闭路电视系统检测在城镇排水工程竣工验收中的应用

　　摘要： 本文着重介绍了闭路电视系统(简称CCTV)在排水管道竣工验收中的应用， 阐述了目前国内普遍使用的管道检测技术，探讨了现有管道CCTV检测标准与竣工验收规范之间的差异。

　　关键词： 排水管道,管道检测技术,闭路电视系统检测技术

　　1 前言

　　排水管道是现代城市不可缺少的重要市政基础设施，是城市水污染防治和城市排涝的重要工程。由于历史原因，我国各城市的排水管道普遍存在着排水体系不完善、管道服务周期长的问题以及管网建设与运行管理脱节的现象;由于地下管网隐蔽性强的特点，城市排水管网中运行管理中因管道存在各种缺陷而影响管网正常运行的现象亦较为普遍，城市排水安全存在一定的隐患，除历史原因和一些客观因素产生的影响外，管道的运行状况不明和对新竣工管道质量控制手段的欠缺，也是一个重要的因素;管道检测技术的不断发展将有助于解决上述问题。

　　2 目前国内的管道检测技术

　　排水管道检测主要分为传统检测方法、现代检测技术两类;而现代检测技术则根据检测技术的工作原理和采用的检测设备，又分为管道外检测技术及管道内检测技术。

　　2.1 传统检测方法：主要有观察法、量泥斗检测法、反光镜法、潜水检查法;传统检测技术费用高，且受方法及技术手段的制约，存在一定的局限性，无法满足管道现状评估以及市政管网深化管理的要求。

　　2.2 现代检测技术：管道外检测技术有红外温度记录仪法、透地雷达法、撞击回声法、表面波光谱分析法等;管道内窥检测技术是采用闭路电视、声纳等设备和技术在管道内进行检测方法。

　　2.2.1 管道外检测技术

　　1 红外温度记录仪法是使用红外温度记录仪测量排水管道渗漏点与周边土壤的温度差，测定温度的变化并产生自动温度图像，这种方法可定性地探测管道的渗漏情况，不能查明孔隙尺寸。

　　2 探地雷达法是根据电磁波在地下传播过程中遇到不同的物体界面发生反射，以地下不同介质的介电常数差异为基础的物探方法。通过对反射波波形分析和数据处理，可检测管道的位置、埋深等信息。这种方法可用于测量混凝土管的层理、饱和水渗出的范围及管道基础，但其输出图像较为复杂，需要有丰富的经验才能进行准确的判断。

　　3 撞击回声法以重物或重锤撞击管壁后产生的应力波为媒介，通过对其反射波的分析，确定管道的结构和外部土壤的相关信息，这种方法通常用于检测大口径的排空的混凝土管道和砖砌管道。表面波光谱分析法使用辅助传感器和光谱分析仪检测管壁和土壤情况。

　　管道外检测技术都是通过仪器对排水管道缺陷的检测，对管道无损害，且避免了人工下井检查的危险，但检测内容单一、受环境影响大、不直观、数据分析需要有丰富的经验才能准确判断。

　　2.2.2 管道内窥检测技术是采用闭路电视、声纳等设备和技术在管道内进行探测的检测方法。

　　1 闭路电视检测系统(CCTV)

　　闭路电视系统(CCTV—Closed Circuit Television)是使用专用闭路电视系统采集图像，通过有线传输方式，进行影像显示和记录的系统。系统主要由三部分组成：主控制器、电缆盘、摄像爬行器(带摄像头和照明灯的自行式爬行器)。电缆盘将主控制器与管道内的摄像爬行器连接起来，作业人员通过主控器控制爬行器在管道内的前进速度、方向以及摄像头的摄像方向、镜头焦距、灯光亮度等，将管道内部影像通过电缆传输到主控制器显示屏上，作业人员可直观地监测管道内部状况，同时将原始影像数据记录并存储下来，以便做进一步的评估分析;适用管径Φ200～Φ2000mm。

　　闭路电视系统的主要优点：操作较为简便，可实时、连续记录图像，判断准确直观，且避免作业人员进入管道;不足之处在于无法对管道的水下部分状况进行检测，因此在检测前需采取措施临时将管道中的水位降低，对细微的裂隙检查时需要预清洗管道内壁。

　　2 管道声纳检测技术(Sonar)

　　声纳(Sonar —Sound navigation and ranging)系统采用声波反射技术通过接收水下物体的反射回波发现目标，利用发射脉冲和回波到达的时间差测算目标的距离，在计算机及专用软件系统的支持下对接收的反射声波信号进行自动处理，以测定检测目标的各种参量;声纳检测是利用管道声纳检测设备对管道内壁进行扫描，通过对管壁及管道内的水中物体探测和定位达到进行管道运行状况检测的目的。声纳系统可辨认并定位管道内部的沉积物、凝结物，同时对变形、破裂等缺陷进行判断，从而检测和鉴定管道的破损、淤积情况的一种检测方法;适用于因水充满度较高不宜进行CCTV检测的污水管道。这种方法无需排干排水管道即可对管道内部结构成像，可在管道不截流、不停水的运行状况下进行不断流检测，是排水管道内窥检测的一项有效补充手段。

