某應急供水工程地下管線工程探測方法及技術研究

肖瑜，油芳芳，朱位隆

（1.濟南市水利建筑勘測設計研究院有限公司，山東 濟南 250100；2.上饒市科信水利水電勘察設計咨詢有限公司，江西 上饒 334000）

1 工程概況

某應急供水工程供水任務是滿足該地區(qū)2030年城市供水，工程供水量為40 萬m3/d。工程供水工程線路至分水口到該城市新建第三水廠，全程自流供水，推薦線路總長度為127.662 km，線路途經8 鎮(zhèn)4 鄉(xiāng)，管材采用單根DN2000 鋼管。根據(jù)工程前期調查可知，供水線路共穿越鐵路4 次，穿越高速公路、國省干道13 條，穿越縣道、一般街道8條，穿越河流10 余次，渠道10 余次。為查明工程沿線地下管線范圍內的與設計管道相交叉或平行的現(xiàn)狀地下電纜、光纜、輸水、輸油、輸氣等管線走向、埋深，確定輸水、輸油、輸氣管線管徑及材質，下文中對供水工程地下管線探測的原理、探測方法和技術問題進行研究，并總結歸納探測成果，為工程設計施工提供可靠的技術支撐和依據(jù)。

2 探測方法

該工程地下管線調查探測具體工作范圍為設計管道中心線兩側各20 m，深度為地下7 m 以內的地下現(xiàn)狀管線，如有地下管線，則要求探測至設計管道中心線兩側各50 m。地下管線探測工作按照先后順序可分為現(xiàn)狀地下管線調查、地下管線探測、地下管線測量、內業(yè)整理，其地下管線探測取舍標準及精度要求見表1。

表1 地下管線探測取舍標準及精度要求

2.1 現(xiàn)狀地下管線調查

現(xiàn)狀地下管線調查主要按以下方法進行。

1）對已有的地下管線資料進行收集、分類、整理，資料應包括已有管線圖、竣工測量成果或探測成果等；

2）進行現(xiàn)場踏勘，走訪調查管線附近居民和管線產權單位，了解地下管線的位置、管徑、埋深材質等信息，有條件的可讓管線權屬單位人員進行現(xiàn)場指認，提高調查成果的準確性。

2.2 地下管線探測

在充分調查后，應對輸水線路設計資料范圍進行全面的地下管線探測工作，根據(jù)地下管線的材質，地下管線探測分為地下金屬管線探測和非金屬管線探測2 種方法。管線材質分類見表2。

表2 地下管線材質分類表

其中，部分非金屬管線因含有金屬加強芯、金屬示蹤線等可按地下金屬管線探測方法探測，如含有金屬加強芯的通信光纜及含有金屬示蹤線的燃氣管道等。

2.2.1 金屬管線

1）工作原理

目前地下金屬管線探測工作主要使用地下管線探測儀進行探測，該方法效率高、探測準確。其工作原理根據(jù)電磁感應原理[1]：通過發(fā)射線圈供以諧變電流，對目標管線施加一定頻率、適當強度的交變電磁場，稱之為一次場。地下金屬管線在一次諧變場的激發(fā)下形成諧變電流，在其周圍又形成諧變磁場，稱之為二次場。用接收裝置接收、追蹤檢測二次場的變化，便能確定目標管線的位置，達到探測地下管線的目的。

2）探測方式選擇

使用地下管線探測儀的探測方法分有源和無源兩種，其適用管道和優(yōu)缺點見表3。

表3 地下管線探測儀探測的方式及優(yōu)缺點對比表

根據(jù)該工程測區(qū)的地球物理環(huán)境特征，通過對比試驗選擇合適的工作方式和頻段以達到最佳探測效果，最終選定工作方式和頻段見表4。工作方式和頻段依據(jù)現(xiàn)場實際情況分別選用或結合使用。

表4 地下管線探測儀探測工作方式和頻段統(tǒng)計表

3）測區(qū)探測方法

①對于未知管線區(qū)域，同時采用無源和有源感應法進行米字形搜索探查，發(fā)現(xiàn)地下管線異常后采用圓形探測方式確定其走向，探得管線準確位置后，采用峰值模式進行定位，再用LD6000型地下管線儀特有的70%精度測量法探測管線埋深，如此循環(huán)交替的方法進行無源和有源掃描、探查。

②經調查已確定的地下管線，根據(jù)管線性質選用最佳頻率，利用峰值模式直接進行定位，再利用70%精度測量法探測深度。

③為提高探測精度，避免外部干擾，努力利用一切有利條件進行直聯(lián)法、夾鉗感應法施加探測信號，以克服管線分布密集、埋深過大、外部電磁干擾等造成的探查困難，從而保證探查精度[2]。

④管線探查中遇到閥門井、檢修井時，應將測探管線實際埋深與探測深度進行對比，對測深結果加以修正，以提高探查精度。并對探測管線的管徑、材質、路數(shù)等相關信息進行記錄。

⑤探查中遇管線特征點（如折點、三通點等處）[2]，必須準確定位、定深，詳細記錄管線探查點位編號、管種、特征點名稱、管徑、埋深等探查結果，現(xiàn)場繪制探查草圖，利用RTK 即時測量管線特征點的平面坐標和高程。

