地下管线精确探测技术在市政工程中的应用

薛 飞，俞佳斌

（杭州市城市基础设施建设发展中心，浙江 杭州 310006）

0 引言

随着我国经济的快速发展，城市化建设进程不断加快，市政工程施工时经常会受到位置不明的深埋地下管线的影响。地下管线由于历史原因、管理不善，或者由于施工方法的原因（如非开挖埋管工艺）无法提供准确的管线位置图，对后期的市政工程施工造成严重的安全隐患。目前地下管线施工中存在的主要问题有：常规物探方法精确性有限，资料不详细，维护成本高，事故抢修复杂程度较高[1]。近来来，非开挖敷设管线越来越多，但因其施工作业技术和施工设备参差不齐、施工作业现场管理落后等原因，非开挖地下管线项目投产时无法提供精准的管线平面位置和埋深等数据资料，在临近地下管线打桩和开挖等市政施工中无法准确交底，其中110 kV、220 kV非开挖电力电缆管线外力破坏事故时有发生，对电力安全运行带来严重安全隐患。比如2008年8月26日，杭州余杭区110 kV南苑1 264线电缆被顶管施工破坏，严重影响了附近居民的生产生活[2]。

如何加强安全生产管理、如何将精确的管线探测技术应用在工程实践中，确保施工过程中深埋地下管线的安全是我们工程管理者必须思考的问题。本文以杭州市紫金港立交项目中110 kV、220 kV电力管精准探测工程为例，细致介绍地下管线精准探测技术在市政工程的应用，供类似项目参考。

1 管线精确探测技术

杭州市紫金港立交工程为市重点工程，施工范围内的深埋地下管线有燃气管线、超高压电缆、军用通信电缆、信息光缆等，管线位置错综复杂，其中在桩基及地连墙施工区域附近有3段深埋电力过路管线（1段110 kV、2段220 kV）。区域内电磁信号强烈（超高压电缆），电力管道内穿满电缆，普通物探方法无法测定管线的准确位置。为确保工程安全，必须进行精确探测，采用了以地震映像法、超声成像法为主，电磁感应法为辅的综合物探方法对电力管线进行探测。探测区域面积约为150 m长、100 m宽，探测区域见图1。精确探测3段电力非开挖管线的空间位置；并在路边及打桩区域、连续墙区域中布置13个成像点，直接显示深埋电力管线及其边界，确保超高压电力管线的安全。

图1 探测区域示意图

地震映像法又名弹性波层析成像技术，地震映像发射、接受射线探测结果直观显示，见图2。层析成像成果更直观、准确、信息量更丰富。

图2 地震映像发射、接受射线示意图

地下土层结构对超声而言是一个复杂的介质，各种土层及地下管线有它特定的声阻抗和衰减特性。因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。超声穿透地层到深部管线，将经过不同声阻抗和不同衰减特性的土层，从而产生不同的反射与衰减。这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。将接收到的回声，根据回声强弱，用明暗不同的光点依次显示在影屏上，则可显出地下管线的超声图像，见图3。这种方法称为管线超声成像法。

图3 超声成像原理图

2 管线精确探测结果

本次精确探测的具体内容有：

（1）110 kV斜穿文一西路电力非开挖管线。长约150 m，地震映像法纵测线40条（150 m/条），测线间距0.5 m，横测线300条（20 m/条），测线间距0.5 m，3个成像点布置加密对角纵横测线（每个成像点加密测长1 000 m）。

（2）220 kV斜穿文一西路电力非开挖管线。长约150 m，布置地震映像法纵测线40条（150 m/条），横测线300条（20 m/条），6个成像点布置加密对角纵横测线（每个成像点加密测长1 000 m）。

（3）220 kV直穿文一西路电力非开挖管线。长约120 m，布置地震映像法纵测线40条（120 m/条），横测线240条（20 m/条），3个成像点布置加密对角纵横测线（每个成像点加密测长1 000 m）。

先通过电磁感应法确定探测范围，然后在精确探测区域布置测线，加密测网，运用地震映像法确定电力管线的精确空间位置，通过数据采集，3维探测等技术手段形成计算机数据处理成图。最后在精确探测点位置开一深1米的小孔，将超声雷达放入孔中测定，就可以在超声成像仪器上显示探测区域地下深度15 m内电力管线图像。超高压电缆CT成果见图4，精确物探成果见图5。

图4 紫金港施工区域超高压电缆CT成果图

图5 紫金港110 kV、220 kV电力非开挖管线物探成果图

3 地下管线隔离保护措施

根据深埋地下管线CT探测成果分布，桩位距离220 kV及110 kV的深部超高压电缆线仅1 m，无法满足电力公司的安全保护最小距离。为此，电力公司要求在桩基及地连墙施工前揭露220 kV及110 kV超高压管线来验证精确探测的成果。开挖结果显示探测结果准确。

同时因桩位与超高压电力管线净距小，必须在中间设置隔离带，以保护超高压电力管线。最终确定了3处位置（5排隔离孔），采用人工成孔法施工进行隔离保护，见图6。具体方法如下：（1）在每个拟建桩附近，精确定位电力非开挖管道边界；（2）在每个拟建桩附近，距离电力非开挖信息管道边界两个边界70 cm处，布置人工钻孔6个，孔间距 30 cm，孔深 11 m、孔径 7.5 cm；（3）为确保人工钻孔不损坏深部电力管道，采用高精度测斜仪实施监测，确保钻孔的垂直度；（4）采用多级负压技术，用小口径负压成孔真空机将孔中泥土清出；（5）采用吊机将隔离钢管11 m放入孔中；（6）采用进口高分子粘合剂，将钢管与土体混成一体；（7）再次测斜，以保证隔离钢管的垂直。

5 结语

本文通过对杭州市紫金港立交项目中遇到的220 kV和110 kV深埋地下电力管线精确探测技术和成果进行总结分析，提出了地下管线保护隔离技术，并应用到实际市政工程中，取得了理想的效果，可为类似工程的管线探测工作提供宝贵经验。

图6 紫金港立交高压电力管道人工隔离保护示意图