地下管線探測(cè)方法及測(cè)量質(zhì)量控制研究

曹佃龍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧沈陽）

前言

中國的地下管道探測(cè)技術(shù)起源于20 世紀(jì)80 年代，2017 年制定了新的法規(guī)《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》（CJJ 61-2017），作為全國地下管道檢測(cè)工作的技術(shù)依據(jù)。

地下管道材料主要為金屬和非金屬。在中國城市建設(shè)的早期，由于材料行業(yè)是統(tǒng)一的，大多數(shù)埋地地下管道都是金屬[1-2]。此外，地下管道的成本更低，管道數(shù)據(jù)更少。本文針對(duì)地下管道探測(cè)的重點(diǎn)探測(cè)方法和質(zhì)量控制進(jìn)行研究，給出了具體的探測(cè)方案和探測(cè)技術(shù)選擇以及質(zhì)量評(píng)估的方法，為地下管道探測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和探測(cè)方法正確性提供了理論依據(jù)。

1 地下管線勘探技術(shù)要求

地下管道檢測(cè)是空間定位和地下管道屬性信息的全過程。地下管線勘探是指地下管線的勘探和測(cè)繪。地下管道的勘探包括管道顯性和隱性部分的現(xiàn)場(chǎng)勘探。

1.1 地下管線勘探的一般規(guī)定

（1） 地下管線勘探是野外勘探和儀器勘探的結(jié)合。用于確定管道類型、直徑、材料、規(guī)格、主梁、管塊孔號(hào)、所有權(quán)單位、附件、結(jié)構(gòu)等物體，繪制勘探工作草圖，并在地表標(biāo)記管道點(diǎn)[3]。

（2） 在管道明顯區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，利用管道隱蔽點(diǎn)的儀器確定地面投影位置和管道深度。

（3） 為確保管道的連續(xù)性，應(yīng)根據(jù)相同的管道類型檢查已經(jīng)受到損傷影響的管道。管道的特征點(diǎn)包括交叉點(diǎn)、連接點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、材料變化點(diǎn)、直徑變化點(diǎn)、程度變化點(diǎn)、起點(diǎn)和終點(diǎn)、支撐點(diǎn)、起點(diǎn)、入口點(diǎn)和管道輔助設(shè)備的中心。管道各點(diǎn)之間的距離不得超過75 m[4]。

1.2 地下管線勘探精度標(biāo)準(zhǔn)和要求

地下管道勘探應(yīng)根據(jù)業(yè)主的需要和既定的選擇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。通用技術(shù)包括供水、排水（包括雨水、廢水和雨水排水）、熱能、電力（包括路燈）和通信。

（1） 地下管道試驗(yàn)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 地下管線探測(cè)的取舍標(biāo)準(zhǔn)

（2） 地下管道的檢測(cè)精度必須符合規(guī)范要求。地下管道的檢測(cè)精度標(biāo)準(zhǔn)如下，其中h 為管道中心的埋深。

①地下管道中心埋深（m）h≤1，水平位置允差（cm）±10，埋深允差（m）±15。

②地下管道中心埋深（m）h＞1，水平位置允差（cm）±0.1 h，埋深允差（m）±0.15 h。

2 地下管線檢查

2.1 地下管線檢查內(nèi)容

地下管道檢查主要針對(duì)明顯的管道點(diǎn)（包括接線盒、變壓器、消火栓、艙口、閥門井、地下井、儀表井等輔助設(shè)備），并進(jìn)行詳細(xì)檢查[5-6]。各種地下管線實(shí)地調(diào)查項(xiàng)目見表2。

表2 各種地下管線實(shí)地調(diào)查項(xiàng)目

2.2 地下管線測(cè)點(diǎn)

管道的明顯點(diǎn)按以下要求進(jìn)行選擇：

（1） 各檢查孔在油井中部設(shè)有配管點(diǎn)。如果油井中心與管道中心線之間的距離超過20 cm，則必須在油井中心和管道中心設(shè)置點(diǎn)。

（2） 測(cè)量排水管道內(nèi)壁的寬度和高度，寬度至少為1 m，邊線。如果排水管道的寬度大于或小于1 m，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際面積測(cè)量邊界，并將其放入管道渠或深管道中。

