1、第三届工程质量学术会议1CCTV 检测法在地下排水管道的应用与探讨李永录，卞坤中冶建筑研究总院，北京，100088【摘要】 排水管道是城市重要的基础设施之一，随着社会经济的迅速发展，城市中的排水管道系统日趋完善，已经取得了令人瞩目的成就并带来了巨大的社会效益，同时我们也看到，很多管道老化严重，带病作业，往往要到道路积水或路面塌陷后才知道，直接威胁到了附近的建（构）筑物的安全，污染土质和地下水，影响污水处理厂的正常运行，造成了很大社会影响。开展对排水管道的检测，及时掌握管道结构和功能安全程度，运用科学手段指导养护维修工作，已是当务之急。管道 CCTV 检测是目前国际上用于管道状况检测最为先进和有
2、效的手段，这种检测方法的推广具有重要的意义。【关键词】 排水管道；科学手段； CCTV 检测前言排水管道是城市重要的基础设施之一，随着社会经济的迅速发展，城市中的排水管道系统日趋完善，已经取得了令人瞩目的成就并带来了巨大的社会效益，同时我们也注意到，很多管道老化严重，带病作业，由此带来的隐患对人民生活质量及人民生民安全的影响是巨大的，开展对排水管道的检测，及时掌握管道结构和功能安全程度，运用科学手段指导养护维修工作，已是当务之急。排水管道由于其处于地下，具有隐蔽性，不便进行人工检测，加之人们长期以来对地下管道的轻视现象比较严重，城市出现排水管道故障的概率非常高。管道电视检测法在国外称管道 CC
3、TV（Closed Circuit Television）检测，是目前国际上用于管道状况检测最为先进和有效的手段。20 世纪 90 年代中，西方管道的电视和声纳检测技术被上海的学者介绍进来，引起了排水行业同仁的广泛注意，CCTV 管道检测技术与传统的管道检测技术相比，安全性高，图像清晰，直观并可反复播放供业内人士研究的特点，为管道修理方案的科学决策提供了有力的帮助。本文就 CCTV 管道检测的基本方法和评估手段等方面进行阐述，结合自身的工程实践做出一些总结。1 城市地下排水管道 CCTV 检测的方法及评估手段排水管道检测已有很长的历史，传统的管道检测方法有很多，伴随着科技的不断进步，对排水管道
4、的检测方法也由以前的潜水员探摸等原始的方法，逐渐向先进的闭路电视检测法过渡管道,既 CCTV 检测系统。1.1 CCTV 检测的基本方法排水管道电视检测是采用一个闭路电视系统（Closed Circuit Television） ，通过控制在管道内行走的机器人摄像头远程采集图像，并通过有线传输方式，把图像进行显示和记录的集成系统。管道 CCTV 电视检测系统是由三部分组成：主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的“机器人”爬行器。主控器可安装在汽车上，操作员通过主控器控制“爬行器”在管道内前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图象通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时的监测管道内部状况，同时
5、将原始图象记录存储下来，做进一步的分析。当完成 CCTV 的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的第三届工程质量学术会议2编码和抓取缺陷图片，以及检测报告的编写，并根据用户的要求对 CCTV 影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。1.2 CCTV 管道检测的步骤及注意事项CCTV 检测的基本步骤如下：收集资料现场勘察-编制检测方案-清洗疏堵排水-用 CCTV 检测系统进行检测并采集影像资料-总结数据，出检测报告-验收数据准确度-提交评估报告。（1）管道检测前搜集的资料如下：a)该管线平面图。b)该管道竣工图等技术资料。c)已有该管道的检测资料。（2）现场勘察资
