地下管線精確探測(cè)技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用

薛 飛，俞佳斌

（杭州市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展中心，浙江 杭州 310006）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，市政工程施工時(shí)經(jīng)常會(huì)受到位置不明的深埋地下管線的影響。地下管線由于歷史原因、管理不善，或者由于施工方法的原因（如非開(kāi)挖埋管工藝）無(wú)法提供準(zhǔn)確的管線位置圖，對(duì)后期的市政工程施工造成嚴(yán)重的安全隱患。目前地下管線施工中存在的主要問(wèn)題有：常規(guī)物探方法精確性有限，資料不詳細(xì)，維護(hù)成本高，事故搶修復(fù)雜程度較高[1]。近來(lái)來(lái)，非開(kāi)挖敷設(shè)管線越來(lái)越多，但因其施工作業(yè)技術(shù)和施工設(shè)備參差不齊、施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理落后等原因，非開(kāi)挖地下管線項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)無(wú)法提供精準(zhǔn)的管線平面位置和埋深等數(shù)據(jù)資料，在臨近地下管線打樁和開(kāi)挖等市政施工中無(wú)法準(zhǔn)確交底，其中110 kV、220 kV非開(kāi)挖電力電纜管線外力破壞事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)電力安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重安全隱患。比如2008年8月26日，杭州余杭區(qū)110 kV南苑1 264線電纜被頂管施工破壞，嚴(yán)重影響了附近居民的生產(chǎn)生活[2]。

如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理、如何將精確的管線探測(cè)技術(shù)應(yīng)用在工程實(shí)踐中，確保施工過(guò)程中深埋地下管線的安全是我們工程管理者必須思考的問(wèn)題。本文以杭州市紫金港立交項(xiàng)目中110 kV、220 kV電力管精準(zhǔn)探測(cè)工程為例，細(xì)致介紹地下管線精準(zhǔn)探測(cè)技術(shù)在市政工程的應(yīng)用，供類似項(xiàng)目參考。

1 管線精確探測(cè)技術(shù)

杭州市紫金港立交工程為市重點(diǎn)工程，施工范圍內(nèi)的深埋地下管線有燃?xì)夤芫€、超高壓電纜、軍用通信電纜、信息光纜等，管線位置錯(cuò)綜復(fù)雜，其中在樁基及地連墻施工區(qū)域附近有3段深埋電力過(guò)路管線（1段110 kV、2段220 kV）。區(qū)域內(nèi)電磁信號(hào)強(qiáng)烈（超高壓電纜），電力管道內(nèi)穿滿電纜，普通物探方法無(wú)法測(cè)定管線的準(zhǔn)確位置。為確保工程安全，必須進(jìn)行精確探測(cè)，采用了以地震映像法、超聲成像法為主，電磁感應(yīng)法為輔的綜合物探方法對(duì)電力管線進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)區(qū)域面積約為150 m長(zhǎng)、100 m寬，探測(cè)區(qū)域見(jiàn)圖1。精確探測(cè)3段電力非開(kāi)挖管線的空間位置；并在路邊及打樁區(qū)域、連續(xù)墻區(qū)域中布置13個(gè)成像點(diǎn)，直接顯示深埋電力管線及其邊界，確保超高壓電力管線的安全。

圖1 探測(cè)區(qū)域示意圖

地震映像法又名彈性波層析成像技術(shù)，地震映像發(fā)射、接受射線探測(cè)結(jié)果直觀顯示，見(jiàn)圖2。層析成像成果更直觀、準(zhǔn)確、信息量更豐富。

圖2 地震映像發(fā)射、接受射線示意圖

地下土層結(jié)構(gòu)對(duì)超聲而言是一個(gè)復(fù)雜的介質(zhì)，各種土層及地下管線有它特定的聲阻抗和衰減特性。因而構(gòu)成聲阻抗上的差別和衰減上的差異。超聲穿透地層到深部管線，將經(jīng)過(guò)不同聲阻抗和不同衰減特性的土層，從而產(chǎn)生不同的反射與衰減。這種不同的反射與衰減是構(gòu)成超聲圖像的基礎(chǔ)。將接收到的回聲，根據(jù)回聲強(qiáng)弱，用明暗不同的光點(diǎn)依次顯示在影屏上，則可顯出地下管線的超聲圖像，見(jiàn)圖3。這種方法稱為管線超聲成像法。

