牟定县城区地下管线探测技术*

郭　严，刘云忠

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 工程监测检测分院，云南 昆明　650041； 2.昆明市测绘研究院，云南 昆明　650041)



牟定县城区地下管线探测技术*

郭严1，刘云忠2

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 工程监测检测分院，云南 昆明650041； 2.昆明市测绘研究院，云南 昆明650041)

文章介绍了牟定县城区地下管线探测的全过程，探测方法合理有效，管线测量结果和探测结果符合规范，对管线探测与研究单位在工作中具有一定的借鉴和参考价值。

地下管线；探测；取舍标准

0　引言

地下管线是城市的重要基础设施，是城市管理和运转的生命线。随着城市的发展和改扩建，施工中难免会对地下管线(网)形成一定的破坏，如桥梁、给排水、建筑物基础处理、地铁等施工造成的破坏。地下管线探测是国家实施地下综合管网建设的一项基础工作，地下管线探测资料是建立城市地下管网智能管理系统，顺应国家政策和“互联网+”、大数据、三维可视化、物联网等技术发展的基础资料，对推动整个城市安全、高效、和谐、健康发展有着重要的意义。

地下管线的探测，分为明显点和隐蔽点的探测。明显点如消防栓、检查井、管线出入点等，肉眼可见；隐蔽点是管线分布在地下的转角点、变径点、分支点、起始点等，隐蔽点需要仪器探测，点的位置和埋深探测至关重要。

1　工程概况

牟定县位于云南省中北部，楚雄彝族自治州中部，全县总面积1 464 km2，县城所在地共和镇平均海拔1 758 m；主城区内交通繁忙，部分属于老城区道路，道路拥挤，对测量工作的干扰和通视的影响较大，同样给外业管线探查及数据采集工作增加较大的难度。

牟定县城区探测面积为5.04 km2，探测各类地下管线总长度为190 km。测区内分布管线的市政道路有：化湖北路、万寿路及元双公路等支干路，道路总里程约16 km。中心城区地势较为平坦，地表以人工回填土为主，土壤潮湿、粘性较大，介质比较均匀，地下管线铺设深度基本在3 m以内，介质与管线电性差异较明显，地电条件比较理想，有利于地下管线探测。

2　牟定县城区地下管线探测技术

为了准确无误的探测本次任务范围内的管线，必须对所要探测范围进行准确界定，收集相关测量和管网资料，了解各单位界限实地划分位置，管线露点、出入口部位等。工作开展前通过物探实验确定探测范围内各类管线的最佳信号施加方式、最小收发距、最佳收发距、最佳发射频率和功率。由于不同类型的管线其埋深和埋设方式不同，其探测方法也不同，因此，需要对探测的各类管线分别进行试验。

管线探测的作业步骤包括：资料收集，现场踏勘，编写技术设计书，仪器校验和方法试验，实地调查与仪器探查，控制测量，管线点测量，管线数据处理与管线图编绘，建立管线数据库，编写技术总结，探测成果资料提交验收。整个过程严格进行质量监控，作业流程图如图1所示。

图1　作业流程图Fig.1　Operation flow chart

2.1探测范围内的相关资料收集及利用

测区内有2006年牟定城建坐标系的四等GPS控制网点“下纸坊、小团山、冬青坝、Ⅲ牟元2、Ⅲ钱牟8、Ⅲ钱牟9”等6点，可作为平面控制起算点；高程采用1985年高程基准。

管线探测采用了牟定县住建局提供的《牟定县城02近期建设规划图与城镇上山合并1∶1 000地形图》，作为作业背景地形图使用；燃气公司提供的中心城区全区燃气管网铺设示意图和

部分道路的施工图作为牟定县地下管网调查底图。本次管线调绘已有资料标注了管线材质、走向、压力(电压)、管径、连接关系、大致位置，示意性比较大，具备一定的参考价值。

2.2控制测量及探测点测量

2.2.1平面控制测量

平面控制测量过程如下：

1)选取牟定县住建局提供的“大秋树，下纸坊、小团山、冬青坝”4个四等点按四等GNSS控制点的测量要求，使用华星仪器(A8)4台双频接收机以静态相对定位模式进行同步观测，观测精度按相关规范要求进行。

为了检测所计算四参数的正确性，选取该测区内同时具有WGS-84坐标系坐标和2006年牟定城建坐标的控制点“鑫圣大酒店、Ⅲ钱牟8、下纸坊”3点，通过四参数转换得到地方坐标与已知坐标进行比较，结果如表1所示。

表1　转换参数检核结果表

其中：X最大较差为-1.5 cm，最小较差为0.9 cm；Y最大较差为-1.5 cm，最小较差为-0.4 cm；Z最大较差为-2.9 cm，最小较差为1.4 cm；同精度检核平面中误差为1.3 cm，高程中误差为1.6 cm，符合参数转换要求。

