牟定縣城區(qū)地下管線探測技術*

郭　嚴，劉云忠

(1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司 工程監(jiān)測檢測分院，云南 昆明　650041； 2.昆明市測繪研究院，云南 昆明　650041)

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牟定縣城區(qū)地下管線探測技術*

郭嚴1，劉云忠2

(1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司 工程監(jiān)測檢測分院，云南 昆明650041； 2.昆明市測繪研究院，云南 昆明650041)

文章介紹了牟定縣城區(qū)地下管線探測的全過程，探測方法合理有效，管線測量結果和探測結果符合規(guī)范，對管線探測與研究單位在工作中具有一定的借鑒和參考價值。

地下管線；探測；取舍標準

0　引言

地下管線是城市的重要基礎設施，是城市管理和運轉的生命線。隨著城市的發(fā)展和改擴建，施工中難免會對地下管線(網(wǎng))形成一定的破壞，如橋梁、給排水、建筑物基礎處理、地鐵等施工造成的破壞。地下管線探測是國家實施地下綜合管網(wǎng)建設的一項基礎工作，地下管線探測資料是建立城市地下管網(wǎng)智能管理系統(tǒng)，順應國家政策和“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、三維可視化、物聯(lián)網(wǎng)等技術發(fā)展的基礎資料，對推動整個城市安全、高效、和諧、健康發(fā)展有著重要的意義。

地下管線的探測，分為明顯點和隱蔽點的探測。明顯點如消防栓、檢查井、管線出入點等，肉眼可見；隱蔽點是管線分布在地下的轉角點、變徑點、分支點、起始點等，隱蔽點需要儀器探測，點的位置和埋深探測至關重要。

1　工程概況

牟定縣位于云南省中北部，楚雄彝族自治州中部，全縣總面積1 464 km2，縣城所在地共和鎮(zhèn)平均海拔1 758 m；主城區(qū)內交通繁忙，部分屬于老城區(qū)道路，道路擁擠，對測量工作的干擾和通視的影響較大，同樣給外業(yè)管線探查及數(shù)據(jù)采集工作增加較大的難度。

牟定縣城區(qū)探測面積為5.04 km2，探測各類地下管線總長度為190 km。測區(qū)內分布管線的市政道路有：化湖北路、萬壽路及元雙公路等支干路，道路總里程約16 km。中心城區(qū)地勢較為平坦，地表以人工回填土為主，土壤潮濕、粘性較大，介質比較均勻，地下管線鋪設深度基本在3 m以內，介質與管線電性差異較明顯，地電條件比較理想，有利于地下管線探測。

2　牟定縣城區(qū)地下管線探測技術

為了準確無誤的探測本次任務范圍內的管線，必須對所要探測范圍進行準確界定，收集相關測量和管網(wǎng)資料，了解各單位界限實地劃分位置，管線露點、出入口部位等。工作開展前通過物探實驗確定探測范圍內各類管線的最佳信號施加方式、最小收發(fā)距、最佳收發(fā)距、最佳發(fā)射頻率和功率。由于不同類型的管線其埋深和埋設方式不同，其探測方法也不同，因此，需要對探測的各類管線分別進行試驗。

管線探測的作業(yè)步驟包括：資料收集，現(xiàn)場踏勘，編寫技術設計書，儀器校驗和方法試驗，實地調查與儀器探查，控制測量，管線點測量，管線數(shù)據(jù)處理與管線圖編繪，建立管線數(shù)據(jù)庫，編寫技術總結，探測成果資料提交驗收。整個過程嚴格進行質量監(jiān)控，作業(yè)流程圖如圖1所示。

圖1　作業(yè)流程圖Fig.1　Operation flow chart

2.1探測范圍內的相關資料收集及利用

測區(qū)內有2006年牟定城建坐標系的四等GPS控制網(wǎng)點“下紙坊、小團山、冬青壩、Ⅲ牟元2、Ⅲ錢牟8、Ⅲ錢牟9”等6點，可作為平面控制起算點；高程采用1985年高程基準。

管線探測采用了牟定縣住建局提供的《牟定縣城02近期建設規(guī)劃圖與城鎮(zhèn)上山合并1∶1 000地形圖》，作為作業(yè)背景地形圖使用；燃氣公司提供的中心城區(qū)全區(qū)燃氣管網(wǎng)鋪設示意圖和

