管线探查精度的提高与质量控制

杜朋卫，周芳玲

(北京同创达勘测有限公司，北京100048)

一、引 言

地下管线被称为“城市的生命线”，是城市基础设施的重要组成部分，也是城市建设管理的重要内容。随着城市发展建设需求的增长，地下管线普查、探测、竣工等工作已得到各管理部门、施工单位的认可和重视。通过探测地下管线，建立综合的地下管线数据库，提供地下管线资料图纸，反映地下管线走向、深度、结构材质等数据信息，为项目设计、施工阶段及时提供科学、准确的管线资料。目前地下管线探查普遍采用实地调查和探测相结合的方法，先行调查明显点的可见信息，使用管线探测设备对隐蔽管线或去向不明的管线进行探测，以获取完整的地下管线信息。因管线种类及埋设方式繁多、施工工艺的更新、管线材质及周边环境的差异等因素对管线探测工作有很大的影响，如果不采用科学的探测方法，管线探测的精度误差较大，可能影响设计及施工的顺利开展。根据笔者多年来在地下管线探测及生产管理中的工作经验，对管线探查精度的提高和管线质量控制的措施做以下总结，供读者在实际探测中参考。

二、已有管线资料的收集

通过与各管线权属单位联系，收集查阅场区已有的管线资料，包括管线设计图、施工图、竣工图、示意图等图纸。因为权属部门多、管线修建年代不同等因素的影响，收集到的资料使用前需进行分析整理，以提高资料的使用有效性。通过现场踏勘，积极与管线巡线人员、当地居民沟通，了解作业场区管线的基本情况，为管线探测工作的开展做准备，对管线探测工作起一定的指导作用。

三、管线探测方法的选取

市场上的管线探测仪器型号较多，各种探测仪器的信号发射与计算参数存在一定的差异，探测时依据不同材质的管线与周围介质存在不同物理特性差异的特点，需要对工程投入的探测仪器作收发距、工作频率、信号施加方式及定位定深方法试验与标定，选取不同探测模式，通过对不同管线进行测试，了解探测仪的有效性、精度及其他有关参数，掌握管线探测仪最佳工作状态，以提高探测管线平面和埋深的精度。

经过笔者所在单位多次对管线探测仪进行方法试验，对探测仪作业频率及接收机最小收发距离作统计，结论见表1和图1。

表1 探测仪工作频率及接收机最小收发距离统计表

发射频率:低频(10 KHz以下)、中频(10～40 KHz)、高频(40 KHz以上)。

图1 RD8000接收机收发距试验曲线图

经测试发现，管线探测时接收机与发射机的距离不宜小于13 m，使用最佳的探测模式和工作频率，以增强探测效果，提高接收机有效工作距离，使接收信号稳定，探测出的平面和埋深与实际更符合。对于不同材质的管线，要选择合适的探测方法，对管线探测效率和定位精度的提高起到重要的作用。

四、管线调查的质量控制

实地开井调查是管线探测的主要工作内容之一，调查数据信息的精度和质量，将直接影响到管线探测工作的开展，甚至影响到管线的探测质量，管线调查工作必须遵循“多调查、细调查、采集全、量取准”的原则，应提高作业人员的责任心，明确项目目的。

管线调查时，若在井口上不能完整地看到井内情况，在保证安全的前提下，尽量选择下井调查，以更直观地采集到检修井内的各种信息，选择合适的量取工具(钢卷尺、手持测距仪等)，保证量取的数据准确、信息完整。若遇存在安全隐患的检修井，则必须使用L尺量取管径、埋深等数据，不建议使用钢卷尺量取数据，避免因井内积水、淤泥等造成数据误差大;在不能排除有无分支的情况下，建议使用其他管道辅助工具(如管道潜望镜、鱼眼摄像头等)进行调查，以避免丟漏管线走向。

以笔者所在单位西三旗某地块周边市政项目为例，项目作业时因雨水YS31井内有积水，没有下井调查的条件，导致YS31丟漏南方向，项目外检时利用笔者所在单位自制研发的井下数据采集影像工具进行井下调查，补全了该雨水井南方向管线，如图2所示。

特别是对小范围测区进行管线探查工作时，必须扩大管线调查的范围，避免因测区没有明显点，造成管线的遗漏。

进行数据记录时，需要养成良好的“回读、多问”习惯，避免因作业人员管线业务不精，或受周边噪声的影响，造成数据的“听错、记错”。数据记录后，应检查数据是否存在矛盾，管线调查第一手数据的正确性、全面性是保障项目质量的先决条件。