2)本次用作管线点测量的控制点等级为图根级，图根控制测量按《卫星定位城市测量技术规范》要求对平面观测采用单基站GNSS-RTK观测方法3测回测定点位，图根控制测量及加密图根控制点77个[1-2]。

2.2.2高程控制测量

采用“Ⅲ牟元2、Ⅲ钱牟8、Ⅲ钱牟9”3个三等水准点作为起算数据，布设四等节点水准网，用四等几何水准施测所有图根控制点。使用Trimble DiNi03自动安平水准仪观测。四等水准共联测新埋图根控制点77点，联测原有三等水准点3点，形成附合水准路线2条，闭合环线5条，水准路线全长约23.012 km。水准网经过软件平差，满足相应规范要求[3]。

2.2.3探测点测量

采用Leica TC402全站仪逐点测量，管线点的平面坐标和高程坐标采用极坐标法测定。距离用测距仪测记两次取中数，测站至测点距离不大于150 m，水平角和垂直角各测半测回，测量精度满足管线点测量的要求。

2.3地下管线探测

2.3.1管线仪的选择

管线探测仪的选择原则如下：

1)功能全，能提供综合探测技术，适合多种管线的探测；

2)仪器工作频率多、适合不同的管线及不同的地电条件下的探测；

3)仪器性能稳定、分辨率高，性能校验良好、精度高，能满足同时投入多台(套)仪器开展大面积地下管线探查作业；

4)轻便、快速。

结合本测区地下管线种类及其分布特征，本次地下管线探测选用英国雷迪公司生产的RD4000、RD8000型管线探测仪。

2.3.2综合管线探测取舍标准

综合管线探测取舍标准如下：

1)排水管网探查建成区管径0.3 m以上，包括各类雨水、污水、合流管道，暗河，沟渠及排污河道。

2)道路红线内管径0.1 m及以上城市道路自来水管网。

3)封闭式小区排水总出口。

4)电力、通讯、热力、工业、综合管沟及不明管沟全测。

5)管线点编号采用管线代号和点号组成，其中管线代号按《城市地下管线探测技术规程》执行。点号由探查组号和顺序号组成，图上编号以每幅1∶500地形图为单元分别按顺序编号；编号原则是先干管，后支管，顺序为由西到东，由北到南。外业物探点号要保证在一个测区内唯一，各类管线点预编号方式为：管线大类+管线小类+探查组号(2位)+顺序号(3位)，例如DLLD01018表示1组城市照明18号，依此类推。

2.3.3管线仪方法实验

根据《城市地下管线探测技术规程》和《牟定县城中心城区管线探测工程设计书》要求，在开展地下管线探测前，必须进行探测方法试验，并对投入作业的探测仪器进行性能校验[4]。通过试验确保仪器状态良好，性能稳定，校验精度满足本测区管线探测的要求。

通过对不同管类、不同埋深、不同工作频率、不同激发方式及收发间距的实验，结果表明：本区金属管道类管线探测有条件的采用直接法，效果明显，精度高；线缆类管线在多根条件下以夹钳法效果最好，感应法效果差；在单一线缆情况下，夹钳法和感应法均有良好效果。

通过本次试验分析可得出以下结论：

1)直连法、感应法、夹钳法，此三种探测方法在测区内是有效的。

2)投入的各种型号探测仪性能稳定，探测精度高，都有很高的分辨率，有多种收发频率和探测方法供选用，能满足牟定县地下管线探查的需要。

3)在不受其它临近管线干扰的情况下，各仪器的定位和定深精度均很高，只需把探测的中心埋深校正到管顶埋深即可。因而在实际工作中应尽量避免临近管线的干扰，采取不同的手段进行探测。

4)由于仪器发射机一次场的干扰，感应法在探测时收发间距放在10 m-30 m最为理想。用仪器定深时尽量使用70%比值法，因70%比值法精度相对要高，而直读法、60%比值法和80%比值法误差比较大，探测时仅用作参考(尤其是探测大管径和埋深较深的管线时测深误差较大)，再结合附近明显点进行比较校正。

2.3.4各种地下管线探测

2.3.4.1明显点的调查

明显点的调查过程如下：

1)明显管线点是指各类地下管线专用的检修井、出露于地表的管线点、检修井中可见的特征点、上杆与管线相连的附属物及建(构)筑物等。本次对探查范围内管线所有明显点都进行了调查，共调查8 924点。

2)对明显管线点上出露的地下管线及其附属设施(如灯杆、接线箱、人孔、手孔等)作详细调查、记录和量测。并按规定填写调查表和绘制草图，查明管线的管径、埋深和材质等。

2.3.4.2隐蔽点的探测

隐蔽点的探测过程如下：

1)通过开工前仪器一致性校验，验证了RD4000型地下管线探测仪、RD8000型地下管线探测仪在本地区开展地下管线探查的有效性。管线探测激发方式选择对邻近管线感应小、突出目标管线的夹钳法为主，探查过程中随时通过相邻已知点对隐蔽探测点的平面位置和中心埋深进行验证，并将深度换算到管顶埋深，记录在探测手簿“管顶(沟底)埋深”栏中。每天作业前后检查仪器工作状态是否良好，保证了每天正常施工及工程质量。本次探测范围内探测管线隐蔽点共计4 977点。

