管線探查精度的提高與質(zhì)量控制

杜朋衛(wèi)，周芳玲

(北京同創(chuàng)達(dá)勘測有限公司，北京100048)

一、引 言

地下管線被稱為“城市的生命線”，是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也是城市建設(shè)管理的重要內(nèi)容。隨著城市發(fā)展建設(shè)需求的增長，地下管線普查、探測、竣工等工作已得到各管理部門、施工單位的認(rèn)可和重視。通過探測地下管線，建立綜合的地下管線數(shù)據(jù)庫，提供地下管線資料圖紙，反映地下管線走向、深度、結(jié)構(gòu)材質(zhì)等數(shù)據(jù)信息，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工階段及時(shí)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的管線資料。目前地下管線探查普遍采用實(shí)地調(diào)查和探測相結(jié)合的方法，先行調(diào)查明顯點(diǎn)的可見信息，使用管線探測設(shè)備對(duì)隱蔽管線或去向不明的管線進(jìn)行探測，以獲取完整的地下管線信息。因管線種類及埋設(shè)方式繁多、施工工藝的更新、管線材質(zhì)及周邊環(huán)境的差異等因素對(duì)管線探測工作有很大的影響，如果不采用科學(xué)的探測方法，管線探測的精度誤差較大，可能影響設(shè)計(jì)及施工的順利開展。根據(jù)筆者多年來在地下管線探測及生產(chǎn)管理中的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)管線探查精度的提高和管線質(zhì)量控制的措施做以下總結(jié)，供讀者在實(shí)際探測中參考。

二、已有管線資料的收集

通過與各管線權(quán)屬單位聯(lián)系，收集查閱場區(qū)已有的管線資料，包括管線設(shè)計(jì)圖、施工圖、竣工圖、示意圖等圖紙。因?yàn)闄?quán)屬部門多、管線修建年代不同等因素的影響，收集到的資料使用前需進(jìn)行分析整理，以提高資料的使用有效性。通過現(xiàn)場踏勘，積極與管線巡線人員、當(dāng)?shù)鼐用駵贤?，了解作業(yè)場區(qū)管線的基本情況，為管線探測工作的開展做準(zhǔn)備，對(duì)管線探測工作起一定的指導(dǎo)作用。

三、管線探測方法的選取

市場上的管線探測儀器型號(hào)較多，各種探測儀器的信號(hào)發(fā)射與計(jì)算參數(shù)存在一定的差異，探測時(shí)依據(jù)不同材質(zhì)的管線與周圍介質(zhì)存在不同物理特性差異的特點(diǎn)，需要對(duì)工程投入的探測儀器作收發(fā)距、工作頻率、信號(hào)施加方式及定位定深方法試驗(yàn)與標(biāo)定，選取不同探測模式，通過對(duì)不同管線進(jìn)行測試，了解探測儀的有效性、精度及其他有關(guān)參數(shù)，掌握管線探測儀最佳工作狀態(tài)，以提高探測管線平面和埋深的精度。

經(jīng)過筆者所在單位多次對(duì)管線探測儀進(jìn)行方法試驗(yàn)，對(duì)探測儀作業(yè)頻率及接收機(jī)最小收發(fā)距離作統(tǒng)計(jì)，結(jié)論見表1和圖1。

表1 探測儀工作頻率及接收機(jī)最小收發(fā)距離統(tǒng)計(jì)表

發(fā)射頻率:低頻(10 KHz以下)、中頻(10～40 KHz)、高頻(40 KHz以上)。

圖1 RD8000接收機(jī)收發(fā)距試驗(yàn)曲線圖

經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，管線探測時(shí)接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的距離不宜小于13 m，使用最佳的探測模式和工作頻率，以增強(qiáng)探測效果，提高接收機(jī)有效工作距離，使接收信號(hào)穩(wěn)定，探測出的平面和埋深與實(shí)際更符合。對(duì)于不同材質(zhì)的管線，要選擇合適的探測方法，對(duì)管線探測效率和定位精度的提高起到重要的作用。

