一、前言
中国中铁一局集团桥梁工程有限公司源于1952年成立的铁道部第一工程局桥梁工程处，2005年12月28日改制为中铁一局集团桥梁工程有限公司（以下简称：公司）。是世界双“500强”企业中国中铁股份公司下属成员企业中国中铁一局集团公司的全资子公司。是以铁路、公路、桥梁和市政等工程施工为主的国有大型综合建筑施工企业。公司具有桥梁工程专业承包一级资质，公路工程施工总承包一级资质，市政公用工程施工总承包一级资质，土石方工程专业承包一级资质，公路路基工程专业承包一级资质，地基与基础工程专业承包二级资质，混凝土预制构件专业承包二级资质，钢结构工程专业二级资质；公路养护工程施工一类、二类（甲级）从业资质，特种专业工程专业承包不分等级（结构补强）资质，试验检测公路综合乙级，测绘资质证等多项企业资质。主要业务为桥梁工程建筑、铁路综合工程、公路综合工程、市政工程建筑、铁路混凝土桥梁预制、结构补强、设备安装、加工制造、修理、租赁、物资供销、仓储、商业贸易等。
公司下设4大管理中心（共计22个部室）、5个区域市场部、6个专业化事业部及物业公司和在建项目21个，年产值40亿。公司正式职工在岗661人，在册980人，全员1426人，固定资产5000万元，其中设备类固定资产215台套，原值13978.73万元，净值5104.97万元，设备总功率23049.70KW，设备新度系数：0.37；技术装备率：全员5.00万元/人，工人12.27万元/人；动力装备率：全员22.60kW/人，工人55.41kW/人；设备完好率94.30%。
二、实施背景
（一）工程简介
中铁一局集团桥梁工程有限公司承建亳州市高铁片区综合管廊（含道路）工程施工总承包任务。该工程位于安徽省亳州市南部新区，位于新建商合杭高铁亳州南站东侧。主要工程数量亳州市高铁片区共 13 条道路，合计约 19.37 公里；路面层沥青混凝土总计56650.3方。水泥稳定碎石262744方，6cm厚预制彩色人行砖145129平方。石灰土填筑约33.2万方。其中排水工程主要为：雨污水排水管道总计63.494公里，其中雨水管道采用钢筋混凝土预制管道预埋，污水管道采用双壁塑料波纹管。
（二）排水管道视频检测的必要性
现代城市道路埋设的管线繁多，在城市市政管网建设及日常管理中存在城市道路下埋设的排水管道破损渗漏水，引起道路沉降。一旦有问题便给道路“开刀”，挖了填，填了挖。人民群众形象地称这种道路为“拉链公路”。对于施工单位来说，市政管网内在完整性的质量检测就显得很有必要，加强市政工程道路管网施工质量管控，降低管网工程因施工质量问题返工造成的安全质量风险及项目经济、工期成本。结合智能化管道检测机器人的推广应用，采用智能化机器人对施工完成的排水管网提前进行“体检”，在施工过程中对存在质量问题进行整改、处置。提高基层项目检测手段信息化、智能化水平，助力城镇化施工建设。
通过视频检测可以提前对排水管道质量缺陷进行排查，下道工序施工前及时进行缺陷整治，对排水管道破裂及时进行更换安装或治理，降低治理费用，减小整治难度和对后续施工的影响，最大程度避免了路面施工后，由于管道损坏引起路基、路面下沉。为市政道路排水管道施工质量提供了一种快速、高效、安全的检测手段，也为同类型工程建设做出一个有益的探索和尝试。
三、内涵和主要做法
（一）智能化管道检测机器人应用技术内涵
智能化管道机器人是一种新型机器人，可沿着管道内外行走，主要包括携带传感器以完成管道内外作业的机电系统、爬行机构、信号传递、动力传输系统，有线或无线操控系统等组成。
1、智能化管道检测机器人发展历程
国际上，智能化管道检测机器人的研究由来已久。1978年法国的J1VERTUT最早提出轮式管道机器人的行走机构模型。日本东京工业大学在1993年始研究管道机器人，他们成功研制出适合微小管道的机器人。美国的工业制造业一直处于国际先列，前后有很多公司及大学制造出管道机器人。在2001年，纽约煤气集团和卡内基梅隆大学机器人学院研制出了无缆式长距离的管道机器人，这种管道机器人能够检测地下煤气管道的状況。国内在管道机器人方面的研究起步较晚。哈尔滨工业大学的邓宗全教授最先研究轮式行走的管道机器人，主要用于大口径管道的自动化检测。上海大学最先研制了细小工业管道机器人的移动探测器及集成系统可实现20毫米管道内探测。近几年管道机器人的形式样式与应用场合更加灵活与常见。如北京顺义区最近投人使用的智能管道机器人不仅可以动报警与定位还可以进行监测；与人工方式比较能够提高有限空间作业效率及安全保障能力。随着现代科技的飞速发展，多单位开始研究管道机器人，管道机器人也是应用许多领域并逐步完善与发展。
2、智能化管道检测机器人应用范围
主要应用于工业生产管道、石油石化传输管道、市政排水管道内部快速检测和诊断，管道机器人常规配备强力照明光源和便携式控制系统。不仅适用于固定场所的检测，而且适合野外和移动工作场所，是市政建设及维护管理领域不可或缺的帮手。
