5%監(jiān)視器200mm（對角線）真彩色燈光1500坎德拉（cd）（4）檢測設備結構堅固，密封良好，能在-10C

20、至+50C的氣溫條件下和潮濕的環(huán)境中正常工作，宜配有防爆系統(tǒng)和防水系統(tǒng)。（5）檢測設備須具備距離計數功能，電纜計數測量儀最低計量單位為0.1m，精度誤差不大于0.3m或±1%。（6）電纜長度120米時，爬行器的爬坡能力應大于5度。（7）檢測設備符合現行的國家標準爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備GB3836的有關規(guī)定。3 CCTV檢測在實際工作中遇到的一些問題和思考在東莞及上海的管道檢測工作中，筆者發(fā)現，盡管先進施工質量和管道設計水平相比過去有了很大的提高，但是大部分地下管道施工完成后存在的問題依然嚴峻，存在重大的安全隱患和功能隱患，普遍存在滲漏，破裂，等問題。 東莞市某管道滲漏處照片 東莞某

21、管道破裂處照片這些問題如果用傳統(tǒng)的方法來進行檢測，很難有效率的進行確定。它們有的會直接中斷排水管網的正常運行，有的會影響管網的管道結構或排水功能形成潛在的危害，它們很可能造成排水設施建設或維護投資的巨大浪費，降低污水處理廠作用和工效?；旖拥奈鬯艿缹⑽廴窘蛹暗叵滤Y源，造成城市投資環(huán)境及居住生活環(huán)境的惡劣。CCTV檢測技術是近年來新引進的技術，雖然此項檢測技術先進，但是就筆者使用過的兩臺儀器（分別為韓國和德國制造）來看，雖然兩臺儀器在外觀及性能參數上不同，但是在檢測工作中遇到了一些共同的問題：（1）爬行器的輪胎抓地力普遍不足，當進入淤泥較多或瀝青的管道進行檢測時，爬行器行動比較困難，嚴重影響

22、檢測進度。筆者認為應加強輪胎的抓地力或改進爬行器的制動方式。（2）當進入野外，河道兩旁等惡劣檢測環(huán)境時，車輛無法駛入檢測地點，儀器的運輸成為主要問題，因管道檢測環(huán)境因素所致，相關的運輸配套設施應不齊全。（3）爬行器尾線普遍磨損嚴重，雖然德國儀器配帶滑輪組，一定程度上減少了線與井壁的摩擦，但是有線自身重力所致，在管道中拖沓所造成的磨損不容忽視，極有可能引發(fā)障礙，中斷檢測過程。4 結語排水管道的檢測工作在我國仍處于在起步階段，但是隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，國家對污水處理項目的投資力度不斷的加大，排水管網的管理維護也得到了應有的重視，建設部及不少城市和地方還相繼出臺了相應的政策與法規(guī)。這表明了我國

23、各級政府已經充分地認識到排水管網管理和維護的重要性，排水管道檢測和維護有著巨大的市場前景和無限商業(yè)機。CCTV管道內窺檢測技術的運用，讓城市排水管網的管理和養(yǎng)護方法技術有了一個質的飛躍。該項技術與傳統(tǒng)的管道檢測技術相比，安全性高，圖像清晰，直觀并可反復播放供業(yè)內人士研究的特點，為管道修理方案的科學決策提供了有力的幫助，該項技術同時還可以應用到給水、煤氣管道和電力、電信套管的內部狀況檢測，以及搶險救災、考古等等不同的領域。隨著我國社會和經濟的進一步發(fā)展，社會將會對安全排水要求會越來越高，運用排水管道檢測技術，及時了解管道內部狀況，適時做出更切合實際的管道維護決策，提高社會和經濟效益，有著重要的意

24、義。參考文獻：1 李永錄等，工業(yè)企業(yè)防震減災工作指南，北京，冶金工業(yè)出版社.20052 區(qū)福邦，城市地下管線普查技術研究與應用，南京，東南大學出版社，1998CCTV test the application of underground drains and DiscussionLi Yonglu，Bian Kun(Central Research Institute of Building and Construction under the M.C.C, Beijing, 100088）Abstract: Drain Road, the city, one of critical infrastructure, with the rapid socio-economic development, urban drainage channels in the system is being perfected, has made remarkable achievements and brought great social benefits, and we also see Many aging pipelines serious, sick work, often into the