1.1 研究范围
研究区域，作为西南某市主城区的重要核心区域之一，坐落于主城区的东北部。其地势格局与主城区大体相当，呈现出西北高、东南低的自然走势。该区域内有多条河流纵横交错，因此地形落差较大。在排水系统方面，研究区的排水管网占据了主城区排水管网总量的约十分之一，具备主城区排水管网所共有的典型特征。
1.2 研究方法
针对西南某市某区排水管网，本研究采用基于GPS网络的载波相位差分测量技术（RTK）实时定位测量、全站仪测量、“L”型杆测量、QV潜望镜测量、穿线器测量以及地质雷达测量等多种探测方法，全面搜集研究区域内所有排水管网的基础数据。在完成数据采集后，进行管网排查、疏通、检测（以CCTV检测为主，QV检测为辅），并根据检测结果对数据进行校正。
1.3 技术路线
前期准备阶段，需开展以下工作：①在项目启动前，全面分析现有基础资料，深入梳理现有管网状况，依据排水分区细化普查区域网格划分，并明确本次普查的具体任务及实施顺序。②建立高效的联络工作机制，确保与各街办、交警、城管、住建、环保等相关部门之间的快速协调与沟通，以便及时处理普查现场可能出现的各类问题。
在普查实施阶段，遵循以下步骤：①依据人机料法环的质量管理原则，对项目进行全程闭环管理，确保各环节衔接顺畅，质量可控。②采用RTK等多种先进探测技术，循序渐进地对普查网格区域内的排水管网进行初步探测，形成管网图初稿。③施工单位将依据初稿图对管网进行细致的排查、疏通、检测（以CCTV检测为主，辅以QV检测），缺陷评估及数据校正工作，最终整合形成排水管网精细化普查的完整成果。
3.1 错口缺陷的分析
3.1.1 错口缺陷的特征与规律
当管道承受地面沉降或外力影响时，同一接口的两个管口产生横向偏差，使管道未能置于正确位置，从而形成错口缺陷。本次普查结果显示，1~4级错口缺陷分别占错口缺陷总数的64.2%、27.36%、5.63%和2.81%，这说明研究区内的错口缺陷以轻度为主。
采用CCTV闭路电视检测技术与QV管道潜望镜技术对各级别错口缺陷进行观测，如图1所示，影像显示严重错口通常由轻度错口长期演变而来，出现错口的管道主要为直径范围在DN200~600的钢筋混凝土管。
图1 错口缺陷典型图像
3.1.2 错口缺陷的成因分析
（1）鉴于大部分排水管网为钢筋混凝土管，其管节短接口多，施工不善或地基变化都可能导致接口错位，从而引发错口现象。
（2）在部分历史悠久的城区排水管网建成年代久远，接口老化，逐渐出现渗水现象，经长期累积导致地基沉降，进而引发错口。
（3）通过对单位长度错口缺陷数量较高的地段进行分析，发现此类缺陷主要发生在车流量大的交通主干道或建成时间较短的区域内。这些区域长期承受来自路面传递至管道上部与侧部的压力，在不均匀挤压作用下，加之埋设深度较浅，地基产生不均匀沉降，从而引发错口，甚至破裂、坍塌等缺陷。
3.1.3 错口缺陷的灾变趋势及修复意见
根据普查结果显示，超过8%的错口缺陷等级已达到严重或更高的程度。错口缺陷通常伴随渗漏、破裂、脱节及障碍物等其他问题。如果这些缺陷在长期运行中得不到有效处理，很可能导致管道周边形成空洞，从而引发管网堵塞甚至坍塌的风险。
结合管网运维情况，对于错口缺陷等级为1级和2级的，建议保持关注，暂不处理；对于3级错口的雨水管道，同样建议保持关注，暂不处理，而污水管道则应采用局部树脂固化修复；针对4级错口的管道，如果仅存在一处错口且位于管道中段，则需在该处新建检查井；若错口位于井口处，则可采用铣刀机器人进行处理，其余情况则应采取开挖换管的方法。如果错口缺陷位于雨水支管或检查井与雨水口之间的连接管道，并且其等级为3级及以下且不影响水流，则可暂不处理。
3.2 破裂缺陷的分析
3.2.1 破裂缺陷的特征与规律
