多路通信類非開挖管線探測實踐與思考

趙天庫

摘 要：管線是城市賴以生存的生命線，是現代化城市正常運行的基本保證，隨著城市化進程的不斷加快與深入，地下空間的不斷被挖掘、開發、利用，非開挖管線已成為管線敷設的主要發展思路與方向。通信類非開挖管線常以埋深大、材質為非金屬、地下形態與軌跡變化大等因素不易探測[1]。本文通過大量試驗研究，對通信類非開挖管線在地下分散情況進行探究，其結果在幾種難度較大的非開挖管線探測工程中起到了很好的指導作用，取得了較高的社會與經濟價值。

關鍵詞：地下管線探測;非開挖管線;導向儀

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0132-06

0引言

城市地下管線是城市賴以生存的生命線，是現代化城市正常運行的基本保證。自1864年上海埋下的第一根煤氣管線開創了地下管線的歷史至今，我國城市地下管線的建設與發展突飛猛進。隨著城市化進程的加快，地下管線的種類越來越多，各種管線交叉并行，密如蛛網，這給地下管線的建設、維護、管理等工作提出了新的要求，也給地下管線的探測工作提出了新的挑戰。

隨著城市建設的不斷加快與深入，人們對環境質量要求不斷提高，城市地下管線的鋪設現多以非開挖拖拉的形式進行施工。目前由于非開挖拖拉排管施工尚不夠規范，實際埋管與設計管位通常有較大偏差，特別是信息管線，往往還會形成原本在窨井口還是一束而到地底下后則局部向外分散或因擠壓而變形，有時也會出現單根或多根管線偏離整束管線較遠，為管線相鄰區域的施工帶來很大的安全隱患，如圖1。目前對于非開挖信息管線的定位探測，多以整束管線中的1根空管的具體管位軌跡來代表整束管線的管位，但所選取的那根探測管在地下拖拉過程中因扭轉作用，其在整束管線中的相對位置變化不定，對其探測定位與實際管線空間位置通常偏差較大，特別當相鄰施工間距非常小又無其它可供調換空間時，非開挖管線的保護距離在預留時難以把握。

目前非開挖管線主要分為二類，第一類為以通信、電力為代表的多孔線纜并行的線纜集束狀非開挖管線，第二類為以燃氣、上水為代表的管道狀非開挖管線[2]。目前工程中出現問題最多的是第一類，究其原因主要是此類非開挖管線材質為柔性非金屬、各線纜間無法緊密固定位置，且埋深一般較大，多在10m左右，少數可達20m的埋深。雖然上述二類非開挖管線均已有相應的探測方法，但對于通信、電力類線纜集束狀非開挖管線無預留空管的探測，一直是工程界的一大難題。

1 線纜集束狀非開挖管線的空間分布形態

通信、電力為代表多孔線纜并行的集束狀非開挖管線通常因其埋深大、材質為非金屬，探測方法主要以導向儀、陀螺儀法進行，但2種方法均需探測設備進入預留空管作為探測通道。當所有非開挖管線孔中均布有線纜、或個別預留空管堵塞時，探測將無法順利進行。雖然我們也嘗試采用靜力觸探的方法對整束非開挖管線進行探查，但此方法探測工作量大、且探測點的選取具有盲目性，同時因此類非開挖管線具有柔韌性，觸探探頭遇到管線時也會因擠壓等作用而無法感知其存在，具有較大的漏探、錯探風險。在解決此類問題之前，我們需從其施工等情況開始進行了解、探究。

1.1施工工藝

國際上通用的分類方法是以小型水平定向鉆進行“導向鉆進”[3]，導向鉆進一般是指用于鋪設小直徑、長度較短的管線。一般導向鉆進多用于淺部、短距離、軟土層中，采用水射流和鴨嘴式鉆頭成孔，成孔后以稍大直徑導向頭進行擴孔，由步行式導航儀實現鉆頭位置和鉆孔軌跡測量，該方法用來鋪設直徑小于400mm的各類管線，鋪管長度可達400～500m。最后以拖拉的方式將管線成束的由孔中拖拉穿入。示意圖見圖2、圖3。

1.2空間分布

由該類管線的鋪設方法可得知，理論上管線在地下應以束狀存在[4]，但象上海地區淺層以回填土、粘性土、砂質粉土主的，易受覆土擠壓、軟土塑性變形、砂性土的水土流失等因素影響，整束非開挖管線在地下分布形態可能會變的不那么緊密、規則，通常較窨井口處截面會大出很多，且多呈詩扁平狀，習慣上稱之為非開挖管線的發散現象。為了充分了解發散幅度，我們選取不同地方、不同分類、不同建造年代等的非開挖管線進行探測。

1.2.1探測原理

探測以美國DIGITRAK ECLIPSE月蝕導向儀探測開展工作，原理屬于有源電磁法。儀器由接收機、傳感器組成。工作時打開窨井蓋，將傳感器固定在玻璃鋼穿纜器的端部推入探測的電力、通訊類等管線的預埋孔內，在地面用接收機追蹤傳感器發射的電磁波信號，接收機顯示出前定位點FLP和后定位點RLP的方位，操作員可根據定位點指示的方位移動接收機，使接收機準確地移動到定位點處確定前、后定位點的位置，然后在前、后定位點之間找到定位線。當定位線與前后定位點的連線垂直時，確定傳感器的位置和埋深，從而獲得深埋管線的軌跡。圖4為導向儀探測原理示意圖。

