地下管道清淤技术在城市水环境治理中的应用

作者:陈逸 石立国 周亚超 李川
单位:中国建筑第二工程局有限公司
摘要:以岳阳水环境治理项目为依托,检测并计算箱涵和管道淤积量后,封堵管网,进行管道导流和管网临排,分别介绍从下游和上游检查井开始施工的方法,采用高压清洗、吸污车吸污进行管道清疏。管道中的异物通过CCTV检测法进行检测,使用铣刀机器人进行处理,解决地下管道清淤时难探测、难封堵、难修复的难题。工程实践表明,清淤效果良好,取得较好的经济和社会效益。
关键词:地下工程管道清淤水治理检测
作者简介:陈逸,工程师,E-mail:BIMchenyi@foxmail.com。
基金:中建二局科技研发课题:水环境综合治理技术研究与应用(180001)。 -页码-:16-19

  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

  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

  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

  图3 气囊封堵法  

   

    

  表1 淤积量检测 

   

   

  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

  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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[4] 柯友青,纪广,钟骏华,等.真空负压截污系统在顺德老城区的应用研究[J].施工技术,2020,49(13):94-97.
[5] 柯友青,潘明媚,易聪.顺德区红岗涌黑臭水体生态修复技术应用研究[J].施工技术,2020,49(13):102-105.
Application of Underground Pipelines' Silt-removal Technology to the Treatment of Urban Water Environment
CHEN Yi SHI Liguo ZHOU Yachao LI Chuan
(China Construction Second Engineering Bureau Co.,Ltd.)
Abstract: Based on the project of Yueyang treatment of water environment,after testing and calculating the amount of silt in box culverts and pipelines,the network of pipes is blocked,water in pipelines flows back and the network of pipes is temporarily arranged. At the same time,the construction starting respectively from the downstream and upstream in the wells of inspection. The method of cleaning with high pressure is applied. The means of dredging sewage for cleaning trucks are also employed. After testing the strange matter by using the method of CCTV detection,the milling robot is used to solve the difficult problem of detecting,blocking and repairing while removing silt in underground pipelines.Engineering practice shows that the dredging effect is good,the economic and social benefits is achieved.
Keywords: underground engineering; pipes; dredging; water treatment; detection
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