地下管道清淤技术在城市水环境治理中的应用
随着国家对城市管网建设的重视,各地加大对城市排水管网问题的整治力度。地下管道清淤技术的发展,对城市水环境治理尤为重要。本文以岳阳市湖滨区管道清淤工程为例,详细阐述常规项目管道清淤技术的应用。
1 淤积量检测
1.1 检测方法
根据现场勘察,并与项目相关管理部门沟通后,结合管道潜望镜(QV)法与量泥杆(斗)法,初步估算管网完善工程的淤积量。QV法利用可调节长度的手柄,将配有强力光源、高放大倍数的摄像头放入检查井内,工作人员在地面通过控制器调整灯光、摄像头焦距进行观察录像,检测距离可达40m,可显示管道内部淤积、缺陷(功能性与结构性)等状况,并以图片或录像形式储存检测成果。量泥杆(斗)法能粗略估算检测井和管道口处的淤积情况。
1.2 检测要求
1) QV法检测适用性较强,适用于新建排水管道,也适用于内部未清洗及声呐检测难以进行的管道。
2) QV法检测时,管内水位不宜过高,尽量不大于管径的1/2,当管内水位较高时,QV法仅检测内部有无大体积淤积存在,不作为缺陷定性识别的依据。
3)有下列情形之一的应中止检测:光源亮度过低,画面清晰度不够;镜头被污染,影响检测成像质量;管道充满雾气影响图像质量;恶劣天气状况影响;其他原因影响到图像质量。
1.3 检测步骤
打开井盖前,做好井盖周围的安全防护、交通路障指示牌和围挡,所有工具器械均放置于围挡内;须2人检测潜望镜,一人手持摄像头进行探底拍摄,另一人背负辅助设备,调整镜头位置,使画面保持在管道正中央,并在水平面上,调整灯光使拍摄画面清晰可见,调整焦距,旋转移动摄像头,由辅助人员详细判读、量测和记录检查过程中的各项状况,并填写排水管道检测现场记录表,所有资料均按内部管理标准存档。现场检测完毕后,由内业管理人员结合项目图纸资料复核检查数据。
1.4 淤积量计算
1.4.1 箱涵淤积量估算
1)使用量泥杆(斗)法测量检查井管口的淤积深度,使用QV法观察箱涵内部淤积情况,满足条件时分段估测箱涵内部淤积深度,用于求取两井间淤积深度的平均值。
2)根据各分段淤积深度平均值hi及各分段箱涵长度li,计算各分段纵截面面积Si,如图1所示:
图1 箱涵横截面
3)根据各分段纵截面面积及箱涵宽度bi,估算各分段淤积量Vi:
总清淤量V:
1.4.2 管道淤积量估算
1)使用量泥杆(斗)法测量检查井管口的淤积深度,使用QV法观察管道内部淤积情况,修正管口淤积深度,分别记录2个相邻井的淤积深度h1,h2(见图2)。
2)根据管口淤积深度hi和管道直径Di,估算淤积横断面面积Si:
3)根据各分段淤积横断面面积Si和管道长度Li,估算各分段淤积量Vi:
图2 管道横截面
总淤积量V:
1.5 特殊情况说明
测量L形杆、钢卷尺对检查井附近管底和管道端部的淤积情况时,先将L形杆或钢卷尺放置于淤积物表面与水层的交界面处,读数h1,再将L形杆或钢卷尺插入淤积物底部,读数h2,淤积厚度h=h2-h1。
当打不开井盖或井盖被掩埋时,无法测量相邻井淤积深度,可用间隔最近的井代替该井的淤积深度。
1.6
淤积量检测汇总(见表1)
2 管网封堵
在管段修复清淤施工中,须安全封堵管道。封堵前潜水员下井清掏井室内及管口的淤积、垃圾、石块等杂物后,再采用气囊封堵法、墙体封堵法进行封堵。
1)气囊封堵法封堵清洗段上下游的橡胶气囊,截断所有进水源,控制相应水位,降低气囊压力,提高作业安全性(见图3)。气囊封堵时,下囊位置一定要在清洗管段上下游井口的上、下口处,各封堵1个气囊,并且在施工管段两边增加不锈钢挡板墙支撑封堵气囊。封堵期间须专人看管,定时检查气囊压力表及管道内水位情况,若泄压应及时进行补压。
图3 气囊封堵法
表1 淤积量检测
表1 淤积量检测
2)墙体封堵法封堵的墙体材料一般选用普通砖和砌块,在大管道中采用砌块封堵速度更快、更安全,封堵管道的墙体厚度应按承受最大推力设置,砌墙时通常预先埋入1~2个短管,用于临时排水,降低上游水位,待墙体达到使用强度后再封闭预留管,然后先降水位、再拆墙体。封堵和拆除过程中做好安全防护工作,准备应急预案。
3 管道导流