四、管線調(diào)查的質(zhì)量控制

實(shí)地開井調(diào)查是管線探測的主要工作內(nèi)容之一，調(diào)查數(shù)據(jù)信息的精度和質(zhì)量，將直接影響到管線探測工作的開展，甚至影響到管線的探測質(zhì)量，管線調(diào)查工作必須遵循“多調(diào)查、細(xì)調(diào)查、采集全、量取準(zhǔn)”的原則，應(yīng)提高作業(yè)人員的責(zé)任心，明確項(xiàng)目目的。

管線調(diào)查時(shí)，若在井口上不能完整地看到井內(nèi)情況，在保證安全的前提下，盡量選擇下井調(diào)查，以更直觀地采集到檢修井內(nèi)的各種信息，選擇合適的量取工具(鋼卷尺、手持測距儀等)，保證量取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、信息完整。若遇存在安全隱患的檢修井，則必須使用L尺量取管徑、埋深等數(shù)據(jù)，不建議使用鋼卷尺量取數(shù)據(jù)，避免因井內(nèi)積水、淤泥等造成數(shù)據(jù)誤差大;在不能排除有無分支的情況下，建議使用其他管道輔助工具(如管道潛望鏡、魚眼攝像頭等)進(jìn)行調(diào)查，以避免丟漏管線走向。

以筆者所在單位西三旗某地塊周邊市政項(xiàng)目為例，項(xiàng)目作業(yè)時(shí)因雨水YS31井內(nèi)有積水，沒有下井調(diào)查的條件，導(dǎo)致YS31丟漏南方向，項(xiàng)目外檢時(shí)利用筆者所在單位自制研發(fā)的井下數(shù)據(jù)采集影像工具進(jìn)行井下調(diào)查，補(bǔ)全了該雨水井南方向管線，如圖2所示。

特別是對(duì)小范圍測區(qū)進(jìn)行管線探查工作時(shí)，必須擴(kuò)大管線調(diào)查的范圍，避免因測區(qū)沒有明顯點(diǎn)，造成管線的遺漏。

進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄時(shí)，需要養(yǎng)成良好的“回讀、多問”習(xí)慣，避免因作業(yè)人員管線業(yè)務(wù)不精，或受周邊噪聲的影響，造成數(shù)據(jù)的“聽錯(cuò)、記錯(cuò)”。數(shù)據(jù)記錄后，應(yīng)檢查數(shù)據(jù)是否存在矛盾，管線調(diào)查第一手?jǐn)?shù)據(jù)的正確性、全面性是保障項(xiàng)目質(zhì)量的先決條件。

圖2 雨水YS31#

五、管線探測的質(zhì)量控制

管線探測質(zhì)量取決于以下因素:合理的探測方法、先進(jìn)的探測設(shè)備、良好的探測習(xí)慣、創(chuàng)造良好的探測條件和細(xì)致的信號(hào)分析。下面對(duì)其中4項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.合理的探測方法

管線的埋設(shè)方式及周邊環(huán)境對(duì)管線探測影響很大。由于管線中的電流信號(hào)及其產(chǎn)生的二次磁場是非理想型無限長載流導(dǎo)體產(chǎn)生的理想磁場因此管線探測時(shí)，應(yīng)根據(jù)被探測管線的特點(diǎn)，結(jié)合管線周邊環(huán)境，對(duì)接收機(jī)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，現(xiàn)場管線密集時(shí)，接收機(jī)會(huì)收到其他管線信號(hào)或其他電磁場信號(hào)，對(duì)于管線儀顯示的管線信號(hào)，應(yīng)重復(fù)探測并分析，不能盲目地以探測信號(hào)為準(zhǔn)。

