管線探查精度的提高與質量控制

杜朋衛，周芳玲

(北京同創達勘測有限公司，北京100048)

一、引 言

地下管線被稱為“城市的生命線”，是城市基礎設施的重要組成部分，也是城市建設管理的重要內容。隨著城市發展建設需求的增長，地下管線普查、探測、竣工等工作已得到各管理部門、施工單位的認可和重視。通過探測地下管線，建立綜合的地下管線數據庫，提供地下管線資料圖紙，反映地下管線走向、深度、結構材質等數據信息，為項目設計、施工階段及時提供科學、準確的管線資料。目前地下管線探查普遍采用實地調查和探測相結合的方法，先行調查明顯點的可見信息，使用管線探測設備對隱蔽管線或去向不明的管線進行探測，以獲取完整的地下管線信息。因管線種類及埋設方式繁多、施工工藝的更新、管線材質及周邊環境的差異等因素對管線探測工作有很大的影響，如果不采用科學的探測方法，管線探測的精度誤差較大，可能影響設計及施工的順利開展。根據筆者多年來在地下管線探測及生產管理中的工作經驗，對管線探查精度的提高和管線質量控制的措施做以下總結，供讀者在實際探測中參考。

二、已有管線資料的收集

通過與各管線權屬單位聯系，收集查閱場區已有的管線資料，包括管線設計圖、施工圖、竣工圖、示意圖等圖紙。因為權屬部門多、管線修建年代不同等因素的影響，收集到的資料使用前需進行分析整理，以提高資料的使用有效性。通過現場踏勘，積極與管線巡線人員、當地居民溝通，了解作業場區管線的基本情況，為管線探測工作的開展做準備，對管線探測工作起一定的指導作用。

三、管線探測方法的選取

市場上的管線探測儀器型號較多，各種探測儀器的信號發射與計算參數存在一定的差異，探測時依據不同材質的管線與周圍介質存在不同物理特性差異的特點，需要對工程投入的探測儀器作收發距、工作頻率、信號施加方式及定位定深方法試驗與標定，選取不同探測模式，通過對不同管線進行測試，了解探測儀的有效性、精度及其他有關參數，掌握管線探測儀最佳工作狀態，以提高探測管線平面和埋深的精度。

經過筆者所在單位多次對管線探測儀進行方法試驗，對探測儀作業頻率及接收機最小收發距離作統計，結論見表1和圖1。

表1 探測儀工作頻率及接收機最小收發距離統計表

發射頻率:低頻(10 KHz以下)、中頻(10～40 KHz)、高頻(40 KHz以上)。

圖1 RD8000接收機收發距試驗曲線圖

經測試發現，管線探測時接收機與發射機的距離不宜小于13 m，使用最佳的探測模式和工作頻率，以增強探測效果，提高接收機有效工作距離，使接收信號穩定，探測出的平面和埋深與實際更符合。對于不同材質的管線，要選擇合適的探測方法，對管線探測效率和定位精度的提高起到重要的作用。

四、管線調查的質量控制

實地開井調查是管線探測的主要工作內容之一，調查數據信息的精度和質量，將直接影響到管線探測工作的開展，甚至影響到管線的探測質量，管線調查工作必須遵循“多調查、細調查、采集全、量取準”的原則，應提高作業人員的責任心，明確項目目的。

管線調查時，若在井口上不能完整地看到井內情況，在保證安全的前提下，盡量選擇下井調查，以更直觀地采集到檢修井內的各種信息，選擇合適的量取工具(鋼卷尺、手持測距儀等)，保證量取的數據準確、信息完整。若遇存在安全隱患的檢修井，則必須使用L尺量取管徑、埋深等數據，不建議使用鋼卷尺量取數據，避免因井內積水、淤泥等造成數據誤差大;在不能排除有無分支的情況下，建議使用其他管道輔助工具(如管道潛望鏡、魚眼攝像頭等)進行調查，以避免丟漏管線走向。

以筆者所在單位西三旗某地塊周邊市政項目為例，項目作業時因雨水YS31井內有積水，沒有下井調查的條件，導致YS31丟漏南方向，項目外檢時利用筆者所在單位自制研發的井下數據采集影像工具進行井下調查，補全了該雨水井南方向管線，如圖2所示。

特別是對小范圍測區進行管線探查工作時，必須擴大管線調查的范圍，避免因測區沒有明顯點，造成管線的遺漏。

進行數據記錄時，需要養成良好的“回讀、多問”習慣，避免因作業人員管線業務不精，或受周邊噪聲的影響，造成數據的“聽錯、記錯”。數據記錄后，應檢查數據是否存在矛盾，管線調查第一手數據的正確性、全面性是保障項目質量的先決條件。