2)在探查作业过程中，优先采用夹钳法，其次是直接法、感应法；探查时施加信号于各类管线，分别定位、定深，并根据两端线缆所处位置进行定位、定深修正，取修正后的中间位置为定位点，取埋深中值为埋深值。对分支直埋线缆采用夹钳法或感应法追踪探测，对分支去向不同的管线分别进行追踪探测，部分地段采用了开挖的方式进行验证。在实际作业过程中依据探测目标，灵活采用多种发射频率和激发方式，使目标管线上有足够高的信噪比，提高了探查精度。

3)同一条管线直线段相邻管线点间距大于75 m时，在管线中间加点，控制管线走向；管线弯曲时，在圆弧起讫点和中点上设置管线点，圆弧较大时，增加管线点密度，正确表达了管线的弯曲特征；遇到弯头时，首先在管线延伸线上找出信号消失位置，然后在管线两侧追踪信号并确定其准确位置，用两个方向的相交点定为弯头点，经验证后准确定点。雷达探测图如图2所示。

典型雷达剖面图：平面位置1.2 m　埋深0.50 m　探测埋深0.48 m图2　雷达探测图Fig.2　Radar detection chart

2.3.5特殊探测点的处理

特殊探测点的处理过程如下：

1)在探测过程中发现部分给水及燃气管线为非金属材质，用常规探测仪无法进行定位定深，但根据给水和燃气公司提供的图纸和现场指认，结合地面明显附属物的信息，适时进行了部分钎探。

2)由于牟定县老城区的市政道路排水系统是20世纪90年代建立的盖板(1.8 m*0.4 m，厚20 cm)，在不破坏路面的情况下采取个别开启和逐个板缝反复量取及推断井深的方式进行探查。

2.3.6探测工作总结及质量评价

本次探测工作完成测量控制点77个，四等水准测量23 km，管线探测13 900点，管线长度190 km，外业工作35 d。现场资料都采用相关软件进行处理，探测成果符合相关规范要求。外业工作效率高主要是因为探测试验数据可靠，采用方法合理，控制测量工作精度高，范围全面，一次性满足了探测点的测量需要。

质量评价结果如下：

1)上级检查组按相关规范对测量全过程实地抽查、复查，控制测量图根点的最大相对误差为1∶5 363(允许值为1∶4 000)，最大高程较差为13 mm，允许值为±30 mm，测区图根控制点成果数据可靠，精度满足相关规范要求。

2)经过验收检查，管线测量数据和探测数据平面位置中误差为±2.13 cm(限差±5 cm)，高程中误差为1.99 cm(允许误差为±3 cm)，埋深中误差在±2 cm之内[5-6]。

4　结论

通过对牟定县城区地下管线的探测，笔者得出如下结论：

1)牟定县管线探测经过调查和充分试验找出适合当地的最佳探测方案，特别是管线的最佳探测方法。

2)牟定县城区中心管线探测能够高效、安全、优质的完成，与进行调查试验后采用合理的探测方法和作业步骤，投入高精度多频率仪器开展探测是分不开的。

3)牟定县管线探测过程中控制测量测区全覆盖、高精度、系统一致，方便工作。管线探测仪使用前进行校正、多方试验，确定夹钳法、直连法、感应法三种方法为测区内有效的方法，仪器最佳定深采用70%比值法，采用方法适当。

4)效果比较明显，许多剖面图像都很清晰，经过多种方法检查，结果均满足规范要求。

[1]CJJ/T 8—2011城市测量规范[S].北京：中国标准出版社，2012.

[2]CJJ/T 73—2010卫星定位城市测量技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]GB/T 12898—2009国家三、四等水准测量规范[S].中国国家标准化管理委员会，2009.

[4]CJJ 61—2003城市地下管线探测技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[5]GB/T 24356—2009测绘成果质量检查与验收[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6]DBJ 53/T 55—2013云南省城市管线探测技术规程[S].昆明：云南科技出版社，2014.

Detection Technology of Underground Pipeline of Mouding County Urban

GUO Yan1，LIU Yun-zhong2

(1.Engineering Monitoring and Testing Branch，Power China Group Kunming Engineering Corporation Limited，Kunming Yunnan 650041，China； 2.Kumming Surveying and Mapping Institute，Kunming Yunnan 650041，China)

This paper describes the whole process of the city underground pipeline detection of Mouding County Urban.The detection is reasonable and effective，and the results of pipeline measurement and detection conform to the specification.Therefore，the article has some reference value for pipeline detection and research unit in the work.

underground pipeline；detection；selection criteria

2016-06-17

TU 279

B

1007-9394(2016)03-0035-03

郭严(1965～)，男，云南昆明人，高级工程师，主要从事水利水电工程监测技术管理方面的工作。