部分道路的施工圖作為牟定縣地下管網(wǎng)調查底圖。本次管線調繪已有資料標注了管線材質、走向、壓力(電壓)、管徑、連接關系、大致位置，示意性比較大，具備一定的參考價值。

2.2控制測量及探測點測量

2.2.1平面控制測量

平面控制測量過程如下：

1)選取牟定縣住建局提供的“大秋樹，下紙坊、小團山、冬青壩”4個四等點按四等GNSS控制點的測量要求，使用華星儀器(A8)4臺雙頻接收機以靜態(tài)相對定位模式進行同步觀測，觀測精度按相關規(guī)范要求進行。

為了檢測所計算四參數(shù)的正確性，選取該測區(qū)內同時具有WGS-84坐標系坐標和2006年牟定城建坐標的控制點“鑫圣大酒店、Ⅲ錢牟8、下紙坊”3點，通過四參數(shù)轉換得到地方坐標與已知坐標進行比較，結果如表1所示。

表1　轉換參數(shù)檢核結果表

其中：X最大較差為-1.5 cm，最小較差為0.9 cm；Y最大較差為-1.5 cm，最小較差為-0.4 cm；Z最大較差為-2.9 cm，最小較差為1.4 cm；同精度檢核平面中誤差為1.3 cm，高程中誤差為1.6 cm，符合參數(shù)轉換要求。

2)本次用作管線點測量的控制點等級為圖根級，圖根控制測量按《衛(wèi)星定位城市測量技術規(guī)范》要求對平面觀測采用單基站GNSS-RTK觀測方法3測回測定點位，圖根控制測量及加密圖根控制點77個[1-2]。

2.2.2高程控制測量

采用“Ⅲ牟元2、Ⅲ錢牟8、Ⅲ錢牟9”3個三等水準點作為起算數(shù)據(jù)，布設四等節(jié)點水準網(wǎng)，用四等幾何水準施測所有圖根控制點。使用Trimble DiNi03自動安平水準儀觀測。四等水準共聯(lián)測新埋圖根控制點77點，聯(lián)測原有三等水準點3點，形成附合水準路線2條，閉合環(huán)線5條，水準路線全長約23.012 km。水準網(wǎng)經(jīng)過軟件平差，滿足相應規(guī)范要求[3]。

2.2.3探測點測量

采用Leica TC402全站儀逐點測量，管線點的平面坐標和高程坐標采用極坐標法測定。距離用測距儀測記兩次取中數(shù)，測站至測點距離不大于150 m，水平角和垂直角各測半測回，測量精度滿足管線點測量的要求。

2.3地下管線探測

2.3.1管線儀的選擇

管線探測儀的選擇原則如下：

1)功能全，能提供綜合探測技術，適合多種管線的探測；

2)儀器工作頻率多、適合不同的管線及不同的地電條件下的探測；

3)儀器性能穩(wěn)定、分辨率高，性能校驗良好、精度高，能滿足同時投入多臺(套)儀器開展大面積地下管線探查作業(yè)；

4)輕便、快速。

結合本測區(qū)地下管線種類及其分布特征，本次地下管線探測選用英國雷迪公司生產(chǎn)的RD4000、RD8000型管線探測儀。

2.3.2綜合管線探測取舍標準

綜合管線探測取舍標準如下：

1)排水管網(wǎng)探查建成區(qū)管徑0.3 m以上，包括各類雨水、污水、合流管道，暗河，溝渠及排污河道。

2)道路紅線內管徑0.1 m及以上城市道路自來水管網(wǎng)。

3)封閉式小區(qū)排水總出口。

4)電力、通訊、熱力、工業(yè)、綜合管溝及不明管溝全測。

5)管線點編號采用管線代號和點號組成，其中管線代號按《城市地下管線探測技術規(guī)程》執(zhí)行。點號由探查組號和順序號組成，圖上編號以每幅1∶500地形圖為單元分別按順序編號；編號原則是先干管，后支管，順序為由西到東，由北到南。外業(yè)物探點號要保證在一個測區(qū)內唯一，各類管線點預編號方式為：管線大類+管線小類+探查組號(2位)+順序號(3位)，例如DLLD01018表示1組城市照明18號，依此類推。

