城市地下管線普查方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

程遠(yuǎn)達(dá)

（上海市測(cè)繪院，上海 200063）

2007年我院承接的黃浦區(qū)地下管線普查項(xiàng)目采用了這種運(yùn)作模式，它為上海市科教興市重大項(xiàng)目之一的“上海地下空間信息基礎(chǔ)平臺(tái)及其關(guān)鍵技術(shù)研究”提供地下空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為黃浦區(qū)市政工程管理署進(jìn)行管線維護(hù)、搶修和業(yè)務(wù)管理提供依據(jù)。本文結(jié)合此項(xiàng)目方案編制與實(shí)施實(shí)踐，對(duì)地下管線普查方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，以供同行參考。

1 項(xiàng)目概況

黃浦區(qū)地處上海市行政經(jīng)濟(jì)中心，為核心商業(yè)區(qū)。區(qū)內(nèi)道路密集、交通繁忙，行人和流動(dòng)障礙眾多；地下管網(wǎng)密集，新老管線種類繁多，分布縱橫交錯(cuò)、上下重疊；區(qū)內(nèi)道路經(jīng)過數(shù)次改造，土壤中含有大量建筑殘留物，地下介質(zhì)極不均勻。如此復(fù)雜條件，地下管線綜合探測(cè)難度很大。要做好地下管線普查工程，編寫一份科學(xué)合理的技術(shù)方案是項(xiàng)目成功的首要關(guān)鍵。因此在設(shè)計(jì)黃浦區(qū)管線普查項(xiàng)目方案時(shí)，著重從梳理業(yè)主要求，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)致準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的作業(yè)流程；抓住流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，控制項(xiàng)目過程質(zhì)量；嚴(yán)密組織，確保安全生產(chǎn)、職責(zé)分明。經(jīng)普查工程的實(shí)踐驗(yàn)證，設(shè)計(jì)方案對(duì)項(xiàng)目生產(chǎn)人員、管理人員、質(zhì)檢人員都起到了較好的指導(dǎo)作用。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定

城市地下管線普查須面對(duì)不同對(duì)象，其要求也各不相同[3]。業(yè)主往往根據(jù)自身需要，側(cè)重于從普查成果的使用角度設(shè)定管線普查的目標(biāo)；而普查單位則從生產(chǎn)流程出發(fā)推導(dǎo)最后的成果要求。兩者出發(fā)點(diǎn)的不一致必然存在矛盾之處。因此在編寫普查項(xiàng)目方案時(shí)，制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)既要考慮業(yè)主對(duì)成果應(yīng)用的要求，又要符合實(shí)際的作業(yè)流程規(guī)范。從黃浦區(qū)地下管線探查任務(wù)來看，地下空間管理單位要求成果以點(diǎn)、線、面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并以數(shù)據(jù)庫(kù)形式提交；而市政管理單位要求以綜合管線圖方式為主，以數(shù)據(jù)庫(kù)成果為輔。為此，業(yè)主提供了《地下管線數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求》初稿，在其中規(guī)定了涉及不同行業(yè)所有地下管線數(shù)據(jù)采集工作的技術(shù)要求和成果要求。因此在編寫方案時(shí)首先以該文本為依據(jù)，梳理和制定管線探測(cè)過程中的數(shù)據(jù)記錄、成果管線庫(kù)和成圖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 地下管線普查成果標(biāo)準(zhǔn)

地下管線數(shù)據(jù)的成果標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系到數(shù)據(jù)采集內(nèi)容、質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)、內(nèi)外業(yè)銜接工藝設(shè)計(jì)等諸多方面。在黃浦區(qū)地下管線普查項(xiàng)目中，業(yè)主提供的《地下管線數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求》對(duì)管線分類、作業(yè)代碼、管線點(diǎn)線面結(jié)構(gòu)、管線的權(quán)屬單位及埋設(shè)方式等進(jìn)行了定義，但主要考慮企業(yè)需求，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》和上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《地下管線測(cè)繪規(guī)范》、《地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》中的內(nèi)容不一致[4～6]。因此，使用現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)顯然無法滿足和實(shí)現(xiàn)業(yè)主的需求。經(jīng)與業(yè)主多次溝通，本著從生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)獲取一體化與自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的優(yōu)先原則，對(duì)照管線探測(cè)和測(cè)量規(guī)范的要求，梳理修訂了技術(shù)要求中所列的16個(gè)數(shù)據(jù)定義表，在取得業(yè)主同意后，作為技術(shù)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2.2 地下管線探查記錄表式

