市政排水管网病害检测与修复技术应用

引言

随着城市化进程的加速推进，城市规模不断扩张，排水管网的覆盖范围持续扩大，服役年限逐渐增长。与此同时，城市建设活动的频繁开展、地下环境的复杂多变，以及气候变化带来的诸多挑战，使得排水管网面临的老化、腐蚀、堵塞等病害问题日益严峻。这些病害不仅导致排水效率大幅下降、污水泄漏污染环境，还可能引发路面塌陷等严重公共安全隐患，对城市的正常运行秩序和居民的生活质量造成极大影响。因此，深入研究市政排水管网病害检测与修复技术，并推动其科学、高效地应用于实际工程，已成为提升城市排水系统韧性、保障城市可持续发展的紧迫任务。

一、市政排水管网常见病害类型及成因分析

（一）结构性病害

结构性病害是威胁排水管网结构安全的主要因素，主要表现为管道破裂、变形、错口与脱节。管道破裂多由长期承受车辆荷载、地基不均匀沉降或周边施工挤压所致，在持续的外力作用下，管道材料疲劳损伤，进而产生纵向、环向裂缝，严重时甚至断裂。管道变形则主要受土壤侧压力、地下水浮力的影响，在这些力的作用下，管道易出现椭圆化、压扁等形态改变，破坏管道的原有结构。错口与脱节通常是由于管道接口施工质量存在缺陷，或是地基沉降导致相邻管道错位分离，从而破坏管网结构的完整性。此类病害会显著降低管网的承载能力，引发污水渗漏，污染地下水资源，甚至可能造成路面塌陷等严重次生灾害。

（二）功能性病害

功能性病害直接影响管网的排水效能，其中堵塞、沉积、结垢和腐蚀问题尤为突出。管道堵塞主要是因为污水中混杂的生活垃圾、工业废渣等杂物堆积，或是油脂凝固附着在管壁上，阻碍水流通过。沉积问题源于污水中泥沙、悬浮物等在流速缓慢处逐渐沉降，随着时间推移，不断缩小管道的过水断面。结垢现象则是由于污水中的钙、镁等离子与管道内壁发生化学反应，形成坚硬的垢层，进一步影响水流的顺畅度。而管道腐蚀是因为污水中含有的酸碱物质、微生物等对管道材料进行侵蚀，致使金属管道发生电化学腐蚀、混凝土管道遭受酸碱腐蚀，极大地削弱了管道的输水能力，加剧排水不畅问题，显著增加城市内涝风险。

（三）外部因素引发的病害

外部因素是导致市政排水管网出现病害的重要诱因。在城市建设活动中，道路施工、地铁开挖等工程，若施工方案不合理或施工过程操作不当，极有可能破坏周边管网，造成管道移位、破损等问题。地下水位的频繁波动与土壤的长期侵蚀，会改变管道基础的受力状态，进而引发地基沉降、管道上浮等情况。周边建筑物施工时的地基处理、重型机械作业，以及树根生长侵入管道等，都可能对管网产生挤压、穿刺等破坏。

二、市政排水管网病害检测技术

（一）传统检测技术

传统检测技术以人工检查和 CCTV 检测为典型代表。人工检查主要依靠检测人员进入管网内部，通过目视观察、触感判断及使用简单工具，对管道状况进行检查。这种方法虽然能够直观地发现问题，但存在效率低下、劳动强度大、安全风险高的弊端。检测人员在有限空间作业时，面临着中毒、缺氧等生命安全威胁，并且检测范围受管径大小和检测距离的限制，仅适用于小范围、条件较好的管网检测。CCTV 检测即闭路电视检测，它借助爬行器搭载摄像头，将管道内部影像实时传输至地面系统。通过这种方式，能够精准定位管道的破裂、变形、堵塞等病害，检测结果直观可靠。然而，该技术设备成本较高，对于小管径、地形复杂的管道检测存在局限性，并且在检测过程中通常需要降低管道内水位，增加了检测工作的复杂性和难度。