　　但声纳系统仅能检测液面以下的管道状况，且不能检测管道一般的结构性问题，因此不适用于排水管道的竣工验收。

　　声纳检测可与闭路电视检测系统配合使用，即：声纳系统检测管道水面以下的部分，闭路电视系统检测管道水面以上的部分，从而实现不断流状态下对管道进行全面的检查，可以满足高流量大管径的管道不断流状态的检测要求。

　　3 潜望镜检测技术

　　管道潜望镜配备有强力光源，利用调节手柄长度将高放大倍数的摄像头放入窨井或管道中， 通过主控器调节摄像头和照明强度，获取清晰的影像资料，从而实现检测。操作人员可以从主控器的显示屏实时监测管道内部情况，判断管道内的缺陷状况。在管内条件理想的条件下，潜望镜的检测纵深可达80m，适用于管径为150～2000mm的管道。潜望镜检测技术的优点在于设备便携、操作简便、图像直观，检测效率高，但同CCTV检测一样，对管道内水面以下的状况无法检测，且对缺陷的位置只能进行概略定位，可以作为竣工验收阶段排水管道检测的补充手段。

　　目前，上述几种管道内检测技术在国内一些大中城市排水管道检测、市政管道数字化建设等方面得到了广泛的应用，并取得了良好效果。

　　3 CCTV检测系统在排水管道工程竣工验收阶段的应用

　　自2006年以来，广东省某市陆续建成截污主干管道800余公里，主要采用大开挖、钢板桩支护开挖、顶管、定向钻、沉管、桥管等施工工艺。为确保工程质量，保障污水排放的安全和排水管道的正常运行，该市政府主管部门引入CCTV检测技术，对质量监督部门抽检以外的管段进行全面检测，检测成果作为缺陷修复及工程竣工验收的依据。

　　3.1 工作流程

　　闭路电视检测系统(CCTV) 管道检测工作基本流程：①收集施工图纸等相关资料;②操作人员现场勘察;③编制检测实施方案;④采用管道封堵、高压冲洗、吸污排水等手段，降低管道内水位，清洗管壁;⑤实施CCTV检测;⑥出具检测报告;⑦施工单位修复缺陷;⑧CCTV复检。

　　3.2 CCTV检测内容

　　3.2.1管道CCTV检测执行标准：《广州市市政园林局公共排水管道电视、声纳和激光检测评估技术规程(试行)》。

　　3.2.2建设单位对CCTV检测的要求：①对管道进行全面录像、拍照;②检测管道变形、破裂、渗漏、腐蚀、错位、脱节、胶圈脱落、支管暗接、异物侵入等结构性缺陷以及沉积、结垢、障碍物、树根、积水、封堵、浮渣等功能性缺陷;③查找因排水系统或基建施工而找不到的检修井或去向不明管段;④管路淤积、排水不畅等原因的调查;⑤查找污水处理厂通过排水系统接受过多的不明渗入水或承水量不足的原因。

　　3.3 CCTV检测实施

　　CCTV现场检测由建设单位、检测单位、施工单位、监理单位参加，建设单位及监理单位对检测实施全过程监督，施工单位配合。对有疑问的部位要求检测单位重点确认，允许施工单位解释，最终判断由检测人员确定。检测过程中发现的缺陷，由检测单位当天向施工单位反馈。CCTV检测发现的缺陷主要有变形、破裂、渗漏、积水、封堵等，有少量支管暗接、积水等情况，为管道的修复及工程竣工验收提供了直接依据。

　　3.4 管道CCTV检测技术的不足

　　3.4.1 适用管径。一般来说，CCTV检测技术适用管径为Φ200～Φ2000mm。受爬行器自身规格的影响，一般小于Φ300mm的管段采用CCTV检测极为困难;而大于Φ1800mm的管段，由于摄像照明光线弥散，CCTV检测的影像资料已不太清晰，对操作人员的判断有直接影响。在实际操作中，对小于Φ300mm的管段采用潜望镜检测，对大于Φ1800mm的管段则采用人工摄像，取得了较好的效果。

　　3.4.2 管道降水和清洗。采用CCTV检测系统进行管道检测时，事先必须对管道进行降水和清洗，管内水位不大于管径的20%，管道内壁无泥土覆盖，以确保检测工作的正常进行。具体实施时，采用管道封堵、高压冲洗、吸污排水等手段降低管道内水位、清洗管壁，工作量大，费用高。小于Φ800mm的管道人工清理较为困难，一般采用高压冲洗方式，由于管道底部沙石冲洗不干净形成阻碍，导致摄像爬行器无法行走。满水的倒虹管降水困难，较难检测;口径稍大、积水较深的管道，摄像爬行器行走过程中镜头易沾有水沫、泥浆等影响图像质量。

