市政给排水管网老化病害检测及修复技术研究

丁少鹏

太湖县重点工程建设处，安徽省太湖县，246400

摘要：给排水管网常被称作城市的地下动脉，经过数十年运行，不少管段已进入病害多发期，渗漏、破裂与塌陷等风险不断显现，治理需求随之上升。文章从病害类型与成因入手，讨论CCTV内窥检测、声纳检测以及基于深度学习的缺陷智能识别等手段的适用条件，比较开挖换管与非开挖修复的适用范围，并对紫外光原位固化修复的材料、工艺与质量控制要点作了具体说明。研究认为，坚持检测评估先行，依据病害等级科学选择修复方案，是有效控制管网改造投资、降低运维安全隐患、提升管网运行稳定性的重要路径。

关键词：给排水管网；管道老化；病害检测；非开挖修复；紫外光原位固化

引言：多数城市的给排水管网建于不同年代，早期铺设的管道服役普遍超过三十年。受材料老化、接口失效及地面荷载变化多重因素叠加影响，管网渗漏、爆管乃至路面塌陷事故呈上升趋势。开挖换管虽修复效果彻底，但施工带来的交通封路、噪声、土方外运等问题对城市生活干扰突出，加之地下管线错综复杂，进一步加大了施工组织实施难度。如何将有限的检测与修复资源精准投向病害突出管段，是市政管理部门需要面对的现实问题。围绕上述问题，本文就管网老化病害的检测与修复技术开展梳理与分析。

1 管网老化病害的主要类型与成因

管网病害表现形式繁杂多样。工程中依据缺陷是否削弱管道结构承载能力，将管网病害划分为结构性、功能性两大类。结构性病害主要采取补强修复或更换管道的方式处理，功能性病害大多可通过清淤疏通予以缓解。

1.1 结构性病害

结构性缺陷会直接破坏管道本体结构，环向及纵向裂缝、管道破裂、错口、脱节、腐蚀减薄、管径变形均属于此类病害。裂缝产生预示管材结构强度已进入衰减阶段，地下水沿裂缝持续渗入会进一步加剧病害发展，严重时可造成单节管道坍塌，诱发路面塌陷事故。混凝土排水管病害多集中于内壁，污水析出的硫化氢在细菌作用下生成硫酸，造成管壁表层剥蚀，出现钢筋外露、锈蚀断裂现象；管道接口同样属于薄弱环节，填料老化引发的错口及渗漏会持续淘刷管周土体，长期作用下易形成地下脱空隐患。发生变形的管段在持续外荷载作用下截面逐步被挤压成椭圆形，管道过水能力与结构安全性能同步降低。

1.2 功能性病害

功能性缺陷不会破坏管道主体结构强度，但会显著降低管道输水排涝能力，主要包括管道淤积、内壁结垢、树根侵入、内部障碍物堆积及运行水位异常等类型。雨季管网冒溢问题，大多由沉积物挤占过水断面导致；餐饮集中区域管道易附着油脂结垢，清理难度大、养护频次高；行道树根系沿管道接口缝隙侵入管内，长期生长易形成局部堵塞。此类病害发展速率普遍快于结构性病害，管道水力负荷持续升高后，会间接加速管材结构老化，诱发次生结构性缺陷。

2 管网老化病害检测技术

2.1 管道内窥检测

在管网病害检测技术中，内窥检测以闭路电视（CCTV）与管道潜望镜（QV）应用最广。CCTV 检测通过搭载摄像与照明设备的管道爬行机器人逐段采集管内影像，精准记录病害位置、类型及分布特征，并依据现行行业规范完成缺陷编码与等级评定，其检测成果可作为管网修复方案编制的核心依据。QV 检测将摄像设备搭载于伸缩杆件，依托检查井即可完成上下游管段排查，检测效率高，适用于城区大范围管网病害初步普查工作。当管道管径偏小、积水较深或淤积严重时，会制约爬行机器人通行与影像采集质量，因此检测作业前需完成降水、清淤等预处理工作。管网检测数据最终录入管网地理信息系统，与管龄、管材类型等基础参数联动归档，为后续管网运维、改造决策提供数据支撑。

