金海涛 王永亮
（辽宁省有色地质勘查总院有限责任公司 辽宁 沈阳 110013）、
（辽宁省有色地质勘查总院有限责任公司 辽宁 沈阳 110013）
摘要： 随着国内城市基础设施建设加快,部分排水管道因使用年限较长、日常管养不到位等造成结构性缺陷和功能性缺陷。地下排水管道存在的主要问题是破损断裂、错位、路基下沉、管道淤塞现象,形成城市内涝,亟待修复。本文阐述了城市排水管道非开挖技术探测、检测与修复的原理与应用方法及优势。
关键词： “测量机器人”“管道内部定位”“原位固化法”
一、管道非开挖探测、检测与修复技术产生背景
城市排水管道是城市的重要基础设施之一，排水管道的结构稳固和功能保障是城市排水安全的重要保证，全面、准确地掌握地下排水管线内窥情况，提供可靠的检测数据建立有效的地下排水管网系统，是城市现代化建设和高质量、高效率运转的基本保证。
由于非开挖修复地下排水管道缺陷点精确定位测量设备受到限制。如GPS卫星定位：在地下排水管道内无法接受卫星信号；全站仪：在狭小的管道空间根本无法作业和人员的进入，同时管道内产生的各种有毒有害气体，对测量人员的人身安全造成危害。通过测量机器人精确的测量定位，有效的完成测量的精确定位技术，即保证了测量作业人员的人身安全，又解决了测量设备受限制问题。在这样的背景下，地下排水管道内部缺陷点精确定位和非开挖修复技术便应运而生。
二、测量机器人在地下管道探测、检测的应用
CCTV检测为管道闭路电视内窥检测技术，是排水管道探测、检查及新建排水管渠的验收的有效手段，对开展市政排水管道管理和养护工作，发挥巨大的辅助作用。CCTV排水管线检测法利用计算机、机器人、数字图像、机电一体化等技术，实现了图像记载的检测体系。
2.1 地下管线探测、检测技术
将“爬行器”采用大偏心井及管底离井底较深的CCTV排水检测机器人输送装置将机器人送入管道内—机器人驶进管道内部开始进行检测工作，车头上装有高清晰摄像头，能够清晰地看到管道内部的情况。通过主控器电脑，检测人员还可以调整拍摄的高度、照明、焦距和速度，甚至可以360度旋转，拍摄不同方位的管道内壁图片，对各种缺陷、特殊结构和检测状况应作详细判读、量测和记录，填写检测结果。
室内观看视频对检测数据再次判读及管道评估，将检测到的内业数据整理输入电脑里建立数据库并由计算机生成排水缺陷分布图，依据各类缺陷等级及各种缺陷来分析判断能够引起何种道路安全问题，对地下排水管网安全如何治理及进行处置提出建议。
2.2 CCTV检测技术的工法特征
1）采用特殊装置将CCTV机器人顺利输送到管道内部进行检测。
2）通过对管道内部的结构和功能情况进行全程和全方位的检测录像，对管道的内部情况通过录像记录下来并且通过清晰播放，将管道内部状况展现在计算机上。
3）通过对检测结果进行数据输入、检测数据处理与整理，专业工程师对管道检测结果进行判读、评估，最终绘出管线缺陷分布图，统计出管道的修复指数和养护指数，为管道的修复和养护提供可靠的依据。
4）通过对管道检测结果的各种缺陷进行逐个分析，来预防地下排水管线的安全问题。
三、城市地下排水管道非开挖修复
依据“测量机器人装载低频探头”探测排水管道内的情况。对各种缺陷、特殊结构和检测状况应作详细判读、量测和记录。同时地面测量技术人员利用管线定位仪通过低频电磁信号准确探测、定位地下排水管道内缺陷点的位置。通过修复气囊的进入利用原位固化CIPP修复技术对破裂、渗漏、脱节、错位等缺陷进行CIPP修复技术施工。
3.1采用特殊装置将测量机器人和修复气囊输送到管道内部
为修复工作的顺利进行，开发制作升降装置、井面保护架、修复气囊下井安装装置、排风设施、气囊气管滑轮设施、冬天机器人在井下镜头有雾吹干设施等专用设备。这些设备的应用大大的提高了工作效率和施工的安全性。