3、智能化管道检测机器人检测特点
智能化管道检测机器人因为具有体积小，可遥控操作等特点，与传统的人工检测相比，具有以下优点：应用领域宽广，既可以对常规管道进行检测、诊断，也可以对人力无法到达的细小管道进行检测；在工艺生产、石油石化运输管道等的检测中更可以体现其优越性；不但检测效率、检测精度成倍提高，而且因为不用人员进入管道内部，提高了检测过程中的安全保障系数；对于市政管道检测，避免对存在问题的管道进行大面积开挖，直接通过智能化管道检测机器人对问题管道进行精准定位，对管道内部缺陷或损坏情况比较直观，可以有助于施工管理人员对缺陷进行精准评估，并针对缺陷或损坏类型制定有针对性的修复方案。
（二）主要做法
1、明确职责，梳理排水管道施工质量控制要点
为了使排水管道视频检测活动在项目扎实推进，项目部成立了项目经理为组长，项目总工程师为副组长，各部门负责人及排水管道施工班组长为成员的管道视频检测科研课题活动小组，制定排水管道视频检测活动推进方案。
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本课题研究活动拟分以下三个阶段开展工作：
第一阶段：课题研究准备阶段（2018年4月至2018年5月）
项目部制定市政排水管道完整性机器人视频检测应用技术课题研究活动总体推进计划。成立以项目经理为组长，项目总工程师为副组长，项目部各业务部门负责人、相关施工队伍负责人、班组长为组员的活动领导小组，负责课题研究活动持续推进及具体实施。明确各相关部门课题研究活动工作职责、标准及工作节点目标。活动领导小组在项目总工程师的指导下，编制课题研究活动实施方案，项目部试验室负责编制排水管道机器人视频检测管理办法、操作规程等技术标准。项目部工程部负责确定拟实施课题研究的施工部位、数量，并建立台账。项目部试验室负责根据工程部提供的课题研究工程部位、数量台账，结合施工进度对研究课题内容进行分解，编制责任矩阵，制定总体工作计划和工作节点目标，明确相关工作的责任人。组织对项目部相关部门、施工队进行管道视频检测机器人应用技术培训。
第二阶段：课题研究实施阶段（2018年6月至2018年9月）
项目部试验室负责对排水管道完整性进行视频检测，并分阶段对具备条件的排水管道委托当地质量监督部门分批进行检测验证。项目部各相关部门、施工队负责配合项目部试验室开展此项工作。
项目部各部门按照部门职责负责课题研究活动中涉及本部门的工作，确保课题研究活动按计划稳步推进。施工队负责按照项目部制定的视频检测计划安排充足的作业人员对排水管道内的淤泥及杂物进行清理，为视频检测做好准备工作。排水管道具备分批验收的情况下，项目部工程部负责联系建设单位、监理单位、质量监督机构及相关方对排水管道进行分批专项验收。在课题研究实施阶段，结合工程施工实际及排水管道视频检测情况，项目部总工程师根据排水管道施工及完整性检测情况可以适时召集相关部门及施工队召开课题实施进展情况分析会，对课题研究中的实际情况进行分析，对课题推进计划进行适当的调整。
第三阶段：课题研究总结阶段（2018年10月至2018年12月）
在开展课题研究活动过程中，由项目部试验室负责收集课题研究活动的各类资料（包括影像资料）并存档。项目部试验室负责按相关要求撰写课题研究实施表，按照要求上报公司企业管理部。由项目部试验室负责课题研究整体工作总结、管理创新成果、管理流程等课题成果初稿，由项目部活动领导小组及主要领导审定后上报公司企业管理部。组织相关管理、施工人员对排水管道施工过程易出现的质量通病进行系统梳理，有针对性的制定排水管道施工质量控制要点，对排水管道施工进行全过程质量管理。
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按照公司相关管理制度，结合项目部各部门工作职责要求，对排水管道视频检测参与部门及班组全部纳入排水管道视频检测课题管理体系。并编制责任矩阵，明确部门及施工班组的管理职责。使项目部各管理部门及施工班组对工作内容、节点目标、工作标准、主责部门、辅助部门等一一明确。
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在日常施工过程中，项目部质量管控部门按照研究课题推进计划及质量管控要点有针对性的加强施工管理。其中排水管道进场验收42批次：其中钢筋混凝土排水管检测14批次，不合格1批次；HDPE双壁波纹管进场检测28批次，不合格2批次。均按照相关质量控制流程进行处置。确保进场排水管道原材质量指标满足规范、设计要求，为保证排水管道施工质量奠定了坚实的基础。
2、开展专题培训，熟悉掌握设备操作技巧及报告整理要求
以问题为导向，开展排水管道检测机器人视频检测专题培训，按照排水管道视频检测科研课题活动方案，结合排水管道完整性质量缺陷类别，项目部对现场排水管道施工所有环节参与人员进行分级全面培训。
