給排水管線探測與測量的技術(shù)研究

文／傅巍 深圳市龍華排水有限公司 廣東深圳 518000

引言：

城市給排水工程分為中水、排水和供水三個板塊，高水平的給排水工程及科學(xué)的給排水管線探測與測量能夠保障城市發(fā)展設(shè)計。然而，我國很多城市存在著大量的地下給排水管線信息不完整的現(xiàn)象，這直接影響到建設(shè)數(shù)字管理平臺、管線動態(tài)水力學(xué)模型等方面的工作，從而提高了城市給排水系統(tǒng)的運行、維護管理的成本。所以，在城市中進行給排水管線的數(shù)據(jù)完善，推廣“內(nèi)外業(yè)結(jié)合、動態(tài)修補”的運行方式，建設(shè)城市給排水GIS 信息平臺，將為城市發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。

1、給排水管線探測與測量在管理中的必要性

我國由于地下排水管線管理滯后，導(dǎo)致地下管線安全事故發(fā)生頻繁，因此我國開始對地下排水管線的管理工作給予重視，并多次強調(diào)各個城市應(yīng)該做好地下管線的管理工作，并明確指出了各個城市應(yīng)該對自己城市的地下管線進行排査。地下給排水管線的探測與測量可以為管線的管理提供完整的地下管線分布信息，使其規(guī)劃、建設(shè)、管理、維護，逐步走向定量化、科學(xué)化、自動化。

2、工程概況

深圳市水務(wù)（集團）有限公司于2018年實施了前海片區(qū)市政路段的給排水管線探測與測量項目，該項目坐落在深圳市南山區(qū)前海，月亮灣大街東側(cè)，西臨大海，南臨創(chuàng)新一大街；測區(qū)內(nèi)地形起伏不大，但在測區(qū)內(nèi)有大量的施工區(qū)，渣土車、拖車等車輛；此外，前灣一段和聽海路都有地下管廊，污水也比較多，對項目實施造成了一定的困難。本項目2018年3月21日開始進行現(xiàn)場探測與測量，7月5日完成外業(yè)工作。

3、圖根控制測量

本次探測工作區(qū)域的周邊具有等級控制點，分別為Ⅱ2-1565、I1037、I2-885、I2-911、Ⅱ2-1821、I1038。

這些控制點均為深圳市規(guī)劃和國土資源委員會作，且成果屬于深圳獨立坐標(biāo)系、1956年黃海高程系。在實地勘察之后發(fā)現(xiàn)這些控制點為保存完好，點號十分清晰，肉眼可見。

根據(jù)項目的技術(shù)要求和工程商議結(jié)果，決定采取天寶R4-mode13 型GPS 接收機（編號：5320436977，標(biāo)稱精度：3mm+0．5ppm）器械，并使用“SZCORS”系統(tǒng)，選取校正點位為Ⅱ2-1565、I1037、I2-885、I2-911、Ⅱ2-1821 等五個控制點，隨后計算坐標(biāo)的具體轉(zhuǎn)換參數(shù)?？刂泣c校正的殘差如表1內(nèi)容所示。

表1 點校正殘差統(tǒng)計

在點位校正和檢核點檢查之后，采取網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)來實施圖根測量與控制工作，對每個控制點實施獨立、兩次觀測工作，以平均值作為圖根控制點最終的測量成果[1]。本工程共設(shè)置11 個圖根控制點，標(biāo)志點利用鋼釘進行標(biāo)致，標(biāo)志點的名稱為A1、A2 ～A11。在RTK 測量完畢后，采取拓普康全站儀（型號：ES-602G,儀器編號：FH0528）檢查圖根的具體控制點，具體情況如表2所示。

表2 圖根控制點邊長檢測

隨后檢測全站儀的一個水平角和圖根控制點觀測數(shù)據(jù)的較差，具體結(jié)果如表3和表4所示。

表3 圖根控制點角度檢測結(jié)果

表4 圖根控制點高程檢測結(jié)果

在上述檢測完畢后，數(shù)據(jù)表示各項精度都滿足規(guī)范要求，本次檢測成果具備高度可靠性。

4、管線探測與測量

4．1 探查管線種類與取舍標(biāo)準(zhǔn)