地下管線探查記錄表是管線探測(cè)過程中最原始的質(zhì)量記錄，是地下管線探測(cè)成果制作的依據(jù)。記錄表根據(jù)修訂的《地下管線數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求》，利用《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》中的地下管線探測(cè)點(diǎn)表進(jìn)行修訂，將表中的16項(xiàng)內(nèi)容修訂為24項(xiàng)，并對(duì)記錄表中各項(xiàng)內(nèi)容的填寫作出明確具體規(guī)定，以確保調(diào)查項(xiàng)目不遺漏和填寫內(nèi)容一致性，規(guī)范了程序自動(dòng)讀入管線屬性與地理數(shù)據(jù)掛接，為數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理和質(zhì)量控制奠定了基礎(chǔ)。

2.3 地下管線成圖標(biāo)準(zhǔn)

地下綜合管線圖是管線探測(cè)成果的直觀表示，制定的地下管線成圖標(biāo)準(zhǔn)既要考慮業(yè)主直接使用、看圖識(shí)圖的習(xí)慣，又要在圖上對(duì)新增的采集要素完整表達(dá)，同時(shí)還需兼顧計(jì)算機(jī)自動(dòng)成圖的要求，并符合上海市綜合地下管線庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)。在本項(xiàng)目制定管線成圖標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，參照國(guó)家及上海市的相關(guān)技術(shù)規(guī)程，完整表達(dá)數(shù)據(jù)采集中的所有要素，對(duì)于新增的要素且現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無法找到的，經(jīng)征詢意見并取得業(yè)主同意后予以補(bǔ)充完善。

3 作業(yè)流程設(shè)計(jì)

地下管線普查不同于一般的測(cè)繪工程，它涉及地球物理勘探、測(cè)繪和GΙS制圖等技術(shù)的融合，作業(yè)流程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性直接影響普查效率和產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計(jì)作業(yè)流程之前，須先調(diào)查分析普查區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有資料、區(qū)域的地球物理特征和探測(cè)儀器的性能等基本情況。

2.4 PITC和VCT發(fā)現(xiàn)的感染者特征比較 對(duì)2016年發(fā)現(xiàn)的感染者當(dāng)年死亡比例、既往檢測(cè)比例、晚發(fā)現(xiàn)比例進(jìn)行分析，比較PITC和VCT發(fā)現(xiàn)的感染者特征。與VCT相比，PITC途徑發(fā)現(xiàn)的感染者晚發(fā)現(xiàn)比例較高，既往檢測(cè)比例較低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），見表3。

3.1 基礎(chǔ)資料分析

（1）收集普查區(qū)域現(xiàn)有資料

地下管線資料的收集對(duì)普查工作開展非常重要，尤其對(duì)復(fù)雜的探測(cè)區(qū)域，管線間存在相互電磁干擾導(dǎo)致定位精度不準(zhǔn)確，利用現(xiàn)有的管線資料在現(xiàn)場(chǎng)可以幫助作業(yè)員快速準(zhǔn)確地判斷管線的走向。地下管線資料的收集也不能一味照單全收，只有通過細(xì)致分析，利用有價(jià)值的資料，才能真正給物探工作帶來便利。

黃浦區(qū)歷年來積累了相當(dāng)豐富的資料。地形資料利用我院每半年更新的1:500地形圖，管線資料除了調(diào)取上海市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)的資料外，還有近幾年來完成的電力竣工圖紙采集入庫(kù)項(xiàng)目成果、排水管網(wǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)和零散的三維管線跟測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)還有各管線專業(yè)公司提供的專業(yè)管線資料。