6、料如下：a) 察看该管道周围地理、地貌、交通和管道分布情况。b) 开井目视水位、积泥深度及水流。c) 核对资料中的管位、管径、管材。（3）确定检测技术方案：a) 明确检测的目的、范围、期限。b) 针对已有资料认真分析确定检测技术方案包括:管道如何封堵；管道清洗的方法；对已存在的问题如何解决；制定安全措施等（4）管道竣工验收检测前技术要求：a) 应将管道进行严密性试验，并向检测人员出示该管道的闭气或闭水的试验记录。b) 检测前应确保管道内积水不超过管径的 5%。c) 检测开始前必须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。（5）管道修复检测前技术要求：a)首先应将需检测的该管道进行冲洗工序。b)检
7、测前应确保该管道内积水不能超过管径的 15%，如有支管流水应先将其堵住，确保机车所摄录的影像资料清晰，检测准确。c)检测开始前必须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。1.3 如何对 CCTV 检测结果进行评估1.3.1 管道缺陷的类别和缺陷等级的划分1.3.1.1 管道缺陷等级按下表规定分类 缺陷等级分类表等级 1 2 3 4结构缺陷程度 轻微缺陷 中等缺陷 严重缺陷 重大缺陷功能缺陷程度 轻微缺陷 中等缺陷 严重缺陷 /1.3.1.2 结构性缺陷的名称、代码和等级数应符合下表规定结构性缺陷的代码、类型和等级数缺陷名称 代码 缺陷定义 等级数量破裂 PL 管道的外部压力超过自身的承受力致使
8、管材发生破裂。其形式有纵向、环向和复合三种。 4变形 BX管道的原样被改变（一般适用于柔性管） 。变形比率 q=（最大变形内径-原内径）原内径*100%3第三届工程质量学术会议3错位 CW 两根管道的套口接头偏离，未处于管道的正确位置。邻近的管道看似“半月形” 。 4脱节 TJ 由于沉降，两根管道的套口接头未充分推进或接口脱离。邻近的管道看似“全月形” 。 4渗漏 SL 来源于地下的（按照不同的季节）或来自于邻近漏水管的水从管壁、接口及检查井壁流出。 4腐蚀 FS管道内壁受到有害物质的腐蚀或管道内壁受到磨损。管道标准水位上部的腐蚀来自于排水管道中的硫化氢所造成的腐蚀。管道底部的腐蚀是由于水的影
9、响。3胶圈脱落 JQ接口材质，如橡胶圈、沥青、水泥等类似的材料进入管道。悬挂在管道底部的橡胶圈会造成运行方面的重大问题。3支管暗接 AJ 支管未通过检查井直接侧向接入主管。该方式须得到政府有关部门批准，未批准的定为 4 级。 4异物侵入 QR 非自身管道附属设施的物体穿透管壁进入管内。 31.3.1.3 功能性缺陷的名称、代码和等级数应符合下表的规定功能性缺陷的代码、类型和等级数缺陷名称 代码 缺陷定义等级数量沉积 CJ 管道内的油脂、有机物或水泥浆等沉淀物减少了横截面面积。有软质和硬质两种。 3结垢 JG 由于含铁或石灰质的水长时间沉积于管道表面，形成硬质或软质结垢。 3障碍物 ZW 管道内
10、坚硬的杂物，如石头、柴枝、树枝、遗弃的工具、破损管道的碎片等。 3树根 SG 单根树根或是树根群自然生长进入管道。 3积水 JS 管道沉降形成水洼，水处停滞状态。按实际水深占管道内径的百分比记入检测记录表。 百分比封堵 FD 残留在管道内的封堵材料。 3浮渣 FZ 管道内水面上的漂浮物。该缺陷须记入检测记录表，但不参与 MI 计算。 31.3.1.4.管道特殊结构及附属物名称和代码应符合下表规定特殊结构及附属物代码和类型名称 代码 定义修复 XF 检测前已修理的位置。变径 BJ 两检查井之间不同直径管道相接处。雨水检查井 Y 雨水管道上连接其它管道以及供维护工人检查、清通和出入管道的构筑物。污
11、水（合流）检查 W 污水或合流管道上连接其它管道以及供维护工人第三届工程质量学术会议4井 检查、清通和出入管道的构筑物。暗井 MJ 用于管道连接，有井室而无井筒的暗埋构筑物井盖埋没 JM 检查井盖被埋没雨水口 YF 置于路边，用于收集地面雨水的设施。1.3.1.5. 操作状态名称和代码应符合下表的规定。操作状态代码和类型名称 代码编号 定义缺陷开始及编号 KS 纵向缺陷长度大于 1 米时的缺陷开始位置，其编号应与结束时编号对应。缺陷结束及编号 JS 纵向缺陷长度大于 1 米时的缺陷结束位置，其编号应与开始时编号对应。入水 RS CCTV 摄影镜头部分或全部被水淹。中止 ZZ 在两检查井之间进行