相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求隱蔽點(diǎn)的探查精度:平面位置限差 δts應(yīng)為 0.10 H;埋深限差 δth應(yīng)為 0.15 H(H 為地下管線的中心埋深，單位為cm)，當(dāng)d＜100 cm時(shí)則以100 cm代入計(jì)算［1］。在進(jìn)行管線探測時(shí)，對(duì)于小管徑直埋類、纜類管線，可以通過接收機(jī)的信號(hào)和顯示，獲得管線的平面位置和埋深。對(duì)于其他管線宜采用70%定位定深的方法，如果要保證探測的精度滿足規(guī)范要求，對(duì)探測的結(jié)果進(jìn)行幾何修正是必需的，不能根據(jù)單一探測信號(hào)來確定管線的位置和埋深，根據(jù)信號(hào)加載源與被測管線的幾何關(guān)系，對(duì)定位結(jié)果應(yīng)加入標(biāo)定的水平改正和垂直改正，計(jì)算出管線的準(zhǔn)確位置和埋深。

以筆者所在單位長春某管網(wǎng)普查項(xiàng)目為例，對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)多種管線探測時(shí)進(jìn)行了幾何修正試驗(yàn)，并通過開挖進(jìn)行了驗(yàn)證如圖3、表2所示。

圖3 試驗(yàn)區(qū)管線幾何修正試驗(yàn)圖

表2 試驗(yàn)區(qū)管線開挖驗(yàn)證表

通過實(shí)地開挖驗(yàn)證表明，探測時(shí)如果不加入幾何修正，開挖驗(yàn)證合格率非常低;相反，如果加入幾何修正，只有少數(shù)點(diǎn)驗(yàn)證不合格。這說明對(duì)管線探測的結(jié)果加入幾何修正是必需的，該方法也普遍適用于各種管線的探測，對(duì)提高管線探測的精度有很大的幫助。

2.良好的探測習(xí)慣

1)管線的埋設(shè)具有一定的隨機(jī)性，總體上，市政規(guī)劃的管線，會(huì)與規(guī)劃紅線存在一定的參照關(guān)系。管線年數(shù)較長、隨意施工、修建時(shí)躲讓其他障礙物的等情況，會(huì)造成管線走向極為不規(guī)律，與現(xiàn)狀道路及建筑物不存在參照關(guān)系。對(duì)這類管線進(jìn)行探測時(shí)，必須采用跟蹤探測的方法，最多每0.5 m進(jìn)行1次探測，觀察管線走向和埋深是否發(fā)生變化，根據(jù)連續(xù)探測的數(shù)據(jù)，確定管線的走向和埋深，以提高探測精度，否則探測出的結(jié)果與實(shí)際存在很大的差異。

以筆者所在單位完成的清河治理項(xiàng)目為例，有一條穿越清河的軍用光纜，因該軍用光纜修建年代久，修建時(shí)現(xiàn)場地勢條件復(fù)雜，使其走向和埋設(shè)變化很大，對(duì)類似情況的管線進(jìn)行探測時(shí)，采用跟蹤探測的方法，才能最大化保證探測結(jié)果與實(shí)際相符，如圖4所示。

圖4 跟蹤探測修建年代較長的光纜

2)進(jìn)行管線探測時(shí)，應(yīng)了解常見的管線施工工藝及不同類型管線的敷設(shè)方式(明挖、頂管、定向鉆施工等):對(duì)于明挖和頂管施工的管線，管線的三維變化基本在特征點(diǎn)處能夠反映出來;對(duì)于定向鉆施工的管線，因管線會(huì)呈曲線修建，探測時(shí)必須加密管線點(diǎn)的設(shè)置，保障探測結(jié)果與實(shí)際趨勢一致，若管線點(diǎn)設(shè)置距離拉遠(yuǎn)，將直接影響管線探測的質(zhì)量。