（3） 如果明管道和暗管道中有管道入口和出口，則必須調(diào)整管道槽入口和出口處的管道槽邊緣點(diǎn)（或出水口）。

2.3 測(cè)量地下管道時(shí)的深度

（1） 管道的斷層深度應(yīng)在管道的明顯位置以米為單位測(cè)量，斷層不應(yīng)超過±5 cm。地下管道的埋深必須符合地下管道的類型和業(yè)主的要求。

（2） 管道點(diǎn)的埋深直接用鋼尺測(cè)量。如果無法直接測(cè)量，應(yīng)使用L 形直尺在地面上測(cè)量。L 形直尺的長軸必須垂直于地面。閱讀時(shí)，你需要在地板上畫一條水平線。水平線和L 形標(biāo)尺長軸的交點(diǎn)是閱讀的起點(diǎn)。

（3） 管道工程的高度由測(cè)量的管段、埋地管道、直埋連接、電力測(cè)量等確定。管道工程的高度通過水和熱量測(cè)量方法測(cè)量，管道底部或管道渠底部的高度通過方形管道渠灌溉和電力測(cè)量方法測(cè)量。

3 某地下管線檢測(cè)項(xiàng)目質(zhì)量控制

3.1 測(cè)繪試驗(yàn)和方法

地下管道檢測(cè)離不開檢測(cè)儀器，檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量取決于方法和方法的統(tǒng)一。為了順利開展控制工作，確保工作質(zhì)量，并確保輸入設(shè)備的效率、準(zhǔn)確性和相關(guān)參數(shù)，有必要在正式運(yùn)行前對(duì)將投入運(yùn)行的六個(gè)管道檢測(cè)器、檢測(cè)方法和最佳傳輸距離進(jìn)行儀器一致性測(cè)試。在測(cè)試中，結(jié)合勘探區(qū)的地質(zhì)條件和管道敷設(shè)條件，對(duì)不同的管道材料采用了統(tǒng)一儀器的最佳定位和深度測(cè)量方法，以確保不同儀器測(cè)試結(jié)果的一致性。具體檢測(cè)操作流程如圖1 所示。

圖1 地下管線檢測(cè)質(zhì)量控制流程

3.2 符合性試驗(yàn)

所有參與合規(guī)檢查的工具和市場(chǎng)參與者都嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行操作。管道的激勵(lì)采用感應(yīng)法，電纜的激勵(lì)采用夾緊法。最大值法用于測(cè)量層的位置，70%用于測(cè)量深度。有兩個(gè)密度測(cè)量點(diǎn)，包括供水點(diǎn)和通信點(diǎn)。根據(jù)程序?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果如下。

儀器定位一致性中誤差：

儀器定深一致性中誤差：

管線定位限差：

管線定深限差：

注：hi確定管道點(diǎn)儀器的沉積深度與已知沉積深度之間的差值；si是管道點(diǎn)上的儀器，它檢測(cè)平面位置和已知平面位置之間的差異；n 是檢測(cè)值的數(shù)量；h 是管道點(diǎn)中心處沉積物的深度。

3.3 選擇收發(fā)器之間的距離

3.3.1 最小發(fā)送和接收距離

發(fā)射器和接收器之間的最小距離通過使用不同的工作頻率、發(fā)射功率和接收器放大來確定。測(cè)量表明，在不同的工作頻率、發(fā)射功率和接收機(jī)增益下，發(fā)射機(jī)的最小接收距離是不同的。然而，無論所使用的工作頻率、發(fā)射功率和接收機(jī)增益如何，接收信號(hào)的響應(yīng)在距離發(fā)射機(jī)15 m 以內(nèi)是穩(wěn)定的，并且沒有顯著差異。因此，在此范圍內(nèi)，接收發(fā)射機(jī)的最小距離應(yīng)為15 m。

3.3.2 最佳發(fā)送和接收距離

發(fā)射距離的選擇取決于管道的地下模式、深度、材料和環(huán)境條件。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)射和接收距離應(yīng)為15～30 m。

4 測(cè)量結(jié)果分析

4.1 檢測(cè)內(nèi)容

測(cè)試期間，最大定位誤差為9 cm，最大深度誤差為15 cm。所使用的六臺(tái)儀器運(yùn)行穩(wěn)定，符合監(jiān)管要求。在感應(yīng)法中，初始距離應(yīng)大于15 m，管道的具體檢測(cè)如下。