2.2.2 非金屬管線

非金屬管線探測主要針對PVC、PE、混凝土等材質的供水管道、排水管道及部分民用燃氣管道的探測。但現(xiàn)有技術尚不能精確探明。對于測區(qū)內以上管線，主要采用的工作方法：1）逐一打開測區(qū)內所有閥門井、檢修井等地面井蓋，測量其埋深、管徑及材質等信息，并結合其他地面標示確定其走向。2）對于部分含一定金屬的地下管線（如鋼筋混凝土管道)，采用地下管線儀進行探測，對于探測效果較好的管線數(shù)據(jù)予以采用，對于效果較差的管線，探測結果應特別提醒注意，僅用于參考。3）走訪調查管線附近居民和產權單位，對于產權單位提供的管線埋設竣工圖，利用現(xiàn)場地表標示物（如檢修井、標示樁等)與竣工圖對比，確定竣工圖的可靠性。對于不能提供管線圖的地下管線，由產權單位相關工作人員及施工人員現(xiàn)場指認管線埋設位置。

此次地下非金屬管線探測工作主要采用以上3 種方式同時進行探查，結合3 種方式的探查結果，綜合確定地下管線的相關信息。

2.3 地下管線測量

根據(jù)該工程線路長、沿線干擾GPS 信號接收的障礙物少、測區(qū)大部分沿公路分布的特點，測量選用RTK 實時動態(tài)測量技術，設備選用南方S86型RTK 兩臺套，采用“基準站+移動站”的測量模式進行管線點的測量工作。

2.4 內業(yè)整理

完成外業(yè)探測及測量工作后，將其探查、測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，進行數(shù)據(jù)、圖形處理，具體步驟：1）將外業(yè)探查、測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，并進行100%校對無誤；2）結合走訪調查結果等相關信息進行數(shù)據(jù)信息校核，對于信息矛盾或有誤的，重新進行外業(yè)探查，以便得到準確的地下管線信息；3）利用制圖軟件，以設計提供的1∶2 000 地形圖繪圖，由相關探測技術人員進行檢查校對；4）檢查修改后，分別生成最終的地下管線成果圖、管線點成果表、管線信息統(tǒng)計表等。

3 成果檢驗與提交

3.1 地下管線探測工作質量成果檢驗

此次地下管線探測工作質量檢驗依據(jù)CJJ 61-2017《城市地下管線探測技術規(guī)程中》第5.5 節(jié)的要求，在探測管線點中抽取不少于總點數(shù)5%的管線點進行質量檢驗[3]，檢驗內容包括管線點的幾何精度和屬性調查結果。工程以不同時間、由不同操作員進行重復探測，將原始觀測與重復觀測的平面位置、埋深結果進行統(tǒng)計。計算中誤差，計算公式見CJJ 61-2017 技術規(guī)程，結果見表5。

表5 地下管線探測點檢查精度統(tǒng)計表

根據(jù)計算結果，該工程資料完全滿足有關要求，其質量符合相關的規(guī)范、規(guī)程，其成果資料準確、可靠。在完成外業(yè)探測工作后，將其探查、測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，進行數(shù)據(jù)、圖形處理，并對其質量進行控制。

3.2 探測成果

經過野外探查、測量、內業(yè)資料整理、報告編寫等工作，共完成工程133.324 km 地下管線調查探測工作，共探明各類地下管線171 條（路/組)。各類地下管線信息見表6。

表6 地下管線調查探測成果管線統(tǒng)計表

經隨機抽查統(tǒng)計，探測質量完全滿足CJJ 61-2017《城市地下管線探測技術規(guī)程》和GB 50026-2007《工程測量規(guī)范》中的相關規(guī)定及設計部門相關要求。

4 結論

1）探測成果中部分管線的條（路)數(shù)、管徑等參數(shù)主要為探測人員現(xiàn)場調查所得，另有部分為現(xiàn)場出露條（路)數(shù)，管徑為測量出露點獲得，因管道出露一般會有護管或保護層，尤其是石油部門的管道，因此，成果中的地下管線條（路)數(shù)及管道管徑與實際情況存在偏差。

2）成果圖中的點為探測調查所得地下管線中心線在地面的投影位置，測點間的線只代表地下管線的走向，不代表地下管線的實際大小，成果圖中測點間的線有少部分與地下管線中心線在地面投影位置存在偏差。

3）此次調查探測成果中，如地下管線包含2條及以上管道時，管道之間存在一定的間隙，一般為0～1 m，在實際探測時，因信號相互干擾，無法區(qū)分，故在成果中將其標為1 路管線。

4）此次地下管線調查探測工作區(qū)內有稻田、溝渠、河流、葦塘，以及少量居民、建筑物密集區(qū)，受現(xiàn)場條件限制（部分稻田、溝渠、河流、葦塘內有大量積水，人員設備無法進入正常工作，以及民用、企業(yè)用電、通信等線路、地面金屬建筑物干擾源較多)，工作中無法進行全面系統(tǒng)探測，僅能根據(jù)現(xiàn)場條件進行探測，因此，此次探測成果可能存在地下管線遺漏。

5）此次地下管線產權單位調查時，部分產權單位資料缺失，無法提供其地下管線的準確信息，也有部分地下管線無法找到其產權單位，因此，報告中的地下管線信息與實際情況存在偏差。此外，設計線路穿越大量油田采油作業(yè)區(qū)，地下管線眾多且復雜，涉及油田部門眾多且關系復雜，因此，油田所屬管線未能進行全面的權屬單位調查確認工作。

6）成果管線中部分為定向鉆穿越，管道在與設計線路交越處埋深較深且無法進行探測，尤其是長距離定向鉆（如油田輸油管道)及曲線穿越（如燃氣管道穿越鐵路)的管道，因此，穿越點位置與埋深均為調查所得，與實際存在一定的偏差。

7）由于電磁波傳播特性，現(xiàn)有地下金屬管線探測技術對于短距離不連續(xù)金屬管線不易探明，存在遺漏。