12、检测时，由于各种原因造成检测中止。1.3.2 对结构性状况的评估评估方法1.3.2.1 结构性缺陷参数 F 按公式（1.3.2.1-1）或（1.3.2.1-2）计算。当 S40 时，F = 0.25S （1.3.2.1-1）当 S40 时，F = 10 （1.3.2.1-2）式中损坏状况系数 S 按公式（3.2.1-3）计算。（1.3.2.1-3）式中 L被评估管道的总长度（m） ； Li各缺陷处长度（m）或缺陷个数；Pi第 i 处缺陷权重，应查表 1.3.2.1 获得；n1结构缺陷处总个数。表 1.3.2.1 结构性缺陷等级权重缺陷等级 1 2 3 4 计量单位PL 破裂BX 变形CW 错位
13、TJ 脱节SL 渗漏FS 腐蚀JQ 胶圈脱落AJ 支管暗接QR 异物侵入0.20 1.00 4.00 12.000.10 0.50 2.00 0.15 0.75 3.00 9.000.15 0.75 3.00 9.000.15 0.75 3.00 9.000.15 4.75 9.00 0.05 0.25 1.00 0.25 1.00 9.00 12.000.75 3.00 9.00 个（环向）或米（纵向）个（环向）或米（纵向）个个个或米米个个个1ii0nP第三届工程质量学术会议51.3.2.2. 地区重要性参数 K 应符合表 1.3.2.2 的规定。表 1.3.2.2 地区重要性参数 KK 值
14、 适用范围10 中心商业及旅游区域6 交通干道和其它商业区域。3 其它行车道路0 所有其它区域或 F4 时1.3.2.3 根据管道的口径，按下列规定确定管道重要性参数 E：E=10 管道直径1500E=6 管道直径在 1000及 1500之间E=3 管道直径在 600及 1000之间E=0 管道直径600或 F41.3.2.4. 按照排入污水管道的污水是否经过化粪池或隔栅，按表 3.2.3 的规定确定影响参数 T 值。表 1.3.2.4 用户的化粪池影响参数 T化粪影响 有化粪池 无化粪池T 值 0 101.3.2.5. 管道修复指数按公式（1.3.2.2）计算。RI=0.7F +0.1K +
15、0.05E+0.15T （1.3.2.2）1.3.2.6. 依据 RI 值的大小按表 1.3.2.4 的规定进行等级确定和结构状况评价，并提出管道修复的建议。表 1.3.2.4 管道结构性状况评定和修复建议修复指数 RI4 4RI7 RI7等级 一级 二级 三级结构状况总体评价无或有少量管道损坏，结构状况总体较好，可对损坏管道作点状修理或不修复。有较多管道损坏，结构状况总体一般，对损坏管道可作点状修理或缺陷管段整体修复。大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。管段修复方案 点状修理或不修复 点状修理或缺陷管段整体修复。 整段紧急修复或翻新1.3.3 对功能性状况的评估方法1.3.3
16、.1 功能性缺陷参数 G 按公式（1.3.3.1-1）或（1.3.3.1-2）计算。当 Y40 时，G = 0.25Y （1.3.3.1-1）当 Y40 时，G = 10 （1.3.3.1-2）式中运行状况系数 Y 按公式（4.31-3）计算：（1.3.3.1-3）式中 L-被评估管道的总长度（m） ； Li各缺陷处长度（m）或缺陷个数；Pi第 i 处缺陷权重应查表 3.3.1 获得；n2功能缺陷处总个数。表 1.3.3.1 功能性缺陷权重21iiL0nP第三届工程质量学术会议6缺陷等级缺陷代码、名称1 2 3 计量单位CJ 沉积JG 结垢ZW 障碍物SG 树根JS 积水FD 封堵FZ 浮渣0
17、.05 0.25 1.00 0.15 0.75 3.00 0.00 3.00 6.00 0.15 0.75 3.00 0.01 0.05 0.20 0.50 3.00 6.00不参与 MI 评估计算米个（环向）或米（纵向）个个（接口）米个米1.3.3.2 确定地区重要性参数 K 应符合表 1.3.3.2 的规定。表 1.3.3.2 地区重要性参数 KK 值 适用范围10 中心商业及旅游区域6 交通干道和其它商业区域。3 其它行车道路0 所有其它区域或 G4 时1.3.3.3 确定管道重要性参数 E 应符合上述规定。1.3.3.4 管道养护指数按公式（1.3.3.2）计算。MI=0.8G +0.