圖2 雨水YS31#

五、管線探測的質量控制

管線探測質量取決于以下因素:合理的探測方法、先進的探測設備、良好的探測習慣、創造良好的探測條件和細致的信號分析。下面對其中4項進行詳細分析。

1.合理的探測方法

管線的埋設方式及周邊環境對管線探測影響很大。由于管線中的電流信號及其產生的二次磁場是非理想型無限長載流導體產生的理想磁場因此管線探測時，應根據被探測管線的特點，結合管線周邊環境，對接收機接收到的信號進行分析，現場管線密集時，接收機會收到其他管線信號或其他電磁場信號，對于管線儀顯示的管線信號，應重復探測并分析，不能盲目地以探測信號為準。

相關技術規范要求隱蔽點的探查精度:平面位置限差 δts應為 0.10 H;埋深限差 δth應為 0.15 H(H 為地下管線的中心埋深，單位為cm)，當d＜100 cm時則以100 cm代入計算［1］。在進行管線探測時，對于小管徑直埋類、纜類管線，可以通過接收機的信號和顯示，獲得管線的平面位置和埋深。對于其他管線宜采用70%定位定深的方法，如果要保證探測的精度滿足規范要求，對探測的結果進行幾何修正是必需的，不能根據單一探測信號來確定管線的位置和埋深，根據信號加載源與被測管線的幾何關系，對定位結果應加入標定的水平改正和垂直改正，計算出管線的準確位置和埋深。

以筆者所在單位長春某管網普查項目為例，對試驗區內多種管線探測時進行了幾何修正試驗，并通過開挖進行了驗證如圖3、表2所示。

圖3 試驗區管線幾何修正試驗圖

表2 試驗區管線開挖驗證表

通過實地開挖驗證表明，探測時如果不加入幾何修正，開挖驗證合格率非常低;相反，如果加入幾何修正，只有少數點驗證不合格。這說明對管線探測的結果加入幾何修正是必需的，該方法也普遍適用于各種管線的探測，對提高管線探測的精度有很大的幫助。

2.良好的探測習慣

1)管線的埋設具有一定的隨機性，總體上，市政規劃的管線，會與規劃紅線存在一定的參照關系。管線年數較長、隨意施工、修建時躲讓其他障礙物的等情況，會造成管線走向極為不規律，與現狀道路及建筑物不存在參照關系。對這類管線進行探測時，必須采用跟蹤探測的方法，最多每0.5 m進行1次探測，觀察管線走向和埋深是否發生變化，根據連續探測的數據，確定管線的走向和埋深，以提高探測精度，否則探測出的結果與實際存在很大的差異。

以筆者所在單位完成的清河治理項目為例，有一條穿越清河的軍用光纜，因該軍用光纜修建年代久，修建時現場地勢條件復雜，使其走向和埋設變化很大，對類似情況的管線進行探測時，采用跟蹤探測的方法，才能最大化保證探測結果與實際相符，如圖4所示。

圖4 跟蹤探測修建年代較長的光纜

2)進行管線探測時，應了解常見的管線施工工藝及不同類型管線的敷設方式(明挖、頂管、定向鉆施工等):對于明挖和頂管施工的管線，管線的三維變化基本在特征點處能夠反映出來;對于定向鉆施工的管線，因管線會呈曲線修建，探測時必須加密管線點的設置，保障探測結果與實際趨勢一致，若管線點設置距離拉遠，將直接影響管線探測的質量。

以筆者所在單位完成的延慶縣某條高壓天然氣修建工程為例。在某路口處有1條電力管線、1條通信管線，修建時采用定向鉆施工，管線平面和埋深變化無規律。設計擬建的高壓天然氣管線與這兩條管線交叉，且擬建的高壓天然氣施工時受作業環境的限制，也將采用定向鉆施工，對交叉管線的高程要求精度較高，采用各種方法經過現場多次探測，表明即使埋設情況復雜的管線，只要采用正確的探測方法，結合良好的探測習慣，基本上能夠探測出管線的變化如圖5所示。

圖5 延慶縣某高壓天然氣管線的施工探測

3)管線折點進行探測時，平面位置應根據連續設置的臨時管線點，采用交會的方法進行水平位置的定位;管線的埋深不宜在管線變化點處進行探測，經過作業總結得出，管線測深的位置應遠離管線轉折點，一般選擇管線埋深的3～4倍距離為宜，采取這種方法可以提高管線點的埋深精度。

3.創造良好的探測條件

對于能夠使用直連法或夾鉗法進行探測的管線，應盡量回避使用感應法探測，因為相比感應法來講，直連法和夾鉗法探測的磁場信號較為集中，會減少其他管線的信號干擾，有利于接收機信號的判斷，對管線探測的效率和精度有很大的幫助。