2.3.3管線儀方法實驗

根據(jù)《城市地下管線探測技術規(guī)程》和《牟定縣城中心城區(qū)管線探測工程設計書》要求，在開展地下管線探測前，必須進行探測方法試驗，并對投入作業(yè)的探測儀器進行性能校驗[4]。通過試驗確保儀器狀態(tài)良好，性能穩(wěn)定，校驗精度滿足本測區(qū)管線探測的要求。

通過對不同管類、不同埋深、不同工作頻率、不同激發(fā)方式及收發(fā)間距的實驗，結果表明：本區(qū)金屬管道類管線探測有條件的采用直接法，效果明顯，精度高；線纜類管線在多根條件下以夾鉗法效果最好，感應法效果差；在單一線纜情況下，夾鉗法和感應法均有良好效果。

通過本次試驗分析可得出以下結論：

1)直連法、感應法、夾鉗法，此三種探測方法在測區(qū)內是有效的。

2)投入的各種型號探測儀性能穩(wěn)定，探測精度高，都有很高的分辨率，有多種收發(fā)頻率和探測方法供選用，能滿足牟定縣地下管線探查的需要。

3)在不受其它臨近管線干擾的情況下，各儀器的定位和定深精度均很高，只需把探測的中心埋深校正到管頂埋深即可。因而在實際工作中應盡量避免臨近管線的干擾，采取不同的手段進行探測。

4)由于儀器發(fā)射機一次場的干擾，感應法在探測時收發(fā)間距放在10 m-30 m最為理想。用儀器定深時盡量使用70%比值法，因70%比值法精度相對要高，而直讀法、60%比值法和80%比值法誤差比較大，探測時僅用作參考(尤其是探測大管徑和埋深較深的管線時測深誤差較大)，再結合附近明顯點進行比較校正。

2.3.4各種地下管線探測

2.3.4.1明顯點的調查

明顯點的調查過程如下：

1)明顯管線點是指各類地下管線專用的檢修井、出露于地表的管線點、檢修井中可見的特征點、上桿與管線相連的附屬物及建(構)筑物等。本次對探查范圍內管線所有明顯點都進行了調查，共調查8 924點。

2)對明顯管線點上出露的地下管線及其附屬設施(如燈桿、接線箱、人孔、手孔等)作詳細調查、記錄和量測。并按規(guī)定填寫調查表和繪制草圖，查明管線的管徑、埋深和材質等。

2.3.4.2隱蔽點的探測

隱蔽點的探測過程如下：

1)通過開工前儀器一致性校驗，驗證了RD4000型地下管線探測儀、RD8000型地下管線探測儀在本地區(qū)開展地下管線探查的有效性。管線探測激發(fā)方式選擇對鄰近管線感應小、突出目標管線的夾鉗法為主，探查過程中隨時通過相鄰已知點對隱蔽探測點的平面位置和中心埋深進行驗證，并將深度換算到管頂埋深，記錄在探測手簿“管頂(溝底)埋深”欄中。每天作業(yè)前后檢查儀器工作狀態(tài)是否良好，保證了每天正常施工及工程質量。本次探測范圍內探測管線隱蔽點共計4 977點。

2)在探查作業(yè)過程中，優(yōu)先采用夾鉗法，其次是直接法、感應法；探查時施加信號于各類管線，分別定位、定深，并根據(jù)兩端線纜所處位置進行定位、定深修正，取修正后的中間位置為定位點，取埋深中值為埋深值。對分支直埋線纜采用夾鉗法或感應法追蹤探測，對分支去向不同的管線分別進行追蹤探測，部分地段采用了開挖的方式進行驗證。在實際作業(yè)過程中依據(jù)探測目標，靈活采用多種發(fā)射頻率和激發(fā)方式，使目標管線上有足夠高的信噪比，提高了探查精度。

3)同一條管線直線段相鄰管線點間距大于75 m時，在管線中間加點，控制管線走向；管線彎曲時，在圓弧起訖點和中點上設置管線點，圓弧較大時，增加管線點密度，正確表達了管線的彎曲特征；遇到彎頭時，首先在管線延伸線上找出信號消失位置，然后在管線兩側追蹤信號并確定其準確位置，用兩個方向的相交點定為彎頭點，經(jīng)驗證后準確定點。雷達探測圖如圖2所示。

