非開挖封閉管線探測技術(shù)的應(yīng)用

趙天庫

摘 要：進(jìn)行非開挖封閉管線的探測技術(shù)應(yīng)用，當(dāng)前在建筑施工領(lǐng)域?qū)儆谝粋€重要的課題，也是一個具有較多難點的課題。在進(jìn)行施工管線的探測過程中，采用非開挖技術(shù)需要實施精細(xì)化管理，并且結(jié)合新技術(shù)新手段予以探索。本文根據(jù)實際案例，工程對于某施工管線鋪設(shè)中采用非開挖技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行論證，從拉管施工管線探測頂管施工管線測量等方面，闡述了進(jìn)行非開挖施工管線探測的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：非開挖；封閉管線；探測技術(shù)

中圖分類號：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0118-02

經(jīng)過實際案例工程分析，當(dāng)前采用數(shù)字化數(shù)據(jù)庫的更新維護(hù)方式，提升了非開挖施工管線的探測精度，進(jìn)行地下管線非開挖施工技術(shù)始于上世紀(jì)，這一技術(shù)自實施以來，無論是在道路鐵路河流等施工中，均具有效率高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的優(yōu)勢。

1 非開挖封閉管線探測技術(shù)概述

非開挖施工管線探測中往往采用非金屬材質(zhì)的儀器，在不能進(jìn)行施工地點準(zhǔn)確定位的情況下進(jìn)行探測，這種探測技術(shù)對于交通幾乎沒有影響。而且非開挖管線施工工藝大部分與地面連接較少、噪聲低、環(huán)境影響小、埋深較大的排水干管和通信管廊等使用頂管管線，而拉管施工則常用于道路交叉口以及其他交通擁擠路段等。在進(jìn)行該施工技術(shù)的運(yùn)行過程中，相對傳統(tǒng)的探測方法，具有更加準(zhǔn)確定位、定深的優(yōu)勢。因此對于非開發(fā)施工管線探測技術(shù)的應(yīng)用，隨著非開發(fā)施工工藝的廣泛使用，又加入了數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，因此進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，維護(hù)效率也更高。在進(jìn)行地下管線數(shù)據(jù)更新維護(hù)過程中，尤其是地下管線改造項目，常見有交通擁堵、排水不暢等問題[1]。

對于城市建設(shè)者來說，這些問題都長期困擾著施工建設(shè)的順利開展。因此，在管徑大于等于100厘米埋深的較大的施工過程中，尤其是在交通擁擠路段進(jìn)行給水、電力、燃?xì)獾氖┕や佋O(shè)，加大數(shù)據(jù)更新維護(hù)工作。對于提高工作效率，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，具有推動作用。

2 非開挖封閉管線探測技術(shù)應(yīng)用

在某施工路段進(jìn)行了非開挖管線的探測。從材料的選擇上，首先進(jìn)行了非金屬管線的選擇，這是由于采用普通金屬管線進(jìn)行探測，不能得到很好的探測結(jié)果。而采用非開挖管線的探測方法，例如運(yùn)用探地雷達(dá)等技術(shù)，能夠針對河道交錯，水系發(fā)達(dá)的利地段。對于不同材質(zhì)和管徑的深層管線，例如頂管和拉管，利用雷達(dá)進(jìn)行探測，能夠滿足復(fù)雜區(qū)域的探測要求，尤其是在淤泥層較厚和地下水位較高的地區(qū)，對于探測方法進(jìn)行論證之后再確定探測方案，能夠保障開挖路段數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過對該項目的深度了解，發(fā)現(xiàn)某些地下河管道內(nèi)測量人員無法直接進(jìn)入，信號衰減過大，對于前排金屬管線探測效果不能達(dá)到理想狀態(tài)，使用了先進(jìn)的慣性陀螺儀定位方法，進(jìn)行了非開挖管線探測，使用地面接收機(jī)在地面上接收信號，通過傳導(dǎo)材質(zhì)管線，將電磁信號加以加載[2]。如圖1所示。

（1）隧道襯砌厚度檢測。選S1R-20型地質(zhì)雷達(dá)，方法為五側(cè)線法。由于二村、初支以及圍若間組成不同，有著差別很大的介電常數(shù)，可根據(jù)反射界面的形成判斷。

混凝土裂縫檢測：一般混凝土出現(xiàn)裂縫，反射波層面會形成中斷，出現(xiàn)較明顯的異型區(qū)，會形成一種縱向上波形變化，且反射波不規(guī)則與周圍波形相異。