4.1.1 檢查金屬管道

勘察區(qū)金屬管道有自來水和熱水，埋深一般在0.6～20 m 之間?？梢垣@得良好的測(cè)試結(jié)果。然而，為了確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，管道檢查應(yīng)首先考慮連接方法，沒有連接條件的管道可以是感應(yīng)的。工作頻率應(yīng)為33 kHz 或65 kHz，發(fā)射器的輸出功率應(yīng)為50.75%，檢測(cè)方法應(yīng)為70%，但通常不直接讀取。

4.1.2 電信和電力電纜的檢測(cè)

勘察區(qū)內(nèi)的通信和電力電纜（包括路燈）主要采用管塊和套管敷設(shè)，部分小樹枝直接埋地敷設(shè)。電信電纜有許多現(xiàn)場(chǎng)豎井和手動(dòng)孔，可以使用終端激勵(lì)信號(hào)。因此，這條管道的信號(hào)激勵(lì)應(yīng)該是一種固定的方法，對(duì)于一些無條件的段，應(yīng)該是一個(gè)感應(yīng)方法。

4.2 三階段物探精度統(tǒng)計(jì)

研究區(qū)域內(nèi)有521 個(gè)可見點(diǎn)，最大誤差為8 cm，超標(biāo)6 點(diǎn)，合格率為98.8%；共檢查隱蔽點(diǎn)456 個(gè)，其中最大埋深誤差22 cm，最大水平位置誤差9 cm，最大超標(biāo)誤差9 cm、吞吐量98.02%；總共進(jìn)行了66 次挖掘檢查，其中最大深度誤差為31 cm，最大水平位置誤差為23 cm，最大深度誤差5 cm。

4.3 測(cè)量精度的三階段檢查和評(píng)估

勘探完成后，應(yīng)收集現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的管道點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并測(cè)量其坐標(biāo)和高度，以確定管道的位置和深度；地下管道結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性取決于測(cè)量的準(zhǔn)確性。收集的數(shù)據(jù)必須在三個(gè)級(jí)別進(jìn)行檢查，以最大限度地減少最終數(shù)據(jù)庫中的錯(cuò)誤。

4.4 三階段測(cè)量和測(cè)試精度統(tǒng)計(jì)

生產(chǎn)區(qū)共有12 252 條管道，已對(duì)1 235 條管道進(jìn)行了重新測(cè)量和檢查。控制部分為10.07%，平面的平均二次誤差為±1.51 cm，高度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.81 cm，平面的最大誤差為17.04 cm，高度最大誤差為8.10 cm。平面偏差為0.4%，高度偏差為0.4%。

4.5 三階段試驗(yàn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)

（1） 根據(jù)《條例》要求，用于互檢和工程檢測(cè)的管段占檢測(cè)點(diǎn)總數(shù)的14.3%。根據(jù)最終統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，整個(gè)項(xiàng)目的檢查次數(shù)符合監(jiān)管要求。

（2） 檢查點(diǎn)觀測(cè)平均二次誤差、管道點(diǎn)水平觀測(cè)平均誤差、高空觀測(cè)平均方差均滿足規(guī)定要求。

（3） 根據(jù)法律法規(guī)要求，所選測(cè)點(diǎn)統(tǒng)一、合理、隨機(jī)、具有代表性，精度符合法律法規(guī)要求。因此，測(cè)試結(jié)果是可靠的，可用于評(píng)估工作區(qū)域的質(zhì)量。

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)例對(duì)地下管道試驗(yàn)質(zhì)量控制詳細(xì)說明，可以得到以下結(jié)論：

（1） 與總體設(shè)計(jì)相比，結(jié)合地下管道檢測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)地下管道檢測(cè)采用三級(jí)檢驗(yàn)與兩級(jí)驗(yàn)收共同采用的原則。

（2） 對(duì)地下管道技術(shù)檢測(cè)的測(cè)繪試驗(yàn)和符合性試驗(yàn)進(jìn)行了論述。

（3） 通過對(duì)項(xiàng)目幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)格質(zhì)量控制，對(duì)一個(gè)實(shí)例進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行了評(píng)估。