如表5所示。

表5 管線探查的種類與取舍標(biāo)準(zhǔn)

4．2 各種地下管線實地調(diào)查屬性項目

如表6所示。

表6 各種地下管線實地調(diào)查屬性項目

4．3 地下管線探測的主要技術(shù)指標(biāo)

（1）管道埋設(shè)的測量精度：在平面定位和深度測量中，測量誤差不能超過0．05h，也不能超過0．075h。

（2）管道顯點埋深測量的精確度：量測中誤差不應(yīng)大于25mm。

（3）管道點的測量準(zhǔn)確度：相對于臨近控制點平面測量中誤差Ms 不得大于±5cm，相對于臨近控制點高程測量中誤差Mh 不得大于±3cm[2]。

（4）管道規(guī)格（管徑、方溝截面）的量測限差為±5cm。

4．4 調(diào)查明顯點

對地表明顯的管道和設(shè)備（檢修井，檢查井，閥門、消防栓）等進行詳細的調(diào)查、記錄和測量[3]。現(xiàn)場勘察，確定管道類型、管徑、材質(zhì)、埋深、走向、管線的連接性等。利用測量棒測量深度的方法對顯著點進行測量，測量深度的測量采用二次測量的平均值。

4．5 檢查隱蔽點

本次工程的隱蔽點檢測采用英國制造RD-8000/T10（序號：01/TX2568L1-V03INT/0)，其檢測范圍為≤4m的管道。

（1）如果是單一的埋置，采用極大值定位，定深采用直讀法；對于管塊埋設(shè)方式的，采用“等效差值”法進行定位、定深[4]。

（2）管道探傷，其材料為金屬材料，在管道位置較顯眼且具有接地性的部位，均采用直接法8KHz 的方法進行檢測，無接地情況下，采用感應(yīng)法探測。

4．6 設(shè)置管線點的標(biāo)志

各管道點在地面上都做了醒目的標(biāo)識，標(biāo)識設(shè)在管道點和設(shè)備的中間，并用英文的大寫字母和管道的流水號表示；（例如，J1、J是管道類型編碼，1是管道節(jié)點流水編號），并且在相同的項目中是獨一無二的?，F(xiàn)場不容易標(biāo)注的管線，在鄰近的位置上標(biāo)注與周圍固定的地物的位置和距離，并進行現(xiàn)場栓點。

4．7 管線的測量

本次測量管線利用拓普康全站儀（EES-602G，設(shè)備編號：FH0528)，在圖的基礎(chǔ)上設(shè)置了一個站點，并對其進行了定位。采用水平角和垂直角度半測量，測量管道的最大長度不超過150m。

4．8 編輯管線圖

通過“易管網(wǎng)”系統(tǒng)二次開發(fā)的“地下綜合管網(wǎng)”，將全站儀采集到的數(shù)據(jù)輸入到電腦中，通過人工錄入管道點外業(yè)管道探查數(shù)據(jù)，并以管道數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立管道數(shù)據(jù)庫。經(jīng)過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，得到了1:500 的地下管線圖，并繪制在最新的數(shù)字地圖上。管道圖樣的符號和色彩是按照《細則》的要求進行的。隨后利用管線數(shù)據(jù)庫自動生成管線成果表，使用Excel 表格制作，制作完畢后打印紙質(zhì)版，根據(jù)管線種類自動裝訂成冊保留。

5、工程探測質(zhì)量檢查

本項目檢查驗收采取二次檢查、初審、外業(yè)檢查、內(nèi)業(yè)檢查、計算機程序檢查，100%檢查圖面注記、連線和圖廓修整，100%檢查文字、線條和符號是否達到技術(shù)規(guī)范要求?，F(xiàn)場對比，隱蔽點重復(fù)測量，重復(fù)探井和釬探；對全站儀設(shè)站點進行反復(fù)檢測。按照《細則》，對此次探測的管道成果進行了計算，其準(zhǔn)確度如表7和表8所示。