以筆者所在單位完成的延慶縣某條高壓天然氣修建工程為例。在某路口處有1條電力管線、1條通信管線，修建時(shí)采用定向鉆施工，管線平面和埋深變化無規(guī)律。設(shè)計(jì)擬建的高壓天然氣管線與這兩條管線交叉，且擬建的高壓天然氣施工時(shí)受作業(yè)環(huán)境的限制，也將采用定向鉆施工，對(duì)交叉管線的高程要求精度較高，采用各種方法經(jīng)過現(xiàn)場多次探測，表明即使埋設(shè)情況復(fù)雜的管線，只要采用正確的探測方法，結(jié)合良好的探測習(xí)慣，基本上能夠探測出管線的變化如圖5所示。

圖5 延慶縣某高壓天然氣管線的施工探測

3)管線折點(diǎn)進(jìn)行探測時(shí)，平面位置應(yīng)根據(jù)連續(xù)設(shè)置的臨時(shí)管線點(diǎn)，采用交會(huì)的方法進(jìn)行水平位置的定位;管線的埋深不宜在管線變化點(diǎn)處進(jìn)行探測，經(jīng)過作業(yè)總結(jié)得出，管線測深的位置應(yīng)遠(yuǎn)離管線轉(zhuǎn)折點(diǎn)，一般選擇管線埋深的3～4倍距離為宜，采取這種方法可以提高管線點(diǎn)的埋深精度。

3.創(chuàng)造良好的探測條件

對(duì)于能夠使用直連法或夾鉗法進(jìn)行探測的管線，應(yīng)盡量回避使用感應(yīng)法探測，因?yàn)橄啾雀袘?yīng)法來講，直連法和夾鉗法探測的磁場信號(hào)較為集中，會(huì)減少其他管線的信號(hào)干擾，有利于接收機(jī)信號(hào)的判斷，對(duì)管線探測的效率和精度有很大的幫助。

對(duì)于近距離平行的金屬管線進(jìn)行管線探測時(shí)，因?yàn)橄噜徆芫€信號(hào)干擾大，管線的準(zhǔn)確定位定深有一定的難度。這種情況下，可以在管線裸露點(diǎn)或井內(nèi)向目標(biāo)管線充電，讓電流沿目標(biāo)管線傳遞，該方法能夠比較準(zhǔn)確地對(duì)管線進(jìn)行探測，減少周邊管線干擾對(duì)探測的影響，觀察接收機(jī)測量管線的電流量，對(duì)管線的定位和排除有極大的幫助。

4.盲探方法減少丟漏

盲探是除管線調(diào)查、探測以外的工作，盲探工作在管線探查中是不可缺少的，利用盲探可以降低場區(qū)丟漏管線的幾率，對(duì)于探測無明顯點(diǎn)的管線和預(yù)埋管線有很大幫。目前，大部分作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行盲探時(shí)，都是將發(fā)射機(jī)、接收機(jī)平行推進(jìn)，以獲得管線磁場信號(hào)。經(jīng)過筆者所在單位長時(shí)間的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該方法存在很大的弊端，受發(fā)射機(jī)和接收機(jī)推進(jìn)的不同步以及推進(jìn)速度過快等情況的影響，會(huì)造成管線丟漏現(xiàn)象，特別是與收發(fā)連線斜向交叉的管線丟漏。

結(jié)合筆者所在單位作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)平行盲探的，建議將發(fā)射機(jī)放置在地面上，以2 m為間距沿路線向前推進(jìn)，接收機(jī)以垂直發(fā)射機(jī)的位置為中心，前后各5 m為探測區(qū)域重復(fù)探測。通過這種盲探方法可以減少接收機(jī)接受一次磁場的信號(hào)，提高管線盲探精度，減少管線丟漏現(xiàn)象，如圖6所示。