對于近距離平行的金屬管線進行管線探測時，因為相鄰管線信號干擾大，管線的準確定位定深有一定的難度。這種情況下，可以在管線裸露點或井內向目標管線充電，讓電流沿目標管線傳遞，該方法能夠比較準確地對管線進行探測，減少周邊管線干擾對探測的影響，觀察接收機測量管線的電流量，對管線的定位和排除有極大的幫助。

4.盲探方法減少丟漏

盲探是除管線調查、探測以外的工作，盲探工作在管線探查中是不可缺少的，利用盲探可以降低場區丟漏管線的幾率，對于探測無明顯點的管線和預埋管線有很大幫。目前，大部分作業隊伍進行盲探時，都是將發射機、接收機平行推進，以獲得管線磁場信號。經過筆者所在單位長時間的試驗，發現該方法存在很大的弊端，受發射機和接收機推進的不同步以及推進速度過快等情況的影響，會造成管線丟漏現象，特別是與收發連線斜向交叉的管線丟漏。

結合筆者所在單位作業經驗，發射機和接收機平行盲探的，建議將發射機放置在地面上，以2 m為間距沿路線向前推進，接收機以垂直發射機的位置為中心，前后各5 m為探測區域重復探測。通過這種盲探方法可以減少接收機接受一次磁場的信號，提高管線盲探精度，減少管線丟漏現象，如圖6所示。

圖6 常規盲探方法與重疊盲探方法

六、非金屬管線的探查

圖7為筆者所在單位完成的大興區某小區燃氣外線項目說明非金屬管線的探查。

地下管線最大的特點是“看不見、摸不到”，目前常見的管線探測儀如果不能采用信標的方法，只能對具有導電特性的管線進行探測，隨著管道生產技術的更新，非金屬及導電性能較差的管道占有量逐步增大(如PE管、PVC管等)。

對于金屬管線來講，即使埋設及地下情況復雜，選取合適的探測方法，加上經驗的細致分析，還是能夠探測清楚管道的基本趨勢。對于非金屬管道，采取常規的管線探測方法不能夠對其進行探測，一些重要的管線必定會影響到管線資料的使用，甚至影響到項目建設的進展。

圖7 大興區某小區燃氣外線項目

以筆者所在單位完成的北京市某燃氣長輸線項目為例，測區有一條由早些年明溝修建的3.5 m×2.2 m的排水暗溝，沿線數公里無明顯點，對擬建的高壓燃氣選線有很大的影響，通過地質雷達探測確定其位置和埋深，如圖8所示。

圖8 排水溝在雷達界面的成像

以筆者所在單位完成的復興路自來水消隱項目為例，測區內有一條長度約1.2 km的DN100 PE再生水管線，因復興路地下管線及地下建構物復雜，地質雷達探測效果不好，為了查清該管線的走向趨勢，使用聲波管線探測儀對其進行定位，共進行了22個斷面探測，基本查清該管線的位置和埋深信息，如圖9所示。

圖9 DN100 PE水管在聲波管線儀的顯示

通過多個項目得知，對于管線的探測必須結合新技術、新設備，選用合適的設備和方法，對摸清地下管線的情況會起到很大的幫助作用。

七、結論及建議

結合地下管線類項目的實際生產經驗，筆者認為要提高管線探查精度，保證管線資料質量，以下幾個方面是不可缺少的。

1)收集整理資料，了解測區地下管線總體狀況。

2)提高人員作業意識，增強責任心和管線常識，不能因為作業環境惡劣，而減少采集的數據量，從而減低數據的質量。

3)選用合格的儀器設備，結合管線情況，采取匹配的探測方法，養成良好的探測習慣，多方法重復探測，對探測的結果進行分析研究，以確定管線的位置和埋深。

4)采用新技術、新方法探測，不能因為生產成本的增加而降低成果資料的質量，鼓勵采用新技術完善管線資料的完整性。

地下管線是影響城市建設的重要因素，保障著城市發展建設和居民生活，提供正確的地下管線資料，是各項規劃建設的核心基礎，嚴謹的作業方法和工作態度，是生產合格產品的根本。

［1］解智強，杜清運，高忠.地下管線通用GIS平臺建設及其在城市排水管理中的應用研究［J］.測繪通報，2012(8):72-75.

［2］黎海波，陳明輝，歐陽松.東莞市地下管線普查暨管線信息化建設綜述［J］.測繪通報，2013(3):88-92.

［3］區福邦.城市地下管線探測精度問題［J］.城市勘測，1994(3):1-2.