在管道外部压力超出其承载能力时，管道便会发生破裂，破裂的形式包括纵向、环向和复合3种，破裂缺陷共分为四级。本次普查结果显示，1~4级破裂缺陷数量分别占破裂缺陷总数的25.74%、61.67%、9.60%和2.99%。这说明研究区内的破裂缺陷主要为轻中度。
采用CCTV闭路电视检测技术与QV管道潜望镜技术对各级破裂缺陷进行观测，如图2所示，影像揭示了破裂主要为纵向和环向的复合破裂。
图2 破裂缺陷典型图像
3.2.2 破裂缺陷的成因分析
（1）研究区域内的一部分钢筋混凝土排水管网始建于20世纪90年代末，至今已运行20多年甚至更长时间。随着时间的推移，管道在长期腐蚀冲刷的作用下，管道老化且结构遭受破坏，形成破裂。另外，许多HDPE管等柔性管道运行也已超过10年，随着管龄的增长，其抗压能力逐渐减弱，在外力作用下产生“V”形变形，进而演化成破裂或坍塌。
（2）根据普查结果，破裂缺陷密集的地段主要分布在交通主干路或人口密集区的支路。这些区域车流量大、变化荷载多，加之上覆土层多为土质较为松软的第四系沉积物或沙泥岩风化物。在频繁的变化荷载和震动作用下，地表受到不均匀压力，地基产生不均匀沉降，导致管道受力不均，形成破裂。
（3）人为因素亦是引发管道破裂的重要原因。管道敷设过程中施工不当、管道周边基坑开挖、水电通信等管道敷设与排水管道重合均可能导致管道破裂。
（4）此外，偶发荷载对管道的影响亦不容忽视。研究区排水管道大多采用直埋方式，而其西北方向为我国西南地区最活跃的龙门山地震带。近年来，周边发生的多起地震在研究区均有震感，地震产生的地震波对直埋管道的接口和管体具有直接破坏作用。同时，地震还可能导致地层错动，也会间接引发破裂与错口等缺陷的产生。
3.2.3 破裂缺陷的灾变趋势及修复意见
根据普查结果显示，超过12%的破裂缺陷等级已达到严重或更高程度，并且这些破裂缺陷通常伴随渗漏、脱节、错口和变形等问题。如果这些缺陷在长期运行中得不到有效处理，很可能导致管道周边形成空洞，从而引发管网破裂、堵塞甚至坍塌的风险。
结合管网运维情况，对于破裂缺陷等级为1级的管道，建议保持关注，暂不处理；对于破裂等级为2级的管道，DN800以下的采用套环法修复，而DN800以上的则采用高强度水泥砂浆抹面/喷涂；对于破裂等级为3级的管道，应采取套环法修复；对于破裂等级为4级的管道，埋深在2 m以内者可进行开挖修复，而埋深超过2 m者需采用专项处置。若破裂缺陷位于雨水支管或检查井与雨水口连接的管道中，且其等级为2级及以下且不影响水流，暂不处理。
3.3 腐蚀缺陷的分析
3.3.1 腐蚀缺陷的特征与规律
腐蚀缺陷是指管道内壁遭受侵蚀导致流失或剥落，呈现麻面或钢筋暴露的现象，腐蚀缺陷共分为3级。本次普查检测到的1~3级腐蚀缺陷数量分别占腐蚀缺陷总数的54.63%、35.80%、9.57%。如图3分析结果显示，研究区的腐蚀缺陷以轻中度为主。
采用CCTV闭路电视检测技术与QV管道潜望镜技术对各级腐蚀缺陷进行观测，如图3所示，影像揭示了腐蚀缺陷主要发生在满管运行管龄较长的污水管段，同一管段内往往存在多个腐蚀点。
图3 腐蚀缺陷典型图像
3.3.2 腐蚀缺陷的成因分析
（1）生活小区及附近商户的不当排水导致污水进入雨水管道，进而产生甲烷、硫化氢等酸性气体。在管内污水与酸性气体的共同侵蚀下，钢筋混凝土结构的内壁逐渐剥落，使得钢筋骨架外露，进而导致结构承载能力逐步减弱。
（2）雨季充沛的降雨导致地下水位上升，地下水侵入管道，加之夏季的高温天气，各类微生物在管道内滋生，为腐蚀反应创造条件，特别是在夏季干湿交替和微生物大量繁殖的共同影响下，管道结构遭受腐蚀破坏。
（3）管道内的水流冲刷作用亦可能导致管道腐蚀。水流速度较快时，水中的泥沙等硬质颗粒物质会加剧对管壁的冲刷，从而导致管网腐蚀现象加重。
3.2.3 腐蚀缺陷的灾变趋势及修复意见