　　3.4.3 管道内的作业环境。CCTV检测对管道内的作业环境要求没有雾气，否则将影响成像质量。南方地区冬天的地下管道内外温差较大，打开井盖后管道内易产生雾气，摄像爬行器放置到管内后镜头易冷凝结雾，从而影响CCTV检测效果。

　　3.4.4 较大口径管道的缺陷判断，特别是一级、二级变形，易出现误判，需要有丰富的经验才能准确判断。

　　4. CCTV检测标准与排水管道竣工验收规范之间的差异

　　排水管道的内窥检测作为一项较新的应用技术在国内的应用时间相对较短且不普遍，因此我国目前尚未出台国家标准或行业标准;在国内目前只有开展排水管道检测工作较早的上海市颁布了上海市地方标准—《排水管道电视和声纳检测评估技术规程》，广州市市政园林局则在2006年颁发实施《广州市市政园林局公共排水管道电视、声纳和激光检测评估技术规程(试行)》(以下统称《检测规程》)，两个规程中的缺陷定义和等级评定大体相同;上述规程的颁布和应用，为指引和规范排水管道的内窥检测工作起到了积极的作用;但由于《检测规程》更侧重于运行管道的状况评估，在工程实际应用中，《检测规程》的有关缺陷等级评定的部分内容与《给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)》(简称《给排水管道验收规范》)的相关要求存在一定的差异，个别缺陷定义不够严密;以《广州市市政园林局公共排水管道电视、声纳和激光检测评估技术规程(试行)》(简称《广州规程》)为例：

　　1、变形。《给排水管道验收规范》4.5.12条，“管道变形率应符合设计要求;设计无要求时，钢管或球墨铸铁管道变形率应不超过2%，化学建材管道变形率应不超过3%”。《广州规程》的规定，1级变形为变形小于管道直径的5%。二者之间有明显差别。

　　2、渗漏。《给排水管道验收规范》要求开槽施工、顶管、沉管及定向钻施工的管道无明显渗水现象。附录F.0.3，“湿渍：混凝土管道内壁，呈现明显色泽变化的潮湿斑;在通风条件下潮湿斑可消失，即蒸发量大于渗入量的状态。渗水：水从混凝土管道内壁渗出，在内壁可观察到明显的流挂柱水膜范围;通风条件下水膜也不会消失，即渗入量大于蒸发量的状态”;其中，湿渍现象是允许的。《广州规程》的规定，1级渗漏为：“在管壁上有明显的水印，但未见水流出。”而已通水或积水时间稍长的管道，检测时对湿渍和渗水二种情况较难进行区分，对于工程竣工验收阶段的缺陷修补没有明确的指导意义。

　　3、积水。除倒虹管、曲线顶管等设计原因或工艺因素外，在重力流排水管道内局部出现无法排出的积水的情况均为不正常的现象。其成因有二;一是由于管道内沉积、结垢、障碍物等功能性缺陷引发，这种积水可在通过管道养护、疏浚等手段得以改善或消除。另一种为结构性缺陷引起：如管道存在错位、沉降等施工质量的问题出现积水，此类型的积水必须采用工程性改造排除;《给排水管道验收规范》对各种施工工艺的管道内底高程控制较严格，并且要求“开槽施工的无压管道严禁倒坡，顶管的无压管道的管底坡度无明显反坡现象”。《广州规程》的规定，1级积水为水深/管径≤20%;且列入功能性缺陷，积水缺陷的判定欠严谨。积水的判定应在排除设计、工艺因素后，综合检测的实际情况，根据积水的成因区别对待，属施工质量的问题，应列入结构性缺陷，因功能性缺陷引发的则列入功能性缺陷。另外，《广州规程》中的标准过于宽松，对工程竣工验收阶段的缺陷修补没有指导意义。

　　4、腐蚀、错位、脱节、胶圈脱落、支管暗接、异物侵入等结构性缺陷以及沉积、结垢、障碍物、树根、浮渣等功能性缺陷适用于已通水管道的检测，对于竣工验收阶段来说，这些项目的标准过于宽松，对工程竣工验收阶段的缺陷修补没有指导意义。

　　5 结语

　　综上所述，CCTV检测技术在自动操作、数据处理、信号识别、评估技术方面较为先进，能安全、高效、高质量地完成检测任务，可以实时、直观、清晰检测出排水管道的内部缺陷，有效的弥补了常规验收手段的不足;大量的工程的实际应用表明：采用内窥检测技术对新建污水管网进行最终验收，可以有效地杜绝工程质量隐患，为管道的缺陷修复及工程竣工验收提供重要依据，但因管道检测实施过程中遇到的实际问题的情况较为复杂，检测设备的性能还有待进一步提高和改进，有关检测标准还需结合工程实施过程中遇到问题进一步修订、完善，并尽快出台相关的行业标准或地方标准，使CCTV检测在城镇排水工程竣工验收中的应用更加普及和规范。

　　参考文献

　　[1] 李田， 郑瑞东， 朱军. 排水管道检测技术的发展现状[J] . 中国给水排水， 2006 (2) :12-13.

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