CCTV 检测技术在“控源截污”工程中的应用

贾永斌

（核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050000）

1 研究背景和意义

城市排水管道运行状况检测和评估是城市管理运营的重要内容之一，是及时发现排水管道安全隐患的有效措施。传统的探测排查只能够解决地表上的病害问题，对于管道内部的情况无法确认，通过管道检测可以有效地发现管道内部是否存在私接、错接、管道破损等病害，随着科技手段的发展，利用管道机器人对管道内部进行检测已经得到了广泛运用。

以往的排水管网管道缺陷检测时，作业人员只能通过目测法观察水位差或在无水情况下采用反光镜法观测管道内部情况，通过疏通车冲洗来判断管道运行情况。以往传统检测的方式方法，不仅不能直接检测出管网结构性缺陷，而且功能性缺陷也不能直接反应出来，尽管管道中确实存在缺陷，但是检测信息也不能具体表现出来，以至于最后想要修复的时候，也只能通过开挖解决这种修复方式。而管道检测机器人检测技术的出现，已经成为现在用于排水管网检测过程中，非常有效的技术之一，此项技术不仅能具体判断出管道中破裂、脱节、支管暗接、变形、渗漏、结垢、障碍物位置等缺陷，最大的优势是，绝大部分排水管道都适用自如，相对于传统检测技术而言，具有安全性高、图像清晰、视频资料可重复观看等优点，为城市排水管网管理提供了有力依据，并且可为非开挖修复的实现提供技术保障。

杨昊利用CCTV 检测技术进行管道养护、道路修复等工作分析，为城市排水管道建设及管理提供依据[1]；曹淑上对CCTV 检测技术用于新建排水管道竣工验收的技术可行性进行对比分析，并对重庆市部分新建排水管道竣工验收中引入CCTV 检测技术，检测结果作为缺陷修复和工程竣工验收依据的相关经验和实例[2]。谢昌仁通过CCTV 技术对比了四个不同国家或地区的排水管道评估标准，并结合泰州实际情况，制定了泰州市市政排水管道CCTV 检测评估标准[3]。但是，CCTV 检测技术在地下管线“控源截污”中的研究甚少。

2 数据获取

2.1 项目概括

无锡市某小区污水管线总长约5.21km，本工程主要是为查明地下管网雨污混接、分流不彻底，污水管道中存在的结构缺陷、功能缺陷、封堵管等问题。本工程采用疏通车 1 台，吸污泵 1 台，管道机器人（CCTV）1 台套，内窥摄像系统（QV）1 台套。

2.2 技术要求

2.2.1 管道检测

在进行管道检测前应先做疏通清洗，使管道内壁无污泥或杂物覆盖。

2.2.2 管道缺陷分类、名称、代码、等级及环向位置表示。

（1）结构性缺陷和功能性缺陷，名称、代码、等级和对应的分值见表1。

表1 缺陷等级分类表

（2）缺陷环向位置表示法

采用4 位阿拉伯数字按顺时针方向表示起止描述缺陷具体位置。

图1 缺陷时钟描述示意图

3 管道检测及数据后处理

3.1 管道检测

（1）清淤疏通

为检测时管道内的畅通以及管壁四周不能有淤泥或遮挡物，否则录制的视频影像内业判读。

图2 管道检测流程图

（2）封堵抽水

疏通结束后为了能够及时作业，管道内水位较高时需要对管道进行封堵，清除管道内的淤泥以及积水，一般的方法是采用充气橡胶气囊进行封堵。

（3）通风

检测前需要通风，一是为了防止井内有H2S、SO2、CO、可燃性气体等，二是防止疏通清洗时管道内产生的雾气导致拍摄影像不清晰。

（4）管道检测

小车放入井口后，线缆盘需要把线收紧，把电缆计数器归零，如果是连续管道，也可以设置成上一管道结束时的里程作为起点，保证录像的延续性。

根据需要控制录像的摄制、暂停、终止，必要时对管道情况进行拍照。在拍摄过程中，对管道进行适当的文本性标识说明。

（5）设备回收

检测结束后，对爬行车进行回收，回收装置有手动收线和电动收线装置，回收过程中注意保持速度以及小车在管道中的姿态，避免翻车。

表2 管段结构性缺陷等级评定对照表

表3 管段功能性缺陷等级评定对照表

图3 管道缺陷及属性

表4 检测结论

3.2 检测数据的后处理

3.2.1 管道结构性状况评估

（1）结构性缺陷F 计算公式。

式中：F 为管段结构性缺陷参数；Smax为管段损坏状况参数，管段结构性缺陷中损坏最严重处的分值；S 为管段损坏状况参数，按缺陷点数计算的平均分值[3]。

（2）管段结构性缺陷等级（见表2）

3.2.2 管道功能性状况评估

（1）管段功能性缺陷计算公式

式中：G 为管段功能性缺陷参数；Y（Ymax）为管段运行状况参数（Ymax为功能性缺陷中最严重处的分值；Y 为按缺陷点数计算的平均分值）。

续表4

（2）管段功能性缺陷等级（见表3）

3.2.3 管道缺陷图片汇总

根据检测影像数据进行缺陷判读整理，如图3 所示。

3.2.4 修复和养护建议

根据计算得出的管段修复和养护指数，依据判断标准，对不同级别（共4 级）给出对应的修复建议（不修复、应作修复计划、应尽快修复、应立即修复）和养护建议（没有需处理的缺陷、宜安排处理计划、应尽快处理、应立即处理）。

3.3 检测结论（见表4）

4 作业过程中难点分析及处理方法

4.1 关键难点

排水管网检测工程的难点主要在于两方面，一是在小区内道路或市政路上施工，容易造成交通拥堵且安全风险极大；二是管道基本运行多年，往往存在淤积严重、管道变形、存在大量垃圾、积水严重没过管口等情况。将这两方面问题解决好，机器人能够顺利在管道内爬行，检测工作就容易多了。另外，随着国家对环保的重视，工作现场产生的垃圾污物的处理和淤泥外运工作越来越困难。

4.2 解决办法

（1）为确保街道内车辆及人员的安全，保持道路通畅，采取分段临时封闭施工、上下班高峰期间停止施工检测和对特别繁忙路段夜间施工等措施，尽量保持道路通畅；打开的检查井用挡板或围栏进行围护，做好安全方面事项。

（2）对于管道内存在断墙等不能通过的管段，采取两头对接的检测方式检测。

（3）井口垃圾，用污水处理车现场固水分离，垃圾装袋，污水排回井内，避免现场污染。

（4）清出的淤泥用吸污车吸入车内水箱，全程封闭运至指定地点，避免撒漏。

5 结论

（1）通过CCTV 技术对无锡市某区域地下管线进行检测，该区域结构性缺陷总数量为73 处，其中缺陷等级Ⅰ级结构状况基本不受影响，但具有潜在变坏的可能总数为15 处；缺陷等级II 级具有变坏的趋势23 处；III、IV管线缺陷比较严重并存在重大缺陷数量分别为18、17处。

（2）管道功能性状况缺陷总数量为43 处，其中缺陷等级Ⅰ级有轻微影响，管道运行基本不受影响总数量11处；II 级管道过流有一定的受阻，运行受影响不大总数量为19 处；III 级管道过流受阻比较严重，运行受到明显影响总数量为13 处。

（3）管道运行多年难免会有缺陷，同时，污水管道破损渗漏对环境造成的污染也极为严重，通过地下管网检测可以有效的发现管道内部病害，为后续施工整改工作提供技术支持，提高居民幸福感，改善居住环境。