18、15K +0.05E （1.3.3.2）1.3.3.5 依据 MI 值的大小按表 1.3.3.3 的规定进行等级确定和功能状况评价，并提出管道养护的建议。表 1.3.3.3 管道功能性状况评定和养护建议养护指数 MI4 4MI7 MI7等级 一级 二级 三级功能状况总体评价等级无或有少量管道局部超过允许淤积标准，功能状况总体较好。 有较多管道超过允许淤积标准，功能状况总体一般。大部份管道超过允许淤积标准，功能状况总体较差。养护方式 不养护或局部养护 局部养护 整体养护1.4 缺陷位置的表示方法CCTV 影像在视觉上呈现圆状，在这个圆状的平面内可以清楚的看到管道的各种缺陷，因此采用时钟表示法可以
19、准确的表示缺陷的位置和大小，时钟表示法按顺时针读取缺陷所对应的时间范围。2 对 CCTV 检测设备的基本参数要求CCTV 检测设备检测结果的精确性由很多因素控制，其中最重要的就是控制指标就是仪器本身的检测精度。对于 CCTV 设备本身参数的基本要求，经过大量的工程实践，分析之后认为 CCTV 检测设备必须满足以下条件：（1）CCTV 显示器显示自动更新从电缆校准点到摄像头聚焦点之间的距离记录，以米为单位精确到0.1 米。测量电缆长度的精度必须达到1%，或者最大误差不能超过 0.3 米。（2）摄像头高度可自由调整；爬行器的车轮直径大小或者轴间距可根据被检测管道的大小进行更换或调整；灯光强度能调节
20、。第三届工程质量学术会议7（3）闭路电视检测系统的技术要求符合下表的规定。项 目 技 术 指 标成像单元 CCD 或者摄像管分辨率 CCD35 万像素，摄像管400 TVL灵敏度（最低感光度） 3 勒克斯（lux）视角 45 度图像变形 5%监视器 200mm（对角线）真彩色灯光 1500 坎德拉（cd）（4）检测设备结构坚固，密封良好，能在-10 C 至+50 C 的气温条件下和潮湿的环境中正常工作，宜00配有防爆系统和防水系统。（5）检测设备须具备距离计数功能，电缆计数测量仪最低计量单位为 0.1m，精度误差不大于 0.3m 或1%。（6）电缆长度 120 米时，爬行器的爬坡能力应大于 5
21、 度。（7）检测设备符合现行的国家标准爆炸性气体环境用电气设备GB3836 的有关规定。3 CCTV 检测在实际工作中遇到的一些问题和思考在东莞及上海的管道检测工作中，笔者发现，尽管先进施工质量和管道设计水平相比过去有了很大的提高，但是大部分地下管道施工完成后存在的问题依然严峻，存在重大的安全隐患和功能隐患，普遍存在渗漏，破裂，等问题。东莞市某管道渗漏处照片 东莞某管道破裂处照片这些问题如果用传统的方法来进行检测，很难有效率的进行确定。它们有的会直接中断排水管网的正常运行，有的会影响管网的管道结构或排水功能形成潜在的危害，它们很可能造成排水设施建设或维护投资的巨大浪费，降低污水处理厂作用和工效
22、。混接的污水管道将污染江河及地下水资源，造成城市投资环境及居住生活环境的恶劣。CCTV 检测技术是近年来新引进的技术，虽然此项检测技术先进，但是就笔者使用过的两台仪器（分别为韩国和德国制造）来看，虽然两台仪器在外观及性能参数上不同，但是在检测工作中遇到了一些共同的问题：（1）爬行器的轮胎抓地力普遍不足，当进入淤泥较多或沥青的管道进行检测时，爬行器行动比较困难，严重影响检测进度。笔者认为应加强轮胎的抓地力或改进爬行器的制动方式。（2）当进入野外，河道两旁等恶劣检测环境时，车辆无法驶入检测地点，仪器的运输成为主要问题，因管道检测环境因素所致，相关的运输配套设施应不齐全。（3）爬行器尾线普遍磨损严重
23、，虽然德国仪器配带滑轮组，一定程度上减少了线与井壁的摩擦，但第三届工程质量学术会议8是有线自身重力所致，在管道中拖沓所造成的磨损不容忽视，极有可能引发障碍，中断检测过程。4 结语排水管道的检测工作在我国仍处于在起步阶段，但是随着人们环保意识的不断增强，国家对污水处理项目的投资力度不断的加大，排水管网的管理维护也得到了应有的重视，建设部及不少城市和地方还相继出台了相应的政策与法规。这表明了我国各级政府已经充分地认识到排水管网管理和维护的重要性，排水管道检测和维护有着巨大的市场前景和无限商业机。CCTV 管道内窥检测技术的运用，让城市排水管网的管理和养护方法技术有了一个质的飞跃。该项技术与传统的管