根據(jù)收集的資料，按照數(shù)據(jù)可靠性和完整性進(jìn)行分析評(píng)級(jí)，根據(jù)評(píng)級(jí)結(jié)果確定成果利用程度[7,8]。如地形圖數(shù)據(jù)、排水管線數(shù)據(jù)，資料質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)，在項(xiàng)目中可直接利用；電力竣工圖紙采集庫(kù)成果數(shù)據(jù)的平面位置能作為現(xiàn)場(chǎng)定位、查遺的依據(jù)，資料等級(jí)為良；各專業(yè)管線公司資料，僅能作為管線存在與否和屬性調(diào)查的依據(jù)，資料質(zhì)量等級(jí)為中；上海地下管線庫(kù)中資料，來源多種多樣，成果精度不一，數(shù)據(jù)年代久遠(yuǎn)，且只區(qū)分了大的管類，圖中的老管線可能已改排，可作為探查草圖使用，資料等級(jí)為中。

（2）了解普查區(qū)域地球物理特征

對(duì)普查區(qū)域現(xiàn)狀的了解，可知探查的難度，以選擇合適的探測(cè)儀器和確定合理的探測(cè)方法。黃浦區(qū)地下管線種類繁雜，鋪設(shè)材質(zhì)既有導(dǎo)電性良好的鑄鐵管、鋼管，又有少部分非導(dǎo)電性的砼管、PVC和PE管；地下管線分布密集，道路交叉口處縱橫交錯(cuò)；鋪設(shè)區(qū)的道路路面主要為水泥和瀝青，下有砂石作基層，其下土質(zhì)主要為粘性土，且經(jīng)多次道路改造帶來地下管線探測(cè)時(shí)的磁場(chǎng)異常。因此，針對(duì)具有良好導(dǎo)電性的材料，利用高精度的探測(cè)儀器可確定被探測(cè)管線的位置和埋深；而對(duì)于砼、塑料材質(zhì)等非金屬管道，無論其自身還是管道內(nèi)介質(zhì)，都與周圍土質(zhì)存在較大的物性差異，可利用在管道加載導(dǎo)電介質(zhì)或使用高頻電磁波(即雷達(dá)波)以確定管線的位置和深度[9]；對(duì)管線密集區(qū)如道路交叉口，增加米字形掃描和重復(fù)探測(cè)，確保管線不遺漏和提高成果的可靠性。

（3）儀器的方法試驗(yàn)與一致性校驗(yàn)

方法試驗(yàn)是確定擬投入的探測(cè)儀器在選定探測(cè)區(qū)域的方法技術(shù)和儀器設(shè)備的有效性、精度的相關(guān)參數(shù)。對(duì)于不同類型的地下管線、在不同地球物理?xiàng)l件的地區(qū)，應(yīng)分別進(jìn)行方法試驗(yàn)[10]。據(jù)此確定最小收發(fā)距離、最佳收大距離、最佳發(fā)射頻率、最佳發(fā)射功率，以確定修正系數(shù)（深度），提高精度。同時(shí)對(duì)擬投入使用的探測(cè)儀器進(jìn)行一致性校驗(yàn)，保證各類儀器探測(cè)精度的一致性。

在編寫技術(shù)方案前，選擇了不同管線類型一定數(shù)量的已知點(diǎn)進(jìn)行方法試驗(yàn)，要求覆蓋所需探測(cè)的所有大類管線，以尋求合適的探測(cè)方法。根據(jù)本項(xiàng)目的試驗(yàn)結(jié)果，管線探測(cè)激發(fā)方式應(yīng)盡量選擇對(duì)鄰近管線感應(yīng)小、突出目標(biāo)管線異常的方式為主。給水管線優(yōu)先采用直連法，其次為感應(yīng)法；燃?xì)夤芫€一般不允許使用直連，而采用感應(yīng)法，有示蹤線時(shí)，確認(rèn)燃?xì)獠恍孤┣闆r下可采用直連示蹤線探測(cè)；電力、通訊類等管線優(yōu)先采用夾鉗法，感應(yīng)法慎用。同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定了擬投入儀器的頻率、最佳發(fā)射功率、最佳收發(fā)距和最小收發(fā)距。

