市政排水管道淤积物特性分析及清除方式探讨_赵红雷.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言城市排水管网是保障排水的主要措施。地下管道在长期使用过程中都会出现不同程度的破损以及淤积物堆积的情况，造成市政排水不畅，使城市出现不同程度内涝，甚至造成人身安全以及财产损失。每年市政部门都会定期进行管道疏通与清淤工作，恶劣的作业环境严重增加了施工难度，淤积物堆积在厌氧环境下释放的有害气体，对施工人员造成了健康威胁。2城市排水管道的现状近年来，城市市政排水管道淤积、堵塞成为普遍现象，排水管道出现污水外溢，污染环境的同时给市民交通出行带来很多不便。从客观气候原因来分析，排水设施建成较早，管网结构层次不一，部分管道长期淤积以及交叉渗漏，规划不科学。另一方面，一些老城区设施老化，质量较差，排水管径设计较小，且保留着合流制排水系统，排污及排水效果受限。淤积物不断堆积，排水管道输送能力下降，更多的泥沙固体颗粒沉积下来，造成支管道的堵塞现象。若不对管道进行及时清除，不仅对城市整个排水系统造成损害，还会对城市居民日常生活带来极大危害。城市排水管道清淤工程是一项系统的、专业性强的工作，在施工过程中需要考虑很多因素。受制于早期技术以及成本等因素，城市排水管道中存在着大量小管径的排水支管道，施工人员无法进入直接清淤，较为成熟的大型清淤机具也无法操作，这些都阻碍了排水管道清淤工作的进展。另外，城市市政工程管理部门不够重视对支管道清淤工作，只是在雨季前后进行清淤，间隔周期长，也不利于对管道的及时维护1。3淤积物特性分析3.1淤积物的组成排水管道系统遍布在城市生活中，城区排水管线上万千米，每年管道清淤工程量十分庞大。在管线运维和改造过程中【作者简介】赵红雷（1983），男，河北廊坊人，工程师，从事给排水环保工程施工管理研究。市政排水管道淤积物特性分析及清除方式探讨Characteristic Analysis of Silt in Municipal Drainage Pipeline andDiscussion on Cleaning Methods赵红雷（北京北排建设有限公司，北京 100000）ZHAO Hong-lei（Beijing Beipai Construction Co.Ltd.,Beijing 100000,China）【摘要】对现阶段排水管道中的淤积物进行总结与分类，分析了各类淤积物的组成以及物理、化学性质。总结了目前传统的几种清淤方式以及各自优缺点，提出了对于复杂场景下疑难管道清淤疏通解决方案及解决技术，对比了各类清洗设备喷头构件的优缺点，螺旋铣刀具有明显的优势。最后，结合以上各条，不同管道堵塞可以采取多种设备、多种方法综合解决。【Abstract】According to the summary and classification of the sediment in the drainage pipeline,the composition,physical and chemicalproperties of all kinds of sediment were analyzed.This paper summarizes several traditional methods of dredging and their advantages anddisadvantages.The solution and technology of dredging and dredging of difficult canal in complex scene are put forward.The advantagesand disadvantages of various nozzle components of cleaning equipment are compared.The spiral milling cutter has obvious advantages.Finally,combined with the above,different from the pipeline blockage can take a variety of equipment,a variety of methods to solve thecomprehensive solution.【关键词】排水系统；管道；淤积物；特性；清除【Keywords】drainage system;pipeline;silt;characteristic;remove【中图分类号】X799；TU992【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）04-0120-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.04.036120存在多处管线淤堵情况，原因主要有管线老化后坍塌造成淤堵、大量杂物和基建工地的水泥沙发生沉淀、淤积就会造成管道堵塞。管内淤堵材料主要来源为两个方面：一方面是随雨水排入的悬浮固体颗粒，主要为城市道路沉积物；另一方面主要为生活污水排放带来的沉积物。管道内的淤积物受污水性质、城市区域特征等因素影响，比较常见的物质构成主要有淤泥、砂浆（硬质）板结物、微生有机物甚至碎石混凝土等沉积物。图1所示为管道内混凝土淤积物，图2所示为管道内砂浆板结物（硬质板结物）。图 1混凝土淤积物图 2硬质板结物（砂浆板结物）3.2淤积物的物理化学性质城区内排水管道中污水沉积物的性质，由城区内企业的生产性质决定。从化学性质来看主要分为有机、无机沉淀物。有机物主要为生活污水中排放物以及废弃物，如难降解的脂类、油类物质。无机物主要包含泥沙、粉尘、酸、碱、无机盐、矿物油酯类、重金属物质等。