表7 重復(fù)探查檢查精度統(tǒng)計表

表8 重復(fù)測量檢查精度統(tǒng)計表

6、探測管線過程注意事項

（1）本次工程中的中水1ZS354-2ZS2613 為過河管線，且根據(jù)現(xiàn)場的實際勘察與設(shè)計圖紙分析，可能會存在一定的誤差。

（2）管線圖中給水2J1306-1J370 也是過河管線，也會在現(xiàn)場勘察和圖紙設(shè)計期間存在一定的誤差。

（3）本次工程探測范圍內(nèi)污水和雨水滲入?yún)^(qū)域較深，且都存在嚴重的淤堵，在探測期間工作人員使用L 尺進行勾測，在部分檢查中發(fā)現(xiàn)井內(nèi)存在井室，導(dǎo)致實際的探測結(jié)果和實地管線的情況會存在一定差異[5]。

（4）本次探測區(qū)域內(nèi)施工部分較多，很多管線可能會存在主管道不夠連續(xù)、出口無法被找到等問題。如本次W6960 位置正處于道路綠化改造工程區(qū)域中，向南部行進區(qū)域所有的井蓋都被工程所掩埋。

（5）不同區(qū)域和不同路段中，會因為介質(zhì)電磁波的不同，導(dǎo)致最終管線的判定深度存在一定的誤差；且由于該項目目前所采取的設(shè)備和技術(shù)限制因素，對于隱蔽點超出2．5m 以上的管線而言，給定的平面和埋深位置可能會存在一定的誤差。且對于費進水管線沒有明顯埋設(shè)點區(qū)域、或者是埋設(shè)深度較大的區(qū)域進行個別釬探管線，只能夠依據(jù)現(xiàn)場實際情況找到其平面與埋深的具體位置。因此本次工程建議在使用本管線的資料實施工程勘察和設(shè)計工作期間，需參考當(dāng)?shù)毓芫€的設(shè)計圖紙和竣工圖紙，在施工時最好利用人工開挖探槽，如果發(fā)現(xiàn)存在不明地下管道或者是遺漏未測的管道需及時上報公司，防止破壞地下管線結(jié)構(gòu)和材料。

（6）本次測量需要嚴格執(zhí)行公司內(nèi)職業(yè)健康安全運行規(guī)程和環(huán)境安全運行規(guī)程，在本次工程實施后，至今沒有出現(xiàn)過任何安全事故，對于環(huán)境也沒有造成任何的負面影響。

7、加強地下給排水管線的數(shù)字化管理

7．1 完成給排水管線野外采集標(biāo)準(zhǔn)與附屬設(shè)施的GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

我國城市給排水GIS 系統(tǒng)能實現(xiàn)對地下給排水管線信息進行數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)處理與存儲管理、圖形顯示、空間查詢與分析等，通過對各方面進行了深入的探索與應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上編制了GIS 數(shù)據(jù)入庫標(biāo)準(zhǔn)。

7．2 帶動城市地下管線探測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

隨著地下管線信息化建設(shè)的不斷深入，管線運行監(jiān)測信息越來越受到人們的重視，管道泄漏探測、腐蝕檢測與評價等地下管線安全與健康檢測技術(shù)的應(yīng)用相對日益活躍，為地下管線維護決策提供了有益信息，為保證地下管線運行安全、促進地下管線變被動為主動管理發(fā)揮了重要作用。及時準(zhǔn)確的管線數(shù)據(jù)為監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用提供了有效的數(shù)據(jù)支撐，豐富城市地下管線管理信息化的內(nèi)容。

7．3 為數(shù)字城市、智慧城市建設(shè)奠定了堅實的技術(shù)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

城市給排水系統(tǒng)的信息化建設(shè)是建設(shè)數(shù)字城市、智慧城市的重要基礎(chǔ)。在智慧城市建設(shè)期間，需要結(jié)合精準(zhǔn)的管線數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以可靠、真實的信息數(shù)據(jù)來建設(shè)科學(xué)化的數(shù)字城市，且在此期間所包含的多種信息服務(wù)手段，為地下管線的布置提供科學(xué)管理。

結(jié)語：

綜上所述，本文根據(jù)實際工程案例，結(jié)合管線探測流程、質(zhì)量要求，為相關(guān)工程的給排水管線探測與測量提供一些思路，希望本文研究能夠?qū)ν惞こ淌┕づc管線探測提供一定的客觀性意見與建議，促進管線有效管理的優(yōu)化與創(chuàng)新。