图2 雨水YS31#

五、管线探测的质量控制

管线探测质量取决于以下因素:合理的探测方法、先进的探测设备、良好的探测习惯、创造良好的探测条件和细致的信号分析。下面对其中4项进行详细分析。

1.合理的探测方法

管线的埋设方式及周边环境对管线探测影响很大。由于管线中的电流信号及其产生的二次磁场是非理想型无限长载流导体产生的理想磁场因此管线探测时，应根据被探测管线的特点，结合管线周边环境，对接收机接收到的信号进行分析，现场管线密集时，接收机会收到其他管线信号或其他电磁场信号，对于管线仪显示的管线信号，应重复探测并分析，不能盲目地以探测信号为准。

相关技术规范要求隐蔽点的探查精度:平面位置限差 δts应为 0.10 H;埋深限差 δth应为 0.15 H(H 为地下管线的中心埋深，单位为cm)，当d＜100 cm时则以100 cm代入计算［1］。在进行管线探测时，对于小管径直埋类、缆类管线，可以通过接收机的信号和显示，获得管线的平面位置和埋深。对于其他管线宜采用70%定位定深的方法，如果要保证探测的精度满足规范要求，对探测的结果进行几何修正是必需的，不能根据单一探测信号来确定管线的位置和埋深，根据信号加载源与被测管线的几何关系，对定位结果应加入标定的水平改正和垂直改正，计算出管线的准确位置和埋深。

以笔者所在单位长春某管网普查项目为例，对试验区内多种管线探测时进行了几何修正试验，并通过开挖进行了验证如图3、表2所示。

图3 试验区管线几何修正试验图

表2 试验区管线开挖验证表

通过实地开挖验证表明，探测时如果不加入几何修正，开挖验证合格率非常低;相反，如果加入几何修正，只有少数点验证不合格。这说明对管线探测的结果加入几何修正是必需的，该方法也普遍适用于各种管线的探测，对提高管线探测的精度有很大的帮助。

2.良好的探测习惯

1)管线的埋设具有一定的随机性，总体上，市政规划的管线，会与规划红线存在一定的参照关系。管线年数较长、随意施工、修建时躲让其他障碍物的等情况，会造成管线走向极为不规律，与现状道路及建筑物不存在参照关系。对这类管线进行探测时，必须采用跟踪探测的方法，最多每0.5 m进行1次探测，观察管线走向和埋深是否发生变化，根据连续探测的数据，确定管线的走向和埋深，以提高探测精度，否则探测出的结果与实际存在很大的差异。

以笔者所在单位完成的清河治理项目为例，有一条穿越清河的军用光缆，因该军用光缆修建年代久，修建时现场地势条件复杂，使其走向和埋设变化很大，对类似情况的管线进行探测时，采用跟踪探测的方法，才能最大化保证探测结果与实际相符，如图4所示。

图4 跟踪探测修建年代较长的光缆

2)进行管线探测时，应了解常见的管线施工工艺及不同类型管线的敷设方式(明挖、顶管、定向钻施工等):对于明挖和顶管施工的管线，管线的三维变化基本在特征点处能够反映出来;对于定向钻施工的管线，因管线会呈曲线修建，探测时必须加密管线点的设置，保障探测结果与实际趋势一致，若管线点设置距离拉远，将直接影响管线探测的质量。

以笔者所在单位完成的延庆县某条高压天然气修建工程为例。在某路口处有1条电力管线、1条通信管线，修建时采用定向钻施工，管线平面和埋深变化无规律。设计拟建的高压天然气管线与这两条管线交叉，且拟建的高压天然气施工时受作业环境的限制，也将采用定向钻施工，对交叉管线的高程要求精度较高，采用各种方法经过现场多次探测，表明即使埋设情况复杂的管线，只要采用正确的探测方法，结合良好的探测习惯，基本上能够探测出管线的变化如图5所示。

图5 延庆县某高压天然气管线的施工探测

3)管线折点进行探测时，平面位置应根据连续设置的临时管线点，采用交会的方法进行水平位置的定位;管线的埋深不宜在管线变化点处进行探测，经过作业总结得出，管线测深的位置应远离管线转折点，一般选择管线埋深的3～4倍距离为宜，采取这种方法可以提高管线点的埋深精度。

3.创造良好的探测条件

对于能够使用直连法或夹钳法进行探测的管线，应尽量回避使用感应法探测，因为相比感应法来讲，直连法和夹钳法探测的磁场信号较为集中，会减少其他管线的信号干扰，有利于接收机信号的判断，对管线探测的效率和精度有很大的帮助。