从物理性质来看，主要包含悬浮固体、胶体污染物质、溶解性污染物质2。当管道中流速较小时，不满足大的固体颗粒自净流速时，这些颗粒便会沉于管道的底部，沉积过多的颗粒就有可能造成淤积情况的产生，再加上管道中还有一些杂物就有可能造成管道的堵塞。4清淤工作的影响因素清淤的主要任务是将排水主管及支线中的堵塞物进行清理、排出以及回收等，同时要注意管道的安全。在清淤工作中存在着很多不确定性因素，阻碍清淤工作的进展。比如，管道中沉积的有机物，在厌氧情况下会排放危险有害气体，形成一种腐蚀、易燃、有毒环境，机械操作失误很有可能引发爆炸危险。管道在长期使用过程中外力因素造成缺陷或者变形，清淤机械要能够适应管道变形面完成操作。在选择清淤设备时要考虑几个因素：首先，要能够简单灵活、操作方便，较大的工程量尽量控制在较短时间内完成；其次，能够适应各种不同的管径尺寸；最后，选用经济的清淤技术方案，清淤设备的组成材料以及原材料来源广泛，整体成本较低，从而实现经济效益。5传统的清淤装置以及清淤技术5.1人工绞车清淤法作业人员将疏通管道上游相邻两个检查井井盖打开，上游操作人员将引绳器与轻便钢丝绳连接牢固，待轻便钢丝绳到达下游井后，作业人员用上游绞车回绞将污泥松动后再换推泥器，将污泥推向下游，由人将污泥装入提泥桶内然后提至井上，倒入盛泥器中放于适当位置待运，并设安全和警示标识，作业完毕后及时撤离现场。这种方法适用各种管径的排水管道，对于管道淤积量大以及结实的沉积物清淤效果也较好，缺点是需要由人工作业装入淤泥，恶劣的环境容易引发安全事故。5.2高压水射流高压水射流是将水加压通过喷头对管道进行冲洗，使用汽车引擎来驱动高压水泵，喷投射水产生的反作用，实现对管道的清洗。优点是操作简单，水流在管内流动速度较快、内部流体接触面积较大。其缺点也比较明显：（1）管内存在大量微细杂质以及悬浮物和气溶胶粒子不能有效清除，对于顽固类型的淤积物清洗不彻底；（2）水射流对管道内气流的扰动造成清洗不均匀；（3）清淤采用大量干净的水，这样就增加了清洗成本。6疑难管道清淤疏通解决方案及解决技术目前，随着城市的快速发展，在排水管网运行维护过程中，发现地下管道，特别是混凝土管道经常存有水泥砂浆板结物、混凝土板结物、硬质淤积沉淀板结物等障碍物，淤积物质地较为坚硬。采用传统的清淤方法工作效率低，井上占地面面积较大，需进行全过程导水，还需要管道冲洗车跟随作业，工作较为烦琐，设备资金、人工投入较大，而且清除效果不理想，还影响管道排水；管径DN600 mm的管内硬质板结物，无法MunicipalTrafficWater ResourcesEngineering Design市政 交通 水利工程设计121Construction&DesignForProject工程建设与设计实现人工操作，且存在安全风险极高。目前，市场上现有的一些管道内混凝土清理设备有价格昂贵、维修成本高、使用限制多、清除效率慢等不足。针对上述问题，急需提出一种结构更合理，使用更方便，效果更好，施工安全而且适用管道范围广的地下管道清淤设备3。6.1螺旋铣刀对于结垢、残墙坝根等堵塞物，当管径较大，人员方便进入操作时宜在采取通风等安全措施的前提下人工进入破拆、去除，对于小管径管道宜采用铣刀机器人。铣刀机械人处理管口堵塞物，体量小，施工方便捷高效。对于小管径管道管口舌头灰，少量板结物，管道非开挖修复施工，对管道预处理要求严格时可采用铣刀机器人进行研磨和细部预处理。对于管道内硬质板结物较硬且量较大时，可采用螺旋铣刀进行处理，具有速度快，成本较低，设备可在井内进行模块化组装，施工便捷的优点。对于硬质砂浆板结物，小管径的采用螺旋铣刀清除效果，高压射流车无法清除，人员无法进入，研磨铣刀机器人，清除速度慢。2021年，大郊亭三街污水更新改造工程中的D400mm，长20 m管道，采用螺旋铣刀清理前后对比如图3、图4所示。图 3螺旋铣刀清理前图 4螺旋铣刀清理后如管沟存在较多的混凝土、大块石头、树根堵塞等，不同于常规管道堵塞，这部分管道需要采取多种设备、多种方法综合解决。6.2穿刺喷头穿刺喷头是一种能凭借其强大的穿刺能力来疏通管道的工具。它能用于许多不同堵塞物阻塞管道的情况下，如矿物质沉积、冰块、泥浆、沙子、油脂、树根等。喷头的前端喷嘴是用来切割软质材料，而喷头凿点尖锐部分可凭动能来冲击堵塞物。6.3旋转喷头旋转喷头对于去除管壁中不易处理的污染物效果理想，该喷嘴具有良好的推力，并且能够在CCTV检测设备使用前对管道进行清洗。6.4振动喷头该喷头在作业时会产生强烈的振动，其振动是由转子的不平衡所产生的。可用于对矿物质沉积、硬化油脂、混凝土和水泥浆的清洗。6.5比目鱼型和推土机型喷头比目鱼型和推土机型喷头能极其有效地清理大量沉积物，如沙子、鹅卵石、岩石或者对任何依附在管道上的油污渍，冲洗性能高。6.6链条式喷头链条刮板经过90折弯，随着环链和刷转子相对运动的情况下，去除如矿物质沉积物、树根，尤其是在管道的维修工作之前。6.7水雷喷头这种铝制的喷头具有较高的牵引力，特别适合清洗PVC管道中的垃圾和废物沉积。7结语城市污水排放系统较复杂，排水管长期使用的损坏等因素，对管道淤积清除具有一定的影响。随着技术的发展，非开挖修复技术的成功运用，减少了开槽造成的交通不便，管道预处理中会涉及管道清淤、板结物清除、舌头灰处理等预处理管内淤积物。通过对市政排水管道淤积物的特性分析和清除方式研究，综合经济以及技术可行性，改善传统清淤方法，实现良好的清淤效果。【参考文献】1李博.排水管道淤积物特性分析及清淤装置设计研究D.北京:北京建筑大学,2017.2肖海文,朱林海,翟俊,等.一种新型大管径排水管道清淤装置J.中国给水排水,2013,29(20):140-144.3李华飞.大管径排水管道水力清淤技术研究D.重庆:重庆大学,2012.【收稿日期】2022-12-09122