回歸欠實檢測：回歸欠實是嚴(yán)重威脅隧道質(zhì)量的隱患，其在雷達(dá)圖像往往出現(xiàn)雜亂的波形。由于反射振幅不穩(wěn)定，相位差明顯。

脫空區(qū)檢測：脫空區(qū)作為常見病害，相對米說比較容易判斷。探測中最初使用的儀器只能探測非金屬管線，在金屬管線或有鋼筋網(wǎng)的管線中，發(fā)射探棒信號會被屏蔽，導(dǎo)致接收器接收不到發(fā)射探棒信號。

（2）在實際使用過程中，應(yīng)對干擾信號較弱的條件，探測管道埋深6米以下誤差在5cm左右，探測管道埋深8米時誤差在30-50cm之間，探測管道埋深10米時誤差在80-100cm之間。埋深大于10米以上需要更換長探棒進(jìn)行作業(yè)，在遇到有強(qiáng)干擾環(huán)境下，埋深5米之內(nèi)誤差較小，埋深8米以上，誤差在1厘米左右。經(jīng)過實踐，使用過程中，該儀器信號穩(wěn)定，完全能滿足作業(yè)需要。在金屬探測儀和非金屬探測儀相互運(yùn)用的前提下，在非開挖管線內(nèi)進(jìn)行是中線的穿入，超過四米埋深的深埋管線，使用非開挖管線進(jìn)行施工，在非開挖管線內(nèi)又穿入了探測儀和導(dǎo)向儀等。

使用這種探測方法進(jìn)行信號的探測和傳送以及接收，對是中線夾層信號，使用金屬探測儀，確定管線位置，這種方法能夠得到管線兩端的精確位置，慣性陀螺儀，可以不需要進(jìn)行地面標(biāo)定就實現(xiàn)對軌跡的確定。在管位的確認(rèn)上獲得了很好的效果，尤其是人員無法直接到達(dá)的地段，獲得的數(shù)據(jù)精度非常高，能夠直接測定管為坐標(biāo)[3]。

3 非開挖密閉探測技術(shù)實施中的要點分析

3.1 隧道病害的預(yù)測和檢測

在病害的預(yù)測方面，主要在施工之前，針對隧道建設(shè)地的基礎(chǔ)預(yù)測，包括一系列自然災(zāi)害病害的檢測。即隧道前方是否存在斷層、節(jié)理裂隙或者是巖溶突水。因而可以在施工前采取預(yù)防措施，制定相應(yīng)的施工計劃。掌握返回波形特征，正確判斷病害原因。一方面，含水層面振幅反射較強(qiáng)，則濾掉大部分高頻電磁波，只留下低頻電磁波，并且可見脈沖周期明顯變長。這是掌子面前為小斷層涌水層。另一方面，斷層界面電磁波反射強(qiáng)烈，高頻部分衰減快，波幅逐漸增強(qiáng)即出現(xiàn)了斷層破碎帶。完成的隧道需要經(jīng)定期健康診斷。將檢測結(jié)果做分析報告，有助于維護(hù)隧道的健康運(yùn)營，或者即使提出病害整改措施，保障其安全性。

3.2 完成井上-井下的頂管測量

對于高層傳遞井下導(dǎo)線測量均采用了先進(jìn)的方法，針對曲線頂管施工管道，在管道內(nèi)部進(jìn)行了相應(yīng)的流水線的標(biāo)高，全程測量中，使用了布設(shè)了管內(nèi)定向?qū)Ь€測量方法，在管徑較大的部分進(jìn)行了頂管的測量，獲得了管道的真實三維位置。采用頂管測量的方法，首先進(jìn)行高程控制測量，運(yùn)用三角高程進(jìn)行了平面控制點，井上井下坐標(biāo)投點和井下導(dǎo)線的測量。在進(jìn)行管內(nèi)高層的測量的時候，遇到起伏大和轉(zhuǎn)彎的時候，將測點密度加以增加，測定中心和邊線平面坐標(biāo)[4]。見表1。

對于頂管測量按照平面和高層的不同工序進(jìn)行了設(shè)置。實驗中對于管段和結(jié)果的測量，采用了電力地下走廊線路的平面位置以及管線高層測量的方式，運(yùn)用非開挖工藝，通過井上到井下平面和高程的傳遞，在高層的傳遞方式上，將采集的管線點作為導(dǎo)線點，通過個導(dǎo)線點的坐標(biāo)，平面的位置和管線高層的設(shè)置，測量的數(shù)據(jù)經(jīng)過平差計算之后，分別得到了如下結(jié)果，整個測量長度為980米，高程閉合差為50毫米，高程閉合差為60毫米。