圖3 超聲成像原理圖

2 管線精確探測(cè)結(jié)果

本次精確探測(cè)的具體內(nèi)容有：

（1）110 kV斜穿文一西路電力非開(kāi)挖管線。長(zhǎng)約150 m，地震映像法縱測(cè)線40條（150 m/條），測(cè)線間距0.5 m，橫測(cè)線300條（20 m/條），測(cè)線間距0.5 m，3個(gè)成像點(diǎn)布置加密對(duì)角縱橫測(cè)線（每個(gè)成像點(diǎn)加密測(cè)長(zhǎng)1 000 m）。

（2）220 kV斜穿文一西路電力非開(kāi)挖管線。長(zhǎng)約150 m，布置地震映像法縱測(cè)線40條（150 m/條），橫測(cè)線300條（20 m/條），6個(gè)成像點(diǎn)布置加密對(duì)角縱橫測(cè)線（每個(gè)成像點(diǎn)加密測(cè)長(zhǎng)1 000 m）。

（3）220 kV直穿文一西路電力非開(kāi)挖管線。長(zhǎng)約120 m，布置地震映像法縱測(cè)線40條（120 m/條），橫測(cè)線240條（20 m/條），3個(gè)成像點(diǎn)布置加密對(duì)角縱橫測(cè)線（每個(gè)成像點(diǎn)加密測(cè)長(zhǎng)1 000 m）。

先通過(guò)電磁感應(yīng)法確定探測(cè)范圍，然后在精確探測(cè)區(qū)域布置測(cè)線，加密測(cè)網(wǎng)，運(yùn)用地震映像法確定電力管線的精確空間位置，通過(guò)數(shù)據(jù)采集，3維探測(cè)等技術(shù)手段形成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理成圖。最后在精確探測(cè)點(diǎn)位置開(kāi)一深1米的小孔，將超聲雷達(dá)放入孔中測(cè)定，就可以在超聲成像儀器上顯示探測(cè)區(qū)域地下深度15 m內(nèi)電力管線圖像。超高壓電纜CT成果見(jiàn)圖4，精確物探成果見(jiàn)圖5。

圖4 紫金港施工區(qū)域超高壓電纜CT成果圖

圖5 紫金港110 kV、220 kV電力非開(kāi)挖管線物探成果圖

3 地下管線隔離保護(hù)措施

根據(jù)深埋地下管線CT探測(cè)成果分布，樁位距離220 kV及110 kV的深部超高壓電纜線僅1 m，無(wú)法滿足電力公司的安全保護(hù)最小距離。為此，電力公司要求在樁基及地連墻施工前揭露220 kV及110 kV超高壓管線來(lái)驗(yàn)證精確探測(cè)的成果。開(kāi)挖結(jié)果顯示探測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

同時(shí)因樁位與超高壓電力管線凈距小，必須在中間設(shè)置隔離帶，以保護(hù)超高壓電力管線。最終確定了3處位置（5排隔離孔），采用人工成孔法施工進(jìn)行隔離保護(hù)，見(jiàn)圖6。具體方法如下：（1）在每個(gè)擬建樁附近，精確定位電力非開(kāi)挖管道邊界；（2）在每個(gè)擬建樁附近，距離電力非開(kāi)挖信息管道邊界兩個(gè)邊界70 cm處，布置人工鉆孔6個(gè)，孔間距 30 cm，孔深 11 m、孔徑 7.5 cm；（3）為確保人工鉆孔不損壞深部電力管道，采用高精度測(cè)斜儀實(shí)施監(jiān)測(cè)，確保鉆孔的垂直度；（4）采用多級(jí)負(fù)壓技術(shù)，用小口徑負(fù)壓成孔真空機(jī)將孔中泥土清出；（5）采用吊機(jī)將隔離鋼管11 m放入孔中；（6）采用進(jìn)口高分子粘合劑，將鋼管與土體混成一體；（7）再次測(cè)斜，以保證隔離鋼管的垂直。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)杭州市紫金港立交項(xiàng)目中遇到的220 kV和110 kV深埋地下電力管線精確探測(cè)技術(shù)和成果進(jìn)行總結(jié)分析，提出了地下管線保護(hù)隔離技術(shù)，并應(yīng)用到實(shí)際市政工程中，取得了理想的效果，可為類似工程的管線探測(cè)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

圖6 紫金港立交高壓電力管道人工隔離保護(hù)示意圖