摘要:近几年以来,随着城市化进程逐渐加快,城市人口越来越多,也就对市政工程的质量提出了更高的要求。城市排水管道普遍存在各种病害和缺陷问题,直接影响了排水系统功能的正常发挥,影响着人们的生活质量,因此,非常有必要加强对管网的检测与修复工作。笔者结合多年工作经验,以南宁市南湖汇水区为案例,深入分析城市排水管道结构性缺陷,并针对性的提出应对策略和措施,希望给相关专业人员提供借鉴与参考。
关键词:城市;排水管道;结构性缺陷;应对策略
1城市排水管道结构性缺陷成因
1.1施工质量缺陷
⑴沟槽回填质量。首要不足就在于使用杂填土而不是良性土或粗砂分层回填管道沟渠,杂填土回填施工无法满足管道沟渠的回填土密实度要求,这意味着管道两侧是没有抗荷载能力。那么这将所有的荷载都转到管顶,容易出现管道的变形破裂。因为密实度没达到要求会造成软土高压缩性,管道可能发生纵向垂直变形。对于用来掩埋塑料管材的沟渠来说,一旦出现上述问题,它所造成的后果比混凝土管要更加严重。
⑵管道基础处理质量。不合理的管道基础处理同样会造成管道结构性缺陷。就拿南湖汇水区来说,经过检测结果表明95处管道错口中有70处是砼管的基础,17处管道脱节中有14处是砼管基础。由于混凝土管道管节短,管道接口复杂,混凝土管道的抗不均匀沉降质量低。
1.2管材质量缺陷
刚度和柔度不同的管材都有其优点和缺点,刚度不够,管材抗荷能力差,容易变形,柔度不够,管材可能变形的扰度低,因此在进行管材选择时一定要综合这两个功能。而如今市面上多样的管材类型,导致管材选择的难度提高。就拿以HDPE为例的化学管材来说,这种管材耗费成本高,存在多样化选择但是质量不定,来自于石化原料的HDPE等塑料管材的价格与石油价格密切相关。因为为了最大化获取利润,一些工厂加入塑料或者是提高碳酸钙含量来提升管材的环刚度,但是这也损害了它们的质量和使用期限。另一些厂家为了获取利润,使用钢塑复合结构(如:钢带增强管、塑钢缠绕管、钢塑复合管、中空壁塑钢缠绕管等)来生产管材。这些管材的缺陷在于不适用于南方区域,由于南方区域地下水位高,地下水很有可能加剧管材的腐蚀,破坏管道结构,一旦地下水接触到了钢带与母材中的缝隙,因此厂家所说的能使用五十年承诺也有待考证。传统钢筋混凝土管道的市场质量也不容乐观,由于砼管便宜,利润少,生产大厂家纷纷转向其他的领域。现存的只剩一些山寨小厂,这些厂家的产品质量良莠不齐,使用中容易开裂。
1.3管网资产维护管理困难
在对排水管道的排查过程中,还存在一些管道被其他物侵入的现象。例如一些排水暗管从管道侧壁非法接入,损害了管道结构,电缆从管道内部穿越、排水管道被拖管破坏、自来水管横穿排水管。这些侵入现象不但会减弱排水管道的原本功能,还会产生安全问题。因为排水管网位于地下,不容易进行排查。当它们遭到破坏,并不会像电缆、自来水管或者是燃气管被破坏时立即产生严重的后果,其后果通常需要经过几天或者是下暴雨时才能被发现。并且这些现象在管道水位低时容易发现,但是碰上管道水位高时就难以发现。只有借助CCTV检测,也就是管道闭路电视检测系统,问题才可以被察觉,这其实提高了对管道进行维护的成本和难度。
2城市排水管道结构性缺陷应对策略
2.1严控施工质量和验收环节
排水管道作为一项隐蔽而重要的项目。其施工需要通过阶段性检验来严格控制质量,包括管道质量、沟槽开挖放样、管道基础处理、管道安装与连接、沟槽回填五个方面。
第一个阶段是管道质量,在这一阶段管道的选取一定要选择那些品质好的大厂产品,选择的管道要有各种质量合格证明。一般采取抽检的方法对管道进行质量检查,除了这个方法还可以使管道质量管理形成一项制度。比如可以让相关政府部门进行牵头,设立一个关于管道生产厂家产品质量的数据库,这样可以将那些不合格的产品排除在外。
第二个阶段是沟槽开挖和放线。在管道安装之前,需要先对沟渠各方面的信息包括宽度、高度、线型等进行检查,再三确认没有问题之后再进行安装。
第三个阶段是管道基础处理。现场监理需要对管道基础的承载力进行严格检验,避免由于承载力低下而出现问题,像错口、脱节等结构性问题的产生原因就在于管道承载缺陷。
第四个阶段是管道安装与连接。管道的选取和检验只是基础,只有管道安装和连接时顺利完成才能最终避免问题发生。
在这一阶段是有几个方面需要注意,首先混凝土管道承插或企口连接时必须安装橡胶圈,最好采取遇水膨胀橡胶圈。混凝土管道最好使用管枕辅以砂石为基础,这种结合可以形成一种半刚性基础,避免南方地区常出现的管节脱节以及错口等问题。