3.2 設(shè)計(jì)科學(xué)合理的工藝

根據(jù)方案設(shè)計(jì)前的調(diào)查了解和試驗(yàn)成果，針對(duì)管線普查工程特點(diǎn)，將項(xiàng)目生產(chǎn)作業(yè)劃分為三道工序：地下管線探查、地下管線測(cè)量、數(shù)據(jù)處理與管線圖編繪。

（1）地下管線探查

地下管線探查的工序設(shè)計(jì)，就是根據(jù)制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確管線探查的方法和技術(shù)要求。包括明顯管線點(diǎn)調(diào)查與測(cè)量、儀器的方法試驗(yàn)與一致性校驗(yàn)、隱蔽管線點(diǎn)探測(cè)的方法和技術(shù)要求，并對(duì)作業(yè)中注意事項(xiàng)加以規(guī)定。方案中還應(yīng)重點(diǎn)根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)不同管線，設(shè)計(jì)針對(duì)性的物探方法并解決測(cè)區(qū)內(nèi)疑難管線探測(cè)的方案。在黃浦區(qū)管線普查方案中，作業(yè)中注意事項(xiàng)如探測(cè)點(diǎn)編號(hào)、探查記錄的填寫，手圖的編繪等作出詳細(xì)的規(guī)定；針對(duì)非金屬管線、相鄰平行管線、埋深較大管線等疑難問題設(shè)計(jì)了可行的解決方案。

（2）地下管線測(cè)量

地下管線測(cè)量工序設(shè)計(jì)，就是針對(duì)測(cè)區(qū)情況采用新技術(shù)新方法布設(shè)合理的測(cè)量方案，包括平高控制網(wǎng)的布設(shè)、管線點(diǎn)三維坐標(biāo)的采集和探查區(qū)域帶狀地形圖修測(cè)等測(cè)量的方法和技術(shù)要求。

（3）數(shù)據(jù)處理與管線圖編繪

數(shù)據(jù)處理和管線圖工序設(shè)計(jì)，就是使用一定的技術(shù)方法對(duì)地下管線探查和測(cè)量工序采集的地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括探查與測(cè)量數(shù)據(jù)的錄入校核、數(shù)據(jù)記錄的聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)接邊、數(shù)據(jù)檢查和管線圖的編繪等方法和要求。

3.3 各工序的銜接

根據(jù)設(shè)計(jì)的工藝流程，管線普查的工作由三道工序組成，必須做好工序間的銜接，方可保證產(chǎn)品質(zhì)量和作業(yè)周期。在黃浦區(qū)管線普查項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)中，以管線點(diǎn)編號(hào)作為工序連接關(guān)鍵，在管線點(diǎn)編號(hào)的規(guī)則中包含了作業(yè)小組的編號(hào)、管線的分類碼和探查小組的順序號(hào)。管線探查階段要求探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)記、探測(cè)草圖、探測(cè)記錄上填寫管線點(diǎn)編號(hào)；管線測(cè)量階段以管線點(diǎn)編號(hào)作為測(cè)量點(diǎn)號(hào)；數(shù)據(jù)處理和管線圖編繪階段也以管線點(diǎn)編號(hào)作為數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵字段，在成果圖上顯示管線點(diǎn)號(hào)，通過管線點(diǎn)號(hào)這個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)唯一編號(hào)的關(guān)鍵紐帶，做好工序間的銜接。