1.2.2實測100個通信類非開挖管線探測中的部分探測結果

實測100個通信類非開挖管線探測中的部分探測結果如圖5～圖22所示，統計分析如表1、表2所示。

注：序號20為在上海世博園建設期間一條最大間距為2.2m的信息非開挖管線。

非開挖管線地下空間分布形態占比分析如圖23。綜上可知，通信類非開挖管線在地下均會有一定程度的散開，而非窨井口處所見的規則、緊密相靠的集中成束狀，其散開距離雖符合現行規范允許要求[5]，但工程項目有時不可接受。經研究，分散副度小于0.5m、1.0m、1.5m、2.0m及大于2.0m的概率依次為10.45%、35.15%、76.00%、92.15%、95.00%（考慮到統計樣本局限性等因素，概率計算時均作95%的折減）。

2 工程應用

2.1施工需下方穿越非開挖管線

在張江集電港張東路與集電路路口處需頂管埋設一根直徑600雨水管，由于周邊附近其它管線與已建成的工作井影響，該污水管必須從一條橫穿集電路電力排管下方通過，需對該非開挖管線的下底界面進行精準探測，為該電力非開挖管線是否搬遷提供科學的依據。

該電力排管共16孔、每孔PE套管直徑約10cm，所有孔中均穿有電纜線。針對目標體下界面的探測是物探界的一大難題，無論是地質雷達還是高密度電法，但結合我們的工作經驗，決定采用導向儀法對可測孔進行探測，從其基本的分布軌跡著手進行解決。探測時10孔順利完成探測，6孔因儀器無法順利進入套管孔內部，故未能對其進行精準定位。探測詳情如圖24、圖25所示。

從探測結果圖25可知，新建雨水管距該非開挖管線的最近距離為0.9m，對應位置處非開挖管線剖面寬度范圍為1.32m，即安全間距為2.22m。結合上述研究結果，安全概率應較高，安全概率為95.00%;若以實測軌跡中軸線計則為1.56m，安全概率也達76.00%。為了更進一步的確保施工安全，我們對該非開挖管線設計資料與實測結果進行了比對，如圖26所示。

上圖中青色為管線權屬單位提供的管位資料，紅色為不同套管孔的實測位置圖。從圖中可明顯看出該非開挖管線的主線軌跡與設計路線基本一致，印證了非開挖管線大部分在新建筑雨水管的上方，結合實測多孔最下方距新建雨水管尚有0.9m的間距，及上文的研究成果，綜合判斷新建雨水頂管施工可以順利進行，最終工程施工得以如期、順利進行。

2.2滿線非開挖管線探測

上海某小學新建項目施工區域內有一路6孔的通信管線（每孔直徑約4cm，材質為硅鋅管），每孔中均有線，另據信息管線單位介紹，該管線所有6孔線路均正在使用。由于管線搬遷的時間久、費用大，校方需對該管線進行精準定位探測，確保打樁施工的順利進行。

經多方協商，由校方負責協調管線權屬部門，對其中一孔管線剪斷抽線，以此孔作為探測通道進行探測，隨后立即對管線進行重排、連接，整個過程必須控制在4個小時內。即本項目必須以1孔的實測軌跡推測整束管線在地下的空間范圍，項目難度與風險均極大。經探測，探測管線距最近工程樁距離平面位置如圖27、統計表如表3所示。

經綜合分析可知，除Z5、Z9號樁外其它樁的施工安全概率都很高，在確保鉆孔灌注樁定位與鉆進精度的情況下成樁有較高的安全把握。Z5、Z9號樁雖安全凈距距離分別為0.88m、0.91m，若以實測軌跡線在距樁最遠、最近處的極端情況考慮，安全概率分別為35.15%、76.00%（因凈距接近本級上限下一分級的下限，安全性應更高些）。同時，結合上文信息類非開挖管線的施工工藝、該束管線為6孔、每小孔直徑僅4cm等信息綜合分析可知，Z5、Z9號樁的安全性也相對較高。后續在各方對成樁施工單位嚴格監管下，所有工程樁均安全施工完畢，為項目的順利推進提供了前所未有的技術支撐與安全保障，節省了大量的時間與經費，得到了各方一致好評。

3 思考

通信類非開挖管線在地下存在分散現象，不同的施工隊伍、不同的施工機具、不同的施工區域等所產生的分散幅度各不相同，當通信類非開挖管線需在相鄰較近的位置進行再施工時，且當可測孔少或需在其下方穿越時，非開挖管線在地底下擴散距離問題研究就顯得相當重要，具有較高的經濟與社會價值。受工作樣本數據少所限，安全概率分析可能存在局限性，今后應進一步完善數據樣本等工作，為解決工程難題提供科學依據。

參考文獻

[1] 楊振濤.非開挖管線探測方法及其適用性分析[J].上海國土資源，2011，32（2）：67-78.

[2] 唐筱蛑，裴世建.非開挖地下管線探測方法的探討[J].工程地球物理學報，2009（S1）：77-79.

[3] 饒險峰，王治華，孫正浩.地球物理技術在非開挖工程中的應用評價[J].上海地質，2007，28（2）：52-55.

[4] 陳飛.非開挖導向鉆進技術在穿越河道鋪管中的應用[C]//第17屆華東六省一市建筑施工技術交流會論文集.2008.