24、道检测技术相比，安全性高，图像清晰，直观并可反复播放供业内人士研究的特点，为管道修理方案的科学决策提供了有力的帮助，该项技术同时还可以应用到给水、煤气管道和电力、电信套管的内部状况检测，以及抢险救灾、考古等等不同的领域。随着我国社会和经济的进一步发展，社会将会对安全排水要求会越来越高，运用排水管道检测技术，及时了解管道内部状况，适时做出更切合实际的管道维护决策，提高社会和经济效益，有着重要的意义。参考文献：1 李永录等，工业企业防震减灾工作指南，北京，冶金工业出版社.20052 区福邦，城市地下管线普查技术研究与应用，南京，东南大学出版社，1998第三届工程质量学术会议9CCTV test t
25、he application of underground drains and DiscussionLi Yonglu，Bian Kun(Central Research Institute of Building and Construction under the M.C.C, Beijing, 100088）Abstract: Drain Road, the city, one of critical infrastructure, with the rapid socio-economic development, urban drainage channels in the sys
26、tem is being perfected, has made remarkable achievements and brought great social benefits, and we also see Many aging pipelines serious, sick work, often into the water or the road after the road collapsed know, a direct threat to the nearby building (structure) building materials safety, pollution
27、, soil and groundwater, affecting the normal operation of sewage treatment plants, caused a great impact on society. To carry out testing of the drainage pipeline, grasp the structure and function of pipeline safety, using scientific means to guide maintenance repair work has been a priority. Pipeli
28、ne CCTV detection is used for pipeline status of the current international inspection of the most advanced and effective means of promotion of this detection method has important significance. Key words:Drain Road; scientific means; CCTV inspection联系方式：1. 李永录 北京市海淀区西土城路 33 号中冶建筑研究总院有限公司建筑工程检测中心 2 号楼 213 100088 010-82227364 13901229220 YJ2 卞坤 北京市海淀区西土城路 33 号中冶建筑研究总院有限公司建筑工程检测中心 100088