项目部结合排水管道施工实际情况，为落实市政排水管道完整性机器人视频检测应用技术课题研究活动，确保排水管道视频检测有序推进，明确项目部各部门及施工队职责、工作标准，对涉及排水管道视频检测课题的管理部门、施工班组工作职责进行分解，将责任层层落实。编制排水管道视频检测工作流程：
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图1 排水管道完整性视频检测流程
项目部组织技术人员对排水管道沟槽开挖，管道安装、排水检查井施工质量要点等进行系统培训。通过培训，相关施工班组及技术员对排水管道施工过程质量卡控要点有了较深认识。在排水管道沟槽开挖过程中对管道沟槽底部及侧墙位置的硬质孤悬土石块及杂物安排人员人工清理，预防双壁波纹管安装完成后，对排水管道造成破损，影响排水管道完整性。排水管道安装过程应注意管道连接胶圈的安装方向，防止胶圈方向安装错误造成排水管道后期使用过程中由于水流振动引起管道接口脱落的质量缺陷。排水管道检查井施工后对管道及检查井施工时产生的建筑垃圾等杂物未及时清理，也会影响排水管道的使用功能。经过培训、梳理针对排水管道的质量缺陷产生的原因进行分析，并提出相应的解决方案：
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在此基础上项目部针对管道视频检测机器人的操作方法及注意事项，邀请管道视频检测设备厂家技术人员对项目试验检测人员、技术人员进行操作培训。通过培训，项目试验及技术人员掌握了管道机器人的工作原理、基本操作方法，管道缺陷视频采集、分析方法；并对管道机器人报告资料整理进行系统学习，掌握排水管道完整性缺陷分析方法、技巧。组织培训2次，共计培训人员39人次，其中施工人员26人次，施工技术及管理人员13人次。通过培训，排水管道施工质量明显提高。
3、明确节点目标，稳步推进现场管道检测
按照方案确定的节点目标，项目部试验室组织相关检测及技术员，在施工班组配合下对具备检测的排水管道进行了视频检测。截至目前，共检测9条路25.714公里，占需检测63.494公里的40%；经排水管道视频检测共发现排水管道施工质量缺陷2大类25个问题。针对排水管道检测发现质量缺陷下发整改通知书10份，以整改完成8份。排水管道视频检测质量缺陷见下表：
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对上表分析，排水管道完整性质量缺陷主要集中在排水管道内，分为结构性缺陷和功能性缺陷。结构性缺陷指管道本体遭受损伤，影响强度、刚度及使用寿命的缺陷；功能性缺陷指导致管道过水断面发生变化，影响畅通性能的缺陷。其中，结构性缺陷必须进行修复，而功能性缺陷通常需要进行人工清理即可满足排水管道的使用功能。
4、分部验收，验证管道视频检查效果
项目部通过使用管道机器人对排水管道进行视频检测后，及时组织施工班组对存在质量缺陷的管段进行修复、清理；对于需要开挖进行修复的，在水稳施工前对其进行修复，避免由于管道质量缺陷引起水稳的二次开挖造成经济损失。在修复的基础上，邀请当地质监站检测中心对其中11.856公里排水管道进行抽检验证，通过率100%。达到排水管道分项交验的技术准备。
四、实施效果
（一）实现了管道施工过程精细化管理
通过采用管道视频检测机器人在本项目应用，实现了市政排水管道施工全过程的精细化管理。主要体现在以下几个方面：实现了排水管道施工全要素管理，从排水管道原材进场验收、检测，到排水管道施工的各个环节质量卡控，全部纳入管道机器人检测管理视野，使各施工要素环环相扣，上道工序验收不合格，无法进入下道工序施工。实现了全过程质量管理，从过去的施工完成验收后后续施工就与自己无关，管道视频检测方案要求施工班组对排水沟槽开挖、管道安装、回填等工序分别进行防护作业，确保排水管道不因下道工序施工而造成损坏。实现了管道施工质量缺陷的可追溯性，通过排水管道完整性检测，实现了施工质量那一步存在问题通过视频及图片可以很明显的界定质量缺陷发生原因，不会像以往一旦出现质量问题，互相指责、推诿。
（二）降低管道质量缺陷修复成本
在施工过程中，通过有效的检测手段对排水管道质量缺陷进行检测确认，有针对性的进行修复，使质量缺陷在施工过程中逐步消化。不仅可以有效防止质量缺陷发展形成质量问题，针对排水管道来说，通过在施工过程中对各种小的质量缺陷进行修复，避免了道路整体成型后，再发现无法弥补的质量问题修复时采用破除路面，安全防护等等措施增加管道修复成本。
论文作者:郭建利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：管道论文; 排水管道论文; 机器人论文; 项目论文; 缺陷论文; 视频论文; 课题研究论文; 《基层建设》2019年第32期论文;