对于近距离平行的金属管线进行管线探测时，因为相邻管线信号干扰大，管线的准确定位定深有一定的难度。这种情况下，可以在管线裸露点或井内向目标管线充电，让电流沿目标管线传递，该方法能够比较准确地对管线进行探测，减少周边管线干扰对探测的影响，观察接收机测量管线的电流量，对管线的定位和排除有极大的帮助。

4.盲探方法减少丟漏

盲探是除管线调查、探测以外的工作，盲探工作在管线探查中是不可缺少的，利用盲探可以降低场区丟漏管线的几率，对于探测无明显点的管线和预埋管线有很大帮。目前，大部分作业队伍进行盲探时，都是将发射机、接收机平行推进，以获得管线磁场信号。经过笔者所在单位长时间的试验，发现该方法存在很大的弊端，受发射机和接收机推进的不同步以及推进速度过快等情况的影响，会造成管线丟漏现象，特别是与收发连线斜向交叉的管线丟漏。

结合笔者所在单位作业经验，发射机和接收机平行盲探的，建议将发射机放置在地面上，以2 m为间距沿路线向前推进，接收机以垂直发射机的位置为中心，前后各5 m为探测区域重复探测。通过这种盲探方法可以减少接收机接受一次磁场的信号，提高管线盲探精度，减少管线丟漏现象，如图6所示。

图6 常规盲探方法与重叠盲探方法

六、非金属管线的探查

图7为笔者所在单位完成的大兴区某小区燃气外线项目说明非金属管线的探查。

地下管线最大的特点是“看不见、摸不到”，目前常见的管线探测仪如果不能采用信标的方法，只能对具有导电特性的管线进行探测，随着管道生产技术的更新，非金属及导电性能较差的管道占有量逐步增大(如PE管、PVC管等)。

对于金属管线来讲，即使埋设及地下情况复杂，选取合适的探测方法，加上经验的细致分析，还是能够探测清楚管道的基本趋势。对于非金属管道，采取常规的管线探测方法不能够对其进行探测，一些重要的管线必定会影响到管线资料的使用，甚至影响到项目建设的进展。

图7 大兴区某小区燃气外线项目

以笔者所在单位完成的北京市某燃气长输线项目为例，测区有一条由早些年明沟修建的3.5 m×2.2 m的排水暗沟，沿线数公里无明显点，对拟建的高压燃气选线有很大的影响，通过地质雷达探测确定其位置和埋深，如图8所示。

图8 排水沟在雷达界面的成像

以笔者所在单位完成的复兴路自来水消隐项目为例，测区内有一条长度约1.2 km的DN100 PE再生水管线，因复兴路地下管线及地下建构物复杂，地质雷达探测效果不好，为了查清该管线的走向趋势，使用声波管线探测仪对其进行定位，共进行了22个断面探测，基本查清该管线的位置和埋深信息，如图9所示。

图9 DN100 PE水管在声波管线仪的显示

通过多个项目得知，对于管线的探测必须结合新技术、新设备，选用合适的设备和方法，对摸清地下管线的情况会起到很大的帮助作用。

七、结论及建议

结合地下管线类项目的实际生产经验，笔者认为要提高管线探查精度，保证管线资料质量，以下几个方面是不可缺少的。

1)收集整理资料，了解测区地下管线总体状况。

2)提高人员作业意识，增强责任心和管线常识，不能因为作业环境恶劣，而减少采集的数据量，从而减低数据的质量。

3)选用合格的仪器设备，结合管线情况，采取匹配的探测方法，养成良好的探测习惯，多方法重复探测，对探测的结果进行分析研究，以确定管线的位置和埋深。

4)采用新技术、新方法探测，不能因为生产成本的增加而降低成果资料的质量，鼓励采用新技术完善管线资料的完整性。

地下管线是影响城市建设的重要因素，保障着城市发展建设和居民生活，提供正确的地下管线资料，是各项规划建设的核心基础，严谨的作业方法和工作态度，是生产合格产品的根本。

［1］解智强，杜清运，高忠.地下管线通用GIS平台建设及其在城市排水管理中的应用研究［J］.测绘通报，2012(8):72-75.

［2］黎海波，陈明辉，欧阳松.东莞市地下管线普查暨管线信息化建设综述［J］.测绘通报，2013(3):88-92.

［3］区福邦.城市地下管线探测精度问题［J］.城市勘测，1994(3):1-2.