典型雷達剖面圖：平面位置1.2 m　埋深0.50 m　探測埋深0.48 m圖2　雷達探測圖Fig.2　Radar detection chart

2.3.5特殊探測點的處理

特殊探測點的處理過程如下：

1)在探測過程中發(fā)現(xiàn)部分給水及燃氣管線為非金屬材質，用常規(guī)探測儀無法進行定位定深，但根據(jù)給水和燃氣公司提供的圖紙和現(xiàn)場指認，結合地面明顯附屬物的信息，適時進行了部分釬探。

2)由于牟定縣老城區(qū)的市政道路排水系統(tǒng)是20世紀90年代建立的蓋板(1.8 m*0.4 m，厚20 cm)，在不破壞路面的情況下采取個別開啟和逐個板縫反復量取及推斷井深的方式進行探查。

2.3.6探測工作總結及質量評價

本次探測工作完成測量控制點77個，四等水準測量23 km，管線探測13 900點，管線長度190 km，外業(yè)工作35 d。現(xiàn)場資料都采用相關軟件進行處理，探測成果符合相關規(guī)范要求。外業(yè)工作效率高主要是因為探測試驗數(shù)據(jù)可靠，采用方法合理，控制測量工作精度高，范圍全面，一次性滿足了探測點的測量需要。

質量評價結果如下：

1)上級檢查組按相關規(guī)范對測量全過程實地抽查、復查，控制測量圖根點的最大相對誤差為1∶5 363(允許值為1∶4 000)，最大高程較差為13 mm，允許值為±30 mm，測區(qū)圖根控制點成果數(shù)據(jù)可靠，精度滿足相關規(guī)范要求。

2)經(jīng)過驗收檢查，管線測量數(shù)據(jù)和探測數(shù)據(jù)平面位置中誤差為±2.13 cm(限差±5 cm)，高程中誤差為1.99 cm(允許誤差為±3 cm)，埋深中誤差在±2 cm之內[5-6]。

4　結論

通過對牟定縣城區(qū)地下管線的探測，筆者得出如下結論：

1)牟定縣管線探測經(jīng)過調查和充分試驗找出適合當?shù)氐淖罴烟綔y方案，特別是管線的最佳探測方法。

2)牟定縣城區(qū)中心管線探測能夠高效、安全、優(yōu)質的完成，與進行調查試驗后采用合理的探測方法和作業(yè)步驟，投入高精度多頻率儀器開展探測是分不開的。

3)牟定縣管線探測過程中控制測量測區(qū)全覆蓋、高精度、系統(tǒng)一致，方便工作。管線探測儀使用前進行校正、多方試驗，確定夾鉗法、直連法、感應法三種方法為測區(qū)內有效的方法，儀器最佳定深采用70%比值法，采用方法適當。

4)效果比較明顯，許多剖面圖像都很清晰，經(jīng)過多種方法檢查，結果均滿足規(guī)范要求。

[1]CJJ/T 8—2011城市測量規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2012.

[2]CJJ/T 73—2010衛(wèi)星定位城市測量技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]GB/T 12898—2009國家三、四等水準測量規(guī)范[S].中國國家標準化管理委員會，2009.

[4]CJJ 61—2003城市地下管線探測技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[5]GB/T 24356—2009測繪成果質量檢查與驗收[S].北京：中國標準出版社，2009.

[6]DBJ 53/T 55—2013云南省城市管線探測技術規(guī)程[S].昆明：云南科技出版社，2014.

Detection Technology of Underground Pipeline of Mouding County Urban

GUO Yan1，LIU Yun-zhong2

(1.Engineering Monitoring and Testing Branch，Power China Group Kunming Engineering Corporation Limited，Kunming Yunnan 650041，China； 2.Kumming Surveying and Mapping Institute，Kunming Yunnan 650041，China)

This paper describes the whole process of the city underground pipeline detection of Mouding County Urban.The detection is reasonable and effective，and the results of pipeline measurement and detection conform to the specification.Therefore，the article has some reference value for pipeline detection and research unit in the work.

underground pipeline；detection；selection criteria

2016-06-17

TU 279

B

1007-9394(2016)03-0035-03

郭嚴(1965～)，男，云南昆明人，高級工程師，主要從事水利水電工程監(jiān)測技術管理方面的工作。