3.3 根據(jù)城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程

高程閉合差小于10N，管線測量采用的導(dǎo)線相對閉合差小于1：4000，通過這種方式滿足了隱蔽管線點測量的精度要求。埋深線差小于0.15H拉管測量則采用示蹤法以及導(dǎo)向儀結(jié)合的方法，在交通繁忙地段以及人員無法穿越的位置，使用了托于陀螺儀定位法，進(jìn)行了拉管管線的三維測量，使用超級探棒，進(jìn)入到非金屬管道內(nèi)，地下管線測量儀以及世宗頤等輔助設(shè)備進(jìn)行了穿管，在地面上使用接收機(jī)將信號加以接收，定位定身的距離為五米。

3.4 導(dǎo)向儀的探測方法

在查明管道走向和深度之后，使用具有發(fā)射源的傳感器，進(jìn)行了接收器和傳感器的配備，將傳感器送入管道之內(nèi)，使用接收器進(jìn)行傳感器深度和位置的追蹤，查明管道的走向和深度。校準(zhǔn)符合要求之后，投入相應(yīng)的工作。慣性陀螺儀定位方法，使用牽引繩，將主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)端的拉動，沿著管線內(nèi)部進(jìn)行獨(dú)立數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)用角動量守恒定律和慣性定律，使用慣性陀螺儀，進(jìn)行測量，倒入專用計算機(jī)系統(tǒng)之后，保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和有效性，而且不受電磁干擾，將測量主機(jī)在兩個端點輸入了系統(tǒng)的坐標(biāo)值，兩次往返路線運(yùn)行速度均勻，主機(jī)將自動記錄運(yùn)行軌跡，并且儲存，減少人為參與，同時不受地形限制，通過軟件將管道中心軸線三維坐標(biāo)加以計算，經(jīng)過試驗管段的數(shù)據(jù)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行定位定身的過程中，選擇不同探測條件下，將燃?xì)饫茏鳛閷嶒瀸ο筮M(jìn)行測試比對，分別進(jìn)行了陀螺儀導(dǎo)向以合適中以等探測方法的對比發(fā)現(xiàn)，對于管段進(jìn)行測量[5]。

進(jìn)行110米平地管線的拉管埋深測量的時候，運(yùn)用了導(dǎo)向儀探測法和脫落于定位法結(jié)合的方式探測結(jié)果為埋深數(shù)據(jù)，分別包括了點號內(nèi)的各種數(shù)值，在其他地面部分探測的結(jié)果也基本與實際情況相符。

使用示蹤法進(jìn)行探測，埋深的探測數(shù)值相對來說不穩(wěn)定。根據(jù)拉管探測實驗不同的探測方法獲得的數(shù)據(jù)，具有一定的誤差。但是要得到準(zhǔn)確的定位和定身，就必須根據(jù)實際的探測條件而定。例如在非開挖管線技術(shù)運(yùn)用過程中，針對地形的不同，將礦山法和管線儀進(jìn)行擴(kuò)展，使用先進(jìn)的慣性陀螺儀進(jìn)行實驗之后，對比多種探測方法，對大口徑頂管采用高層傳遞井下導(dǎo)線測量等方法結(jié)合，埋深超過四米的深埋管線，可以采用導(dǎo)向儀進(jìn)行探測。而穿越河道的時候以及人員無法進(jìn)行地面測量的時候，則可以使用超級探棒和探測儀結(jié)合的方法，啟用頂管管線，進(jìn)行管徑較小的曲線頂管測探測的時候，需要相關(guān)部門后期協(xié)作，使用新型設(shè)備加以支撐。

4 結(jié)語

根據(jù)地形地物埋深，根據(jù)不同的管線探測技術(shù)，設(shè)定好不同的管線特色方法，才能提高拉管管線探測的精度。對非開挖管線埋設(shè)較多的地段，采用非金屬管線和和非開挖管線結(jié)合的方式，針對管線埋設(shè)現(xiàn)狀，多次進(jìn)行精度分析，采用多種適合的測量方法，解決大部分非開挖施工管線的定位和定身問題。運(yùn)用導(dǎo)向儀探測儀和超級探棒結(jié)合的方式，廣泛應(yīng)用在地下管線數(shù)據(jù)庫日常數(shù)據(jù)更新維護(hù)中，能夠為地下管線安全運(yùn)行提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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