（二）新型检测技术

新型检测技术在不断创新与发展。声呐检测基于声波反射原理，能够在满水状态下快速探测管道内部淤泥厚度、异物位置以及水位情况，尤其适用于无法降低水位进行检测的管道。不过，该技术对软性沉积物的分辨率较低，在检测此类物质时存在一定的局限性。探地雷达通过发射高频电磁波，分析地下介质的反射信号，实现非接触式探测管道的位置、埋深及结构异常情况。其优势在于不受管道内水位影响，检测速度快，但数据解释依赖专业人员的经验，对于细微病害的识别能力有待进一步提高。红外热成像检测则是依据管道表面温度差异，能够发现因渗漏、堵塞等问题导致的温度异常区域，实现非接触式快速筛查。然而，该技术容易受到环境温度的干扰，定位精度也需要进一步提升。

（三）检测技术的选择与应用

在实际检测工作中，需要综合考虑管网特点、病害类型以及环境条件等因素，合理选择检测技术。对于新建管网的验收检测，可采用 CCTV 检测与人工抽检相结合的方式，确保施工质量符合标准。针对老旧复杂管网，优先使用 CCTV 检测与声呐检测，以便快速定位结构性和功能性病害。对于深埋、隐蔽的管网，或者处于地下水位较高区域的管网，探地雷达检测更具应用优势。在进行大范围初步筛查时，借助红外热成像技术可以有效提高检测效率。此外，多种检测技术的联合应用，如 CCTV 与声呐互补检测，能够实现对病害的全面诊断，显著提高检测结果的准确性与可靠性。

三、市政排水管网病害修复技术

（一）非开挖修复技术

非开挖修复技术凭借低影响、高效性的特点，逐渐成为市政排水管网修复的主流方式。紫外光固化内衬修复是将浸有光固化树脂的软管翻转或拉入待修复管道内，利用紫外光照射使树脂固化，从而在原有管道内形成高强度的内衬层，该技术适用于修复整段管道的腐蚀、破裂等问题。点状原位固化修复主要针对局部破损，将涂有固化剂的玻璃纤维布包裹在气囊上，送入破损处后充气固化，实现精准修复。螺旋缠绕修复利用带状型材在管道内螺旋缠绕形成新管，有效增强管道的结构强度与密封性。短管内衬修复则是将小口径PE 管插入原管道，通过加热使其膨胀并紧密贴合管壁，快速恢复管道的输水能力。这些非开挖修复技术施工周期短，对城市交通和环境的影响较小，因此在城市核心区域的管网修复中得到广泛应用。

（二）开挖修复技术

开挖修复技术仍然是处理严重病害的重要手段。当管道出现大面积破裂、严重错口或基础损毁等情况时，通常需要采用开挖的方式更换新管。在选择新管时，可根据地质条件与使用需求，选用混凝土管、HDPE 管等合适的管材。对于管道接口修复，常采用柔性橡胶圈连接、焊接等工艺，以确保接口的密封性与稳定性。当管道基础受到破坏时，通过换填垫层、注浆加固、桩基础等方法对基础进行加固处理，恢复其承载能力。尽管开挖修复技术对周边环境影响较大，施工周期较长，但修复效果彻底，适用于非开挖技术难以解决的复杂病害情况。

（三）修复技术的综合应用

在实际修复工程中，应根据具体情况因地制宜地选择修复技术方案。对于轻度的结构性与功能性病害，优先采用非开挖修复技术，例如使用紫外光固化内衬修复整段腐蚀管道，利用点状原位固化处理局部破损部位。对于中等程度的病害，可以结合非开挖与局部开挖技术，如先通过非开挖内衬修复主体管道，再采用开挖方式修复严重错口的接口。而对于严重结构性损坏或存在重大安全隐患的管网，则以开挖修复为主，并辅以非开挖预处理技术，如非开挖清淤，以提高整体施工效率。同时，在修复过程中，需要综合考量成本、工期、环境影响等多方面因素，制定个性化的最优修复方案。

四、市政排水管网病害检测与修复技术应用难点及对策

（一）技术应用难点

在检测环节，面临着资料缺失和复杂环境检测难等问题。许多老旧管网由于建设年代久远，缺乏完整的设计图纸和运维资料，这使得检测方案的制定缺乏可靠依据。对于穿越河流、建筑物下方或深埋地下的管网，受空间限制和复杂地质条件的影响，现有检测技术难以实现全面覆盖，存在较多检测盲区。在修复环节，非开挖修复技术对施工工艺要求极高，若树脂固化参数控制不当、内衬管贴合不紧密，极易导致修复质量缺陷。而开挖修复技术则受到交通疏导、居民协调、地下管线交叉等因素的严重制约，在城市核心区域施工时，不仅施工成本大幅增加，工期也难以保证，实施难度显著提升。