圖6 常規(guī)盲探方法與重疊盲探方法

六、非金屬管線的探查

圖7為筆者所在單位完成的大興區(qū)某小區(qū)燃?xì)馔饩€項(xiàng)目說明非金屬管線的探查。

地下管線最大的特點(diǎn)是“看不見、摸不到”，目前常見的管線探測儀如果不能采用信標(biāo)的方法，只能對(duì)具有導(dǎo)電特性的管線進(jìn)行探測，隨著管道生產(chǎn)技術(shù)的更新，非金屬及導(dǎo)電性能較差的管道占有量逐步增大(如PE管、PVC管等)。

對(duì)于金屬管線來講，即使埋設(shè)及地下情況復(fù)雜，選取合適的探測方法，加上經(jīng)驗(yàn)的細(xì)致分析，還是能夠探測清楚管道的基本趨勢。對(duì)于非金屬管道，采取常規(guī)的管線探測方法不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行探測，一些重要的管線必定會(huì)影響到管線資料的使用，甚至影響到項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)展。

圖7 大興區(qū)某小區(qū)燃?xì)馔饩€項(xiàng)目

以筆者所在單位完成的北京市某燃?xì)忾L輸線項(xiàng)目為例，測區(qū)有一條由早些年明溝修建的3.5 m×2.2 m的排水暗溝，沿線數(shù)公里無明顯點(diǎn)，對(duì)擬建的高壓燃?xì)膺x線有很大的影響，通過地質(zhì)雷達(dá)探測確定其位置和埋深，如圖8所示。

圖8 排水溝在雷達(dá)界面的成像

以筆者所在單位完成的復(fù)興路自來水消隱項(xiàng)目為例，測區(qū)內(nèi)有一條長度約1.2 km的DN100 PE再生水管線，因復(fù)興路地下管線及地下建構(gòu)物復(fù)雜，地質(zhì)雷達(dá)探測效果不好，為了查清該管線的走向趨勢，使用聲波管線探測儀對(duì)其進(jìn)行定位，共進(jìn)行了22個(gè)斷面探測，基本查清該管線的位置和埋深信息，如圖9所示。

圖9 DN100 PE水管在聲波管線儀的顯示

通過多個(gè)項(xiàng)目得知，對(duì)于管線的探測必須結(jié)合新技術(shù)、新設(shè)備，選用合適的設(shè)備和方法，對(duì)摸清地下管線的情況會(huì)起到很大的幫助作用。

七、結(jié)論及建議

結(jié)合地下管線類項(xiàng)目的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為要提高管線探查精度，保證管線資料質(zhì)量，以下幾個(gè)方面是不可缺少的。

1)收集整理資料，了解測區(qū)地下管線總體狀況。

2)提高人員作業(yè)意識(shí)，增強(qiáng)責(zé)任心和管線常識(shí)，不能因?yàn)樽鳂I(yè)環(huán)境惡劣，而減少采集的數(shù)據(jù)量，從而減低數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3)選用合格的儀器設(shè)備，結(jié)合管線情況，采取匹配的探測方法，養(yǎng)成良好的探測習(xí)慣，多方法重復(fù)探測，對(duì)探測的結(jié)果進(jìn)行分析研究，以確定管線的位置和埋深。

4)采用新技術(shù)、新方法探測，不能因?yàn)樯a(chǎn)成本的增加而降低成果資料的質(zhì)量，鼓勵(lì)采用新技術(shù)完善管線資料的完整性。

地下管線是影響城市建設(shè)的重要因素，保障著城市發(fā)展建設(shè)和居民生活，提供正確的地下管線資料，是各項(xiàng)規(guī)劃建設(shè)的核心基礎(chǔ)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鳂I(yè)方法和工作態(tài)度，是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的根本。

［1］解智強(qiáng)，杜清運(yùn)，高忠.地下管線通用GIS平臺(tái)建設(shè)及其在城市排水管理中的應(yīng)用研究［J］.測繪通報(bào)，2012(8):72-75.

［2］黎海波，陳明輝，歐陽松.東莞市地下管線普查暨管線信息化建設(shè)綜述［J］.測繪通報(bào)，2013(3):88-92.

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