根据普查结果显示，有超过9%的腐蚀缺陷已达到重度腐蚀，并且这类腐蚀缺陷通常伴随渗漏、障碍物和脱节等问题。如不及时处理，长期运行将极有可能导致管网堵塞甚至在管道周边形成空洞造成坍塌。
结合运维情况，对于腐蚀缺陷等级为1级的管道，建议保持关注，暂不处理；对于腐蚀等级为2级的管道，在DN800以下应采用紫外光固化内衬修复，而在DN800以上则应使用机械制螺旋缠绕修复；针对3级腐蚀的管道，在DN800以下应实施专项处理，而在DN800以上同样使用机械制螺旋缠绕法修复。
4.1 障碍物缺陷的成因分析
4.1.1 障碍物缺陷的特征与规律
障碍物缺陷是指在管道内对流量产生影响的阻碍物。本次普查检测出的1~4级障碍物缺陷的数量分别占障碍物缺陷总数的43.95%、26.27%、11.34%、18.44%。如图4分析结果显示，研究区内的障碍物缺陷以轻中度为主，主要分布在DN200~600的排水管道中。
采用CCTV闭路电视检测技术与QV管道潜望镜技术对各级别障碍物缺陷进行观测，如图4所示，影像表明形成障碍物主要方式有两种：①各类硬质的建渣等直接进入管道，形成障碍物，导致过水断面缩小。②各种非硬质的生活垃圾，如塑料袋、泡沫、纺织品等在管道内堆积，与其他悬浮物絮凝附着在一起，形成障碍物。
图4 障碍物缺陷典型图像
4.1.2 障碍物缺陷的成因分析
（1）部分管道出路存在异常，流通受限，检查井内杂物堆积形成障碍物，致使管道出口受阻；地基沉降导致管道坡度变化，形成倒坡现象，各类废弃物在高程较低区域积聚，构成障碍；部分管道由大管径转为小管径，使得小管无法及时排出大管内较大体积的障碍物，进而产生堵塞。
（2）水利坡度较小、污水质量分数较高、单位时间管内流量较低，这些因素均可能导致管内沉积平衡高度上升，进而引发管内沉积板结，形成硬质障碍物。
（3）管道出现的破裂、变形、错口、坍塌等缺陷，可能导致管道部件大规模脱落，进而形成大块碎片沉积于管底，形成障碍物。
（4）人类活动导致向排水管网中排放生活垃圾、建筑材料等大体积废弃物，从而形成障碍物；管道内早期自然沉积与各类碎屑杂质堆积沉淀板结，使得过水断面逐渐变小，最后形成障碍物。
4.1.3 障碍物缺陷的灾变趋势及修复意见
根据普查结果显示，有超过29%的障碍物缺陷已达到严重或更高程度，并且此类障碍物缺陷常伴随有腐蚀、渗漏、破裂等其他问题。如不及时处理，长期运行将极有可能导致管网堵塞甚至在管道周边形成空洞造成坍塌。
结合管网运维情况，障碍物缺陷处理方式统一为：DN800以上的采用铣刀机器人铣削处理障碍物，DN800以下的采用人工清障。
本文以西南某市某区排水管网为研究对象，对948.74 km、共57 009段管道进行全面的疏通和检测，分析了研究区管网缺陷的特征规律和成因机制，得到以下几点结论：
（1）错口、破裂、腐蚀和障碍物是本次普查4种典型的相互伴生的地下管网缺陷类型，如果这些缺陷在长期运行中得不到有效处理，很可能导致管网堵塞，甚至在管道周边形成空洞，造成管网或路面的坍塌。
（2）错口和破裂缺陷分别占比14.03%和13.26%，大多是出现在埋深浅且地基不均匀的钢筋混凝土管中，在上部交通不均匀压力及偶发地震作用下逐步老化破损而成。
（3）腐蚀缺陷占比12.21%，主要发生在腐蚀性污水较多的生活区和主干道路的钢筋混凝土管中，在管内腐蚀性气体、水流冲刷以及外部气候和管内微生物的长期共同作用下形成。
（4）障碍物缺陷占比28.54%，大多出现在管端、接口、管身处，由于管道出路、坡度、管径和污水质量分数、单位时间流量异常，其他缺陷伴生，人为原因等综合因素形成。
（5）研究区内3级及以上结构性缺陷占缺陷总数的5.22%，功能性缺陷占缺陷总数的10.28%，严重影响管网排水功能，涉及管道应结合实际情况采用相应的工艺立即修复。