（二）应对策略

针对检测难题，构建基于 GIS 的管网信息管理系统是关键。通过整合设计图纸、施工记录、检测数据等资料，实现管网的数字化管理，为检测方案的制定提供全面、准确的信息支持。同时，加大研发力度，开发适用于复杂环境的检测装备，如微型检测机器人用于狭小管道检测、水下检测机器人探测河道下管网，从而突破检测技术瓶颈。在修复方面，加强对施工人员的技能培训，建立标准化的施工流程和严格的质量控制体系，确保非开挖修复工艺规范执行。对于开挖修复，优化施工组织设计，采用分段施工、夜间作业、非开挖支护等技术，减少对周边环境的影响。引入 BIM 技术模拟施工过程，合理规划工期与成本，提高施工的科学性和效率。

（三）管理与保障措施

完善政策标准体系是推动技术应用的重要保障。制定排水管网检测与修复技术规范、质量验收标准，统一技术要求，为工程实施提供明确的指导。建立多部门协同机制，加强市政、交通、环保、规划等部门之间的联动，统筹推进管网治理工作。加大资金投入力度，设立管网维护专项资金，并积极探索政府与社会资本合作（PPP）模式，拓宽融资渠道。强化监督考核，引入第三方质量检测与运维评估机制，定期对检测修复工程进行质量审计和效果评估，确保工程长期稳定运行，实现预期治理目标。

五、市政排水管网病害检测与修复技术发展趋势

（一）智能化检测技术发展

物联网、大数据与人工智能技术的深度融合将为管网检测带来革命性变革。通过在管网关键节点部署压力、流量、液位、水质等各类传感器，实现对管网运行数据的实时、全面采集，并利用边缘计算技术在本地完成数据预处理。借助深度学习算法构建高精度的病害识别模型，能够自动分析管道图像、波形数据，实现病害的智能诊断与预测预警。结合数字孪生技术，构建与物理管网一一对应的虚拟管网模型，实时映射管网状态，为管网运维提供精准的决策支持，推动管网检测从传统的人工巡检模式向智能感知、主动预警模式转变。

（二）绿色环保修复技术创新

在绿色发展理念的引领下，市政排水管网修复技术将朝着更加环保的方向创新发展。研发可降解、高强度的新型内衬材料，如生物基树脂、纳米复合材料等，从源头上减少修复材料对环境的长期影响。推广低碳修复工艺，采用太阳能、电能等清洁能源替代燃油动力设备，有效降低施工过程中的碳排放。积极探索原位修复技术，利用微生物降解管道内污染物、自修复材料自动填充微小裂缝，实现修复过程的绿色化、可持续化，使管网修复与环境保护实现有机统一。

（三）技术融合与协同发展

未来，市政排水管网病害检测与修复技术将呈现深度融合与协同发展的趋势。检测与修复技术将实现一体化集成，检测机器人在发现病害后，能够自动规划修复路径，并引导修复设备完成作业，实现检测 - 评估 - 修复全流程自动化。排水管网技术将与智慧城市平台深度融合，与供水、燃气、电力等其他市政基础设施管网实现数据共享，通过城市大脑实现基础设施的协同管理。跨学科技术创新也将不断涌现，融合材料科学、生物技术、信息技术等多学科知识，开发出更加先进的检测手段和修复材料，全面提升管网病害治理水平，为城市排水系统的高效运行提供强大的技术支撑。

结束语

市政排水管网病害检测与修复技术是保障城市排水系统安全、稳定运行的核心支撑。面对管网病害的复杂性和技术应用过程中的诸多挑战，我们需要持续深化对病害成因的认识，不断推动检测与修复技术的创新发展，优化技术应用策略与管理机制。随着智能化、绿色化、融合化技术的不断进步，未来市政排水管网病害治理将朝着精准化、高效化、可持续化方向迈进，为城市的高质量发展筑牢坚实的基础设施根基。在实践过程中，我们应紧密跟踪技术前沿动态，加强产学研合作，加速科研成果的转化应用，全面提升我国市政排水管网的运维水平和城市的综合承载能力，确保城市排水系统在城市发展进程中持续发挥重要作用。

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作者简介：唐昊（1988.05-），男，汉族，湖南益阳，本科，设计人员，研究方向：给水排水工程