2.2 声纳与物探检测

对于常年满水运行、无法开展光学内窥检测的管段，可采用声纳检测技术，利用声波反射原理识别管内淤积厚度与管道变形形态，与 CCTV 影像检测形成互补，可完整还原管道内部实际工况。供水管网多为带压运行状态，常规内窥检测实施条件受限，漏点排查多采用听音检测、相关分析及瞬变流测试等技术手段。针对管道周边土体淘空、地基脱空等隐蔽隐患，可通过探地雷达等无损物探技术进行排查，无需开挖即可精准探明地下异常病害，是预防城市路面塌陷的重要技术手段。

2.3 智能识别与机器人检测

传统管道影像病害判读多依赖人工完成，不仅检测效率有限，且不同检测单位对同类缺陷的评级标准存在差异，判读主观性较强、结果一致性较差，因此智能化自动识别技术在管网检测领域得到广泛关注与应用。随着卷积神经网络技术不断成熟，目标检测模型逐步应用于管网健康检测工作。现有研究将 YOLO v5 模型运用于排水管道健康评估，可实现管道病害识别与等级评定的自动化作业，检测结果与人工复核结果吻合度较高，具备良好的工程适用性^[1]。该技术有效规避了人工判读的主观误差，适配区域管网批量普查工作，能够为管网改造项目立项、投资测算、方案决策提供科学的数据支撑。

3 管网病害修复技术

3.1 修复方式比选

当前老旧管网病害修复主要分为传统开挖换管与非开挖修复两大类工艺。开挖换管修复彻底、可靠性高，适用于管道埋深浅、作业场地开阔、交通影响较小的管段；但在城市主干道及建成区范围内，开挖施工存在封路周期长、扬尘及噪声扰民等问题，对市民生活与城市交通运行影响较大，施工实施受限明显。非开挖修复依托原有管道结构，通过内衬成型或局部修补实现病害治理，具有施工工期短、作业占地小、城市干扰低等优势，且随着管径增大，其综合造价劣势逐步弱化，工程性价比显著提升。

3.2 紫外光原位固化修复工艺

紫外光原位固化（UV-CIPP）技术核心为管内再造内衬结构。其工艺原理为将浸渍光敏树脂的玻璃纤维软管牵引至待修复管段内部，通过充气膨胀使软管紧密贴合原管内壁，再利用紫外灯组照射促使树脂固化成型，最终形成高强度、整体性良好的新型内衬管道。该工艺内衬材料耐腐蚀性能优异，固化过程可控可视、施工周期短，在城镇老旧排水管网修复工程中应用广泛^[3]。      

内衬壁厚设计是决定修复工程质量与结构安全的关键环节。软土地区管网修复需综合考虑土体压力、地下水外压及原有管道残余结构强度，壁厚取值过小易遗留结构安全隐患，取值过大则会缩减管道过水断面、增加工程建设成本，因此壁厚计算值必须结合现场实测参数反复校核优化。针对小口径管道施工，还需精准核算软管与管壁的摩擦阻力，若牵引设备选型及润滑配套措施不到位，易出现软管滞留、褶皱、偏移等问题，导致整体修复施工返工。

4 结语

管网老化治理没有一劳永逸的解决方式。工程实践表明，以内窥检测为基础，结合智能识别技术提升工作效能，依据缺陷等级合理选用开挖或非开挖修复工艺，可兼顾工程的经济性与可靠性；紫外光原位固化等非开挖工艺的推广应用，有效降低了施工对城市正常运行的影响。今后应融合声纳、探地雷达、内窥等多源检测数据，构建管网动态风险评估模型，推动病害预判与修复决策深度结合，为改造资金投放提供科学支撑。通过建立常态化管网病害动态管控体系，推动管网治理由被动维修转向主动预判、精准处置，进一步提升市政管网运维管理科学化水平。

参考文献

[1] 王欢欢，解海立，高岩，等. 基于YOLO v5的排水管道健康状况评估方法研究[J]. 给水排水，2022，48(6)：130-136.

[2] 朱贵兵，李俊，苏善昭. 管内检测机器人在城镇供水管网评估中的应用[J]. 净水技术，2023，42(12)：183-190.

[3] 刘鸣明，李雷. 紫外光固成型内衬技术在排水管道修复中的应用[J]. 人民黄河，2022，44(S2)：184-186.

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