导流施工前对导流井进行毒气检测,夜间设置警示灯和照明设施。严格按照有限空间作业要求下井施工,为减少对周边管道的影响,根据现场情况,如施工某段污水管道前,封堵本段起端检查井管口,然后在上游检查井内设置水泵和水带,向另一段污水管道导水。
管道封堵完毕后,管道内水位升高,须安排专人看管导水设备,当水量增加时,同步增加导水设备。
4 管网临排
当普通导流无法满足施工要求、地下水渗入量过大、原管道上下游水流量较大,需长时间封堵或施工时,应考虑使用临排,确保正常排污降水。
为保证检测时管线正常实施,须分段封堵管道,分段一般100~200m长,架设临时排水管线时,利用水泵将水抽到临时管线内排入下游井中,实现管内无水或少水的要求,便于检测管道(见图4)。
图4 封堵及临时排水
待检测管道内的水由水泵抽出倒入排水沟内,管道上游水使用水泵倒入下游管道或其他排水管道内。堵水措施根据施工段的管道分流及地面交通情况而定,选择合适的堵水地点进行一次性堵水,堵水点由专人看守,不断补气确保封堵器压力,采用气囊封堵器进行封堵。
5 管网清疏
管道清除堵塞从下游井施工,插入注射嘴,穿过或越过堵塞,随软管拉回喷机的力量清除堵塞材料,由于本地区地下管道淤积的含砂量大,根据淤积高度须多次穿过拉回,最终清理干净。根据操作方向及喷嘴的选择,制定以下施工标准。
5.1 从下游检查井开始施工
向下游检查井内放入软管及注射嘴,放入喷嘴时避免碰撞管道,选择反向式喷机的喷嘴,将喷嘴和软管插入封堵部位的正面,开启高压泵,须将喷嘴插入堵塞物,压力过高会破损管道表面。通过喷嘴的后向工作模式,喷嘴一直处于移动状态,避免损伤管壁,一旦注射嘴穿过堵塞物,须保持100~200mm/s的稳定回放率,保证注射过程产生的碎片通过软管和头部向操纵器方向牵拉,同时保持水压。
5.2 从上游检查井开始施工
如下游井无法放置喷嘴软管,须从上游入口或其他可能入口开始施工。将喷嘴和软管插入封堵部位的正面,开启高压泵。喷嘴工作时须一直处于移动状态,避免损伤管壁,应防止操作时产生的大体积、坚硬碎片流过下游检查井,进入污水系统,以免在下游地区发生堵塞。
5.3 管道清洗
1)高压清洗从下游井口开始施工,将喷嘴和软管放入管道内,避免损伤管道及工作井,打开泵之前,将喷头置于管道末端,使用特制喷头清除油脂沉积或树根。喷头须处于运动状态,当喷头处于水面下时,为使低压力喷射机器正常运行,须控制管道内的水流量。将喷头送入待清洗管道内,回拉过程中将管道内杂物冲洗到下游工作井中,并移除杂物。冲洗最佳效率为回倒速度控制在100~200mm/s时,喷射机器须配置相关控制单元以满足操作要求,当沉积物自重很大且数量较多时,可用真空抽吸机或空气清理装置进行移除,若造成下游管道二次堵塞,应进行人工清理。
2)吸污车吸污高压清洗管道时,由于管道下游已被封堵,无法正常排出清洗喷头水射流冲出的污水,所以须使用吸污车或泥浆泵抽运检查井内清洗出的污水等混合物,便于顺畅排出高压喷头清洗出的泥砂。将清理出的淤泥、垃圾等淤积物装入编织袋,运至指定地点。
5.4 管道特殊清理及井室清理
人工清掏、装袋弃运吸污车吸污后余留的垃圾、砂石等,吸污车及清洗车不能清出的,须采用铰机人工清理的方法,并进行人工清掏装袋弃运。硬质沉积、水泥硬结、其他障碍物等应根据实际情况,采用人工清理、铣刀机器人清理等方法。
6 管道异物清除
1) CCTV检测可使用专业的高压水疏通枪清除树根侵入造成的淤堵,处理后再使用局部树脂进行固化修复。因塑料管道严重变形造成的淤堵应依据具体变形程度,制定新的施工方案。
2)铣刀机器人利用不同型号的铣刀,切除排水管道内的树根、水泥块、裸露钢筋网等,有效进行预处理。
7 淤泥外运
本项目淤泥主要来源于排水管道,现场通过高压冲洗和其他清淤方式,稀释上游淤泥,冲洗至下游指定检查井,通过人工清掏和机械抓泥车(或吸污车)联合作业的方式,沥干井内的垃圾、淤泥、杂物后装入渣土车,运输过程中严格遵守当地规定,做好环境保护措施。
8 结语
黑臭水体治理与人民自身利益息息相关,任重道远。“黑臭在水里,根源在岸上,关键在排口,核心在管网”,积极发展管道清淤技术,做好外部治理,是城市水环境优化的必经之路。
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