最后一个阶段是沟槽回填。从管底基础部位到管顶以上0.5m范围要使用良性土或粗砂按规范分层对称回填,施工中需使用人工辅以小型机械分层夯实。工厂完成但未正式使用前,最好对管道进行一个全线检测,检测报告提交水务接管单位,经检验合格后才可以同意验收。
2.2采用智慧水务技术
对管网存在的缺漏进行检测能够有效地预防和控制病害,同时这也是对管网运行进行维护的一个关键要求,使用CCTV、潜望镜等设施对管道进行检测效果最好。但是考虑到城市的排水管分布范围广数量多,如果都使用这些设施会耗费巨大的人力和物力。所以可以采取抽样的方式,对管网中的关键部位使用上述方法检测,通过样本数的检测数据来推断总体的结果,进而达到对管网的一个大致的、准确的评测。一个合理的评价体系往往包括最大缺陷值、管道缺陷的长度平均值指标、点数平均值指标,要对这三部分进行综合考虑后才能进行评价。
管网出现破坏和衰退现象是不可避免的,但是这并不是一个一蹴而就的过程而是日积月累形成。如果能够及时发现这些问题,那么我们就可以避免这些小问题转换成大问题,避免量变变成质变。所以,可以利用智能技术和手段,使用智能机器人进行巡查检测。这样能够构建起一个智慧水务平台,达到对地下水道管网的全方面智能检测,能够迅速发现和应对各种管道问题[1]。
2.3运用排水管道非开挖修复新技术
就节省成本和保护环境来看,运用管道非开挖修复工艺是一种非常好的方法。根据《城镇排水管道非开挖修复技术规程》CJJ210-2014标准,管道非开挖修复技术包括十几种,现在市场上多见的管道非开挖修复技术包括6种方法,分别是:紫外光固化工艺、热塑成型工艺、管道垫衬工艺、螺旋缠绕工艺、管盾浇筑工艺、不锈钢快速锁法。
在这几种方法中,紫外光固化内衬修复受到了集中的关注。它具有自己的显著优势,受到了广泛推广。当管道结构不存在剧烈破坏的情况时,适用的方法是非开挖修复。而如果存在破裂、接口材料脱落缺陷情况,需要进行点修时,可以使用局部原位固化修复工艺及不锈钢快速锁修复工艺来修复。而这两种方法的适用情况也有所不同,当管径d<500时,使用局部原位固化修复技术;当管径d≥500时,使用不锈钢快速锁修复技术[2]。
2.4加大排水管道新产品研发力度
现在市场上有三种排水管材,包括钢筋混凝土管、化学管材、金属管材,这三种管材各自具有自己的优点和缺点。钢筋混凝土管有着高强度和刚度,抗荷载能力强,制造成本低、就地取材等优势,但也具有内壁粗糙、安装效率低、接头多、密封性差、运输困难、接口易破损等缺点;各类化学管材具有钢筋混凝土管所不具备的重量轻、韧性好、抗腐蚀能力强、安装方便、密封性好等优点,但是其成本高,市场上的产品质量良莠不齐;而金属管道如球墨铸铁管、钢管等管材的使用相对没有那么常见,多用于带压力的排水输送管道。我国地域广阔,南北地区各方面的情况不一样,所以要根据不同地区的情况选择合适的管材,而不能强制一刀切。
2.5变被动管理为主动管理
现在管道管理采取的策略就是:不去主动发现问题而是等待问题的出现。问题出现了就去解决问题,如果存在多个问题那就先解决严重的问题,这种管理方式和策略在早期技术不高的情况下是最适合当时的方法。而目前排查和检测技术的升级为主动全面地管理带来了可能,因此管道排查和检测要由过去的被动管理转向主动管理。
积极检测管道缺陷,先对管道进行一个初步的排查,了解管道缺陷大致的类型和发生规律,然后对一些可能或已经发生过危害的管道进行重点防护,针对不同的问题采取不同的措施。总而言之,要采取主动的措施进行管理而不是一味进行补救。
结语
综上所述,城市排水管道对于城市生活至关重要,但是城市排水管道可能发生各种危害和缺陷,这会影响排水系统的运行,因此相关政府部门需要加强对排水管道的监测和修复。为了满足人们对美好生活条件的向往,相关的管理部门要变被动管理为主动管理,严格控制施工质量和验收环节,从根本上提升排水管道的施工质量。此外,还要积极运用排水管道非开挖修复新技术、加大排水管道新产品研发力度,从整体上保证城市排水管道的顺利运行。
参考文献
[1]朱光召.城市排水管道检测机器人研究与开发[D].沈阳工业大学,2017.
[2]林锋.城市排水管道非开挖修复技术分析[J].价值工程,2018,37(23):166-167.