大偏心井及管底离井底较深的CCTV排水检测机器人输送装置解决了这个难题，如图1所示。将大偏心井及管底离井底较深的排水管线修复气囊输送装置下放到排水检修井里，修复气囊下放到“L”平板上，这时就是需要井口技术人员的技术操作，让修复气囊的一端正对着管口，这时只要管线段的另一端拉钢丝绳，修复气囊就通过“L”平板架的桥梁顺利进入管内进行机器人工作，实现管道内修复气囊安全、快速、不脱落毛毡的目的。为管道检测和测量机器人定位及非开挖修复工作提供了便利条件，大大提高了工作效率，该装置应用保证了施工人员的人身安全、降低了施工人员的劳动强度、为施工安全提供了保障。
图1 排水管线CCTV检测“L”型输送修复气囊装置装配图
图中：1 立柱；2 井口固定器；3伸缩板缩回绳；4伸缩板伸出绳；5限位销拔出绳；6排水窨井井壁；7机器人电缆线；8 CCTV检测机器人；9限位器；10限位板；11“L”型支架；12排水管道；13伸缩板；14排水窨井大井室；15修复气囊；16“L”型支架调节绳。
3.2 点状原位固化CIPP修复技术
局部树脂固化采用聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂，可使用含钴化合物或有机过氧化物作为催化剂来加速树脂的固化，进行聚合反应成高分子化合物。该材料是单液性注浆材料，施工简单，设备清洗也十分方便。其树脂与水具有良好的混溶性，浆液遇水后自行分散、乳化，立即进行聚合反应，诱导时间可通过配比进行调整。
（1） 施工工艺流程
1、将毡筒用适合的树脂浸透；
2、将上述毡筒缠绕于可膨胀的气囊上，在CCTV引导下到达许修复的地点；
3、向气囊充气、蒸气或水使毡筒“补丁”被压覆在管道上，保持压力待树脂固化；
4、气囊泄压缩小并拉出管道；
5、最后进行CCTV检视，进行施工质量检测。
6、排水管道处于流砂或软土暗浜层，由于接口产生缝隙，管周流砂软土从缝隙渗入排水管道内，致使管周土体流失，土路基失稳，管道下沉，路面沉陷。因此，局部树脂固化修复时，必须进行损坏处管内清洗，并且CCTV确认干净。
（3） 施工过程
1毡布剪裁：根据修复管道情况，在防水密闭的房间或施工车辆上现场剪裁一定尺寸的玻璃纤维毡布。剪裁长度约为气囊直径的3.5倍，以保证毡布在气囊上部分重叠；毡布的剪裁宽度必应使其前后均超出管道缺陷5CM以上，以保证毡布能与母管紧贴。
2 树脂固化剂混合：根据修复管道情况，调整配方比例配制一定量的树脂和固化剂混合液，并用搅拌装置混匀，使混合液均色无泡沫。记录混合湿度。同时，施工现场每批树脂混合液应保留一份样本，并进行检测并报告它的固化性能。
3 树脂浸透：使用适当的抹刀将树脂混合液均匀涂抹与玻璃纤维毡布之上。通过折叠使毡布厚度达到设计值，并在这些过程中将树脂涂覆于新的表面之上。为避免挟带空气，应使用滚筒将树脂压入毡布之中。
4 毡筒定位安装：经树脂浸透的毡筒通过气囊进行安装。为使施工时气囊与管道之间形成一层隔离层，使用聚乙烯（PE）保护膜困扎气囊，再将毡筒捆绑与气囊之上，并防止其滑动或掉下。气囊在送入修复管段时，应连接空气管，并防止毡筒接触管道内壁。气囊就位以后，使用空气压缩机加压使气囊膨胀，毡筒紧贴管壁。该气压需保持一定时间知道毡布通过常温（或加热或光照）达到完全固化为之。
5修复前和修复后效果图对比
修复前 修复后
图2 排水管道内部修复前后对比图
四、结束语
采用先进技术手段CCTV机器人装载水下低频探头进入地下排水管道内对排水系统管道内部状况进行检测，有效的查明和精确定位地下排水管道内部结构性缺陷和功能性缺陷，为管道的维护、治理和非开挖修复施工提供全面、准确和可靠的测量服务保障。采用新型非开挖原位固化法CIPP技术对管线破裂等缺陷点位进行非开挖修复。