地下管線探測方法及測量質(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，遼寧沈陽）

前言

中國的地下管道探測技術(shù)起源于20 世紀80 年代，2017 年制定了新的法規(guī)《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》（CJJ 61-2017），作為全國地下管道檢測工作的技術(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。本文針對地下管道探測的重點探測方法和質(zhì)量控制進行研究，給出了具體的探測方案和探測技術(shù)選擇以及質(zhì)量評估的方法，為地下管道探測數(shù)據(jù)準確性和探測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繪。地下管道的勘探包括管道顯性和隱性部分的現(xiàn)場勘探。

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、所有權(quán)單位、附件、結(jié)構(gòu)等物體，繪制勘探工作草圖，并在地表標記管道點[3]。

（2） 在管道明顯區(qū)域進行現(xiàn)場測量，利用管道隱蔽點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。管道的特征點包括交叉點、連接點、轉(zhuǎn)折點、材料變化點、直徑變化點、程度變化點、起點和終點、支撐點、起點、入口點和管道輔助設(shè)備的中心。管道各點之間的距離不得超過75 m[4]。

1.2 地下管線勘探精度標準和要求

地下管道勘探應(yīng)根據(jù)業(yè)主的需要和既定的選擇標準進行分類。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） 地下管道試驗的驗收標準見表1。

表1 地下管線探測的取舍標準

（2） 地下管道的檢測精度必須符合規(guī)范要求。地下管道的檢測精度標準如下，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明顯的管道點（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），并進行詳細檢查[5-6]。各種地下管線實地調(diào)查項目見表2。

表2 各種地下管線實地調(diào)查項目

2.2 地下管線測點

管道的明顯點按以下要求進行選擇：

（1） 各檢查孔在油井中部設(shè)有配管點。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。

（2） 測量排水管道內(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)實際面積測量邊界，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（或出水口）。

2.3 測量地下管道時的深度

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

（3） 管道工程的高度由測量的管段、埋地管道、直埋連接、電力測量等確定。管道工程的高度通過水和熱量測量方法測量，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量方法測量。

3 某地下管線檢測項目質(zhì)量控制

3.1 測繪試驗和方法

地下管道檢測離不開檢測儀器，檢測結(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、準確性和相關(guān)參數(shù)，有必要在正式運行前對將投入運行的六個管道檢測器、檢測方法和最佳傳輸距離進行儀器一致性測試。在測試中，結(jié)合勘探區(qū)的地質(zhì)條件和管道敷設(shè)條件，對不同的管道材料采用了統(tǒng)一儀器的最佳定位和深度測量方法，以確保不同儀器測試結(jié)果的一致性。具體檢測操作流程如圖1 所示。

圖1 地下管線檢測質(zhì)量控制流程

3.2 符合性試驗

所有參與合規(guī)檢查的工具和市場參與者都嚴格按照操作程序進行操作。管道的激勵采用感應(yīng)法，電纜的激勵采用夾緊法。最大值法用于測量層的位置，70%用于測量深度。有兩個密度測量點，包括供水點和通信點。根據(jù)程序?qū)υ囼灁?shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，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確定管道點儀器的沉積深度與已知沉積深度之間的差值；si是管道點上的儀器，它檢測平面位置和已知平面位置之間的差異；n 是檢測值的數(shù)量；h 是管道點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。測量表明，在不同的工作頻率、發(fā)射功率和接收機增益下，發(fā)射機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)射功率和接收機增益如何，接收信號的響應(yīng)在距離發(fā)射機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)測試數(shù)據(jù)，發(fā)射和接收距離應(yīng)為15～30 m。

4 測量結(jié)果分析

4.1 檢測內(nèi)容

測試期間，最大定位誤差為9 cm，最大深度誤差為15 cm。所使用的六臺儀器運行穩(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。可以獲得良好的測試結(jié)果。然而，為了確保測試數(shù)據(jù)的準確性，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

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)場豎井和手動孔，可以使用終端激勵信號。因此，這條管道的信號激勵應(yīng)該是一種固定的方法，對于一些無條件的段，應(yīng)該是一個感應(yīng)方法。

4.2 三階段物探精度統(tǒng)計

研究區(qū)域內(nèi)有521 個可見點，最大誤差為8 cm，超標6 點，合格率為98.8%；共檢查隱蔽點456 個，其中最大埋深誤差22 cm，最大水平位置誤差9 cm，最大超標誤差9 cm、吞吐量98.02%；總共進行了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 測量精度的三階段檢查和評估

勘探完成后，應(yīng)收集現(xiàn)場測量的管道點的數(shù)據(jù)，并測量其坐標和高度，以確定管道的位置和深度；地下管道結(jié)果數(shù)據(jù)的準確性取決于測量的準確性。收集的數(shù)據(jù)必須在三個級別進行檢查，以最大限度地減少最終數(shù)據(jù)庫中的錯誤。

4.4 三階段測量和測試精度統(tǒng)計

生產(chǎn)區(qū)共有12 252 條管道，已對1 235 條管道進行了重新測量和檢查。控制部分為10.07%，平面的平均二次誤差為±1.51 cm，高度的標準偏差為±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 三階段試驗的質(zhì)量評價

（1） 根據(jù)《條例》要求，用于互檢和工程檢測的管段占檢測點總數(shù)的14.3%。根據(jù)最終統(tǒng)計數(shù)據(jù)，整個項目的檢查次數(shù)符合監(jiān)管要求。

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

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

5 結(jié)論

本文結(jié)合實例對地下管道試驗質(zhì)量控制詳細說明，可以得到以下結(jié)論：

（1） 與總體設(shè)計相比，結(jié)合地下管道檢測的特點，對地下管道檢測采用三級檢驗與兩級驗收共同采用的原則。

（2） 對地下管道技術(shù)檢測的測繪試驗和符合性試驗進行了論述。

（3） 通過對項目幾個關(guān)鍵節(jié)點的嚴格質(zhì)量控制，對一個實例進行了測試，并對結(jié)果的準確性進行了評估。