4 過程實(shí)施與質(zhì)量監(jiān)控

4.1 關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制

通過設(shè)計(jì)的工序流程，分析項(xiàng)目生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以預(yù)防和事后檢查相結(jié)合的方式，確保項(xiàng)目的生產(chǎn)質(zhì)量。預(yù)防首先是加強(qiáng)作業(yè)員的技術(shù)培訓(xùn)，其次通過開發(fā)程序控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)并下發(fā)給作業(yè)小組，在第一時(shí)間消除錯(cuò)誤。事后檢查主要采取現(xiàn)場(chǎng)抽查、成果巡查和數(shù)據(jù)核對(duì)。同時(shí)，針對(duì)工序中人工處理較多環(huán)節(jié)，加大力量以減少人為疏忽。在探測(cè)過程中，重點(diǎn)抓住探測(cè)記錄與探測(cè)草圖的一致性，明顯點(diǎn)調(diào)查和量測(cè)的不遺漏；為做到管線探測(cè)的不遺漏，除在實(shí)地對(duì)收集資料上任何管線一一跟蹤驗(yàn)證外，對(duì)交叉路口進(jìn)行米字型掃描，中間路段進(jìn)行橫向掃描，對(duì)探測(cè)的成果使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行精度驗(yàn)證，小組之間的單獨(dú)作業(yè)接邊檢查等；在管線點(diǎn)測(cè)量過程中，重點(diǎn)抓好首級(jí)平高控制網(wǎng)的布設(shè)，做到不超差，測(cè)量點(diǎn)號(hào)編寫一致；在成果入庫(kù)和成圖階段，通過編寫程序重點(diǎn)檢查成果是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，是否存在邏輯錯(cuò)誤，是否做好小組和項(xiàng)目部的接邊等，將數(shù)據(jù)庫(kù)反生成的管線圖與項(xiàng)目部上交管線圖進(jìn)行比對(duì)，確保圖庫(kù)一致性。

4.2 組織實(shí)施管理

組織管理是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目又好又快實(shí)施的關(guān)鍵，包含人員組織、生產(chǎn)計(jì)劃制定和安全保障等措施。

項(xiàng)目的人員組織按照責(zé)任進(jìn)行劃分，對(duì)作業(yè)小組進(jìn)行編號(hào)并與探測(cè)成果予以關(guān)聯(lián)。在黃浦區(qū)普查項(xiàng)目中，按由上到下方式成立了領(lǐng)導(dǎo)小組、技術(shù)小組、項(xiàng)目組、項(xiàng)目部和作業(yè)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組的主要工作職責(zé)是負(fù)責(zé)測(cè)繪工程技術(shù)方案的審定和組織協(xié)調(diào)及外部聯(lián)系工作，牽頭協(xié)調(diào)有關(guān)部門；技術(shù)小組負(fù)責(zé)技術(shù)方案和技術(shù)規(guī)范的研究制定，并對(duì)該工程進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)指導(dǎo)；項(xiàng)目小組負(fù)責(zé)與相關(guān)單位測(cè)量數(shù)據(jù)入庫(kù)的銜接和協(xié)調(diào)，實(shí)時(shí)滿足項(xiàng)目工作的要求。

生產(chǎn)計(jì)劃的制定根據(jù)業(yè)主的周期要求，并考慮到部分路段只能在夜間施工，及冬季嚴(yán)寒與春夏季的梅雨所帶來的工作效率降低，總體上按小測(cè)區(qū)滾動(dòng)的方式，即將普查區(qū)域分成若干個(gè)小測(cè)區(qū)，規(guī)定各小測(cè)區(qū)完成時(shí)間，在其提交項(xiàng)目組和監(jiān)理檢查驗(yàn)收后，方可開工下一個(gè)小測(cè)區(qū)，確保生產(chǎn)作業(yè)、質(zhì)量檢查的順利開展。

安全是管線普查工作中的重點(diǎn)，工作過程中涉及沼氣、煤氣和天燃?xì)獾任ｋU(xiǎn)源，以及帶電的高低壓電纜。因此制定了《崗位職責(zé)及安全操作規(guī)程》和《安全危險(xiǎn)源辨識(shí)及預(yù)防措施》，同時(shí)切實(shí)加強(qiáng)督查管理，以規(guī)范作業(yè)過程中的操作行為，保證項(xiàng)目安全生產(chǎn)。

5 結(jié)語

城市地下管線普查方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)業(yè)主要求和普查區(qū)域的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在資料收集和充分踏勘的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)方案，并控制質(zhì)量環(huán)節(jié)，確保項(xiàng)目有序?qū)嵤｜S浦區(qū)管線普查項(xiàng)目的成功實(shí)踐，可為城市地下管線普查工作提供有益借鑒。

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