地下管線精確探測技術(shù)在市政工程中的應用

薛 飛，俞佳斌

（杭州市城市基礎(chǔ)設施建設發(fā)展中心，浙江 杭州 310006）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化建設進程不斷加快，市政工程施工時經(jīng)常會受到位置不明的深埋地下管線的影響。地下管線由于歷史原因、管理不善，或者由于施工方法的原因（如非開挖埋管工藝）無法提供準確的管線位置圖，對后期的市政工程施工造成嚴重的安全隱患。目前地下管線施工中存在的主要問題有：常規(guī)物探方法精確性有限，資料不詳細，維護成本高，事故搶修復雜程度較高[1]。近來來，非開挖敷設管線越來越多，但因其施工作業(yè)技術(shù)和施工設備參差不齊、施工作業(yè)現(xiàn)場管理落后等原因，非開挖地下管線項目投產(chǎn)時無法提供精準的管線平面位置和埋深等數(shù)據(jù)資料，在臨近地下管線打樁和開挖等市政施工中無法準確交底，其中110 kV、220 kV非開挖電力電纜管線外力破壞事故時有發(fā)生，對電力安全運行帶來嚴重安全隱患。比如2008年8月26日，杭州余杭區(qū)110 kV南苑1 264線電纜被頂管施工破壞，嚴重影響了附近居民的生產(chǎn)生活[2]。

如何加強安全生產(chǎn)管理、如何將精確的管線探測技術(shù)應用在工程實踐中，確保施工過程中深埋地下管線的安全是我們工程管理者必須思考的問題。本文以杭州市紫金港立交項目中110 kV、220 kV電力管精準探測工程為例，細致介紹地下管線精準探測技術(shù)在市政工程的應用，供類似項目參考。

1 管線精確探測技術(shù)

杭州市紫金港立交工程為市重點工程，施工范圍內(nèi)的深埋地下管線有燃氣管線、超高壓電纜、軍用通信電纜、信息光纜等，管線位置錯綜復雜，其中在樁基及地連墻施工區(qū)域附近有3段深埋電力過路管線（1段110 kV、2段220 kV）。區(qū)域內(nèi)電磁信號強烈（超高壓電纜），電力管道內(nèi)穿滿電纜，普通物探方法無法測定管線的準確位置。為確保工程安全，必須進行精確探測，采用了以地震映像法、超聲成像法為主，電磁感應法為輔的綜合物探方法對電力管線進行探測。探測區(qū)域面積約為150 m長、100 m寬，探測區(qū)域見圖1。精確探測3段電力非開挖管線的空間位置；并在路邊及打樁區(qū)域、連續(xù)墻區(qū)域中布置13個成像點，直接顯示深埋電力管線及其邊界，確保超高壓電力管線的安全。

圖1 探測區(qū)域示意圖

地震映像法又名彈性波層析成像技術(shù)，地震映像發(fā)射、接受射線探測結(jié)果直觀顯示，見圖2。層析成像成果更直觀、準確、信息量更豐富。

圖2 地震映像發(fā)射、接受射線示意圖

地下土層結(jié)構(gòu)對超聲而言是一個復雜的介質(zhì)，各種土層及地下管線有它特定的聲阻抗和衰減特性。因而構(gòu)成聲阻抗上的差別和衰減上的差異。超聲穿透地層到深部管線，將經(jīng)過不同聲阻抗和不同衰減特性的土層，從而產(chǎn)生不同的反射與衰減。這種不同的反射與衰減是構(gòu)成超聲圖像的基礎(chǔ)。將接收到的回聲，根據(jù)回聲強弱，用明暗不同的光點依次顯示在影屏上，則可顯出地下管線的超聲圖像，見圖3。這種方法稱為管線超聲成像法。

圖3 超聲成像原理圖

2 管線精確探測結(jié)果

本次精確探測的具體內(nèi)容有：

（1）110 kV斜穿文一西路電力非開挖管線。長約150 m，地震映像法縱測線40條（150 m/條），測線間距0.5 m，橫測線300條（20 m/條），測線間距0.5 m，3個成像點布置加密對角縱橫測線（每個成像點加密測長1 000 m）。

（2）220 kV斜穿文一西路電力非開挖管線。長約150 m，布置地震映像法縱測線40條（150 m/條），橫測線300條（20 m/條），6個成像點布置加密對角縱橫測線（每個成像點加密測長1 000 m）。

（3）220 kV直穿文一西路電力非開挖管線。長約120 m，布置地震映像法縱測線40條（120 m/條），橫測線240條（20 m/條），3個成像點布置加密對角縱橫測線（每個成像點加密測長1 000 m）。

先通過電磁感應法確定探測范圍，然后在精確探測區(qū)域布置測線，加密測網(wǎng)，運用地震映像法確定電力管線的精確空間位置，通過數(shù)據(jù)采集，3維探測等技術(shù)手段形成計算機數(shù)據(jù)處理成圖。最后在精確探測點位置開一深1米的小孔，將超聲雷達放入孔中測定，就可以在超聲成像儀器上顯示探測區(qū)域地下深度15 m內(nèi)電力管線圖像。超高壓電纜CT成果見圖4，精確物探成果見圖5。

圖4 紫金港施工區(qū)域超高壓電纜CT成果圖

圖5 紫金港110 kV、220 kV電力非開挖管線物探成果圖

3 地下管線隔離保護措施

根據(jù)深埋地下管線CT探測成果分布，樁位距離220 kV及110 kV的深部超高壓電纜線僅1 m，無法滿足電力公司的安全保護最小距離。為此，電力公司要求在樁基及地連墻施工前揭露220 kV及110 kV超高壓管線來驗證精確探測的成果。開挖結(jié)果顯示探測結(jié)果準確。

同時因樁位與超高壓電力管線凈距小，必須在中間設置隔離帶，以保護超高壓電力管線。最終確定了3處位置（5排隔離孔），采用人工成孔法施工進行隔離保護，見圖6。具體方法如下：（1）在每個擬建樁附近，精確定位電力非開挖管道邊界；（2）在每個擬建樁附近，距離電力非開挖信息管道邊界兩個邊界70 cm處，布置人工鉆孔6個，孔間距 30 cm，孔深 11 m、孔徑 7.5 cm；（3）為確保人工鉆孔不損壞深部電力管道，采用高精度測斜儀實施監(jiān)測，確保鉆孔的垂直度；（4）采用多級負壓技術(shù)，用小口徑負壓成孔真空機將孔中泥土清出；（5）采用吊機將隔離鋼管11 m放入孔中；（6）采用進口高分子粘合劑，將鋼管與土體混成一體；（7）再次測斜，以保證隔離鋼管的垂直。

5 結(jié)語

本文通過對杭州市紫金港立交項目中遇到的220 kV和110 kV深埋地下電力管線精確探測技術(shù)和成果進行總結(jié)分析，提出了地下管線保護隔離技術(shù)，并應用到實際市政工程中，取得了理想的效果，可為類似工程的管線探測工作提供寶貴經(jīng)驗。

圖6 紫金港立交高壓電力管道人工隔離保護示意圖