西宁市地下综合管线普查及应用

陈兴芳，马锦山，郭德福，薛晋宇，贾国龙

(西宁市测绘院，青海 西宁 810001)

1 引 言

作为城镇重要基础设施之一的地下管网，担负着城镇生产与生活所需的废物、废料的输出，能源、物质的输送及通信、信息传输工作，是城镇赖以生存和发展的基础。西宁市现有的给水、排水、热力、通讯、电力、天然气等各类管线，在市区内已经形成了错综复杂的地下管网。目前，这些地下管线的资料由各管线权属单位保管，因而存在资料分散、管理方式落后、信息不完整、信息不能共享等问题，严重影响着西宁城区管理、规划、建设和防灾减灾工作。为了积极响应国务院办公厅印发《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，由西宁市测绘院承担建设西宁市地下管线普查项目，此次普查范围为西宁市区东至城东区小峡口、南至南川工业园区清河路、西至湟水路、北至青海大学路，总面积约 120 km2。项目探测完成 5 172 km的地下综合管线，并在普查的基础上，建立地下管线综合管理信息系统，利用新技术对管线资料进行整合，提高管线数据的利用效率，加强城市地下管线建设管理。

2 测区范围及概况

西宁市区为狭长分布，区内路网密集，七一路、八一路、西大街、昆仑大道、海晏路、南川西路、五四大街、祁连路、同仁路、新宁路、海湖路等交通流量大、管网密集，探测难度相对较大；海湖新区道路宽阔、交通量小，探测相对容易(测区范围如图1所示)。

图1 作业区范围

3 工作内容及取舍标准

3.1 工作内容

此次普查的地下管线主要分地下管道和地下电缆两大类，地下管道包括给水、排水(雨水、污水、雨污合流)、燃气、热力、工业等，地下电缆包括电力(供电、路灯)、通信(电信、移动、联通、电视、电力通信、长途传输、监控等)。主要探测查明测区内地下管线的平面位置、高程、埋深、走向、材质、规格、管线性质、权属单位以及管线附属构筑物信息；测量地下管线点及管线附属物的平面坐标及高程。最终建立地下管线数据库并编绘地下管线图。

3.2 地下管线探查的取舍标准

地下管线普查取舍标准 表1

4 技术路线及工艺流程

为保证管线实地调查、仪器探查、测量与机助成图等工序的充分配合，保障内外业一体化工艺的实施，同时达到有效利用工时，避免重复作业和保证质量等效果，特采用如图2所示工作流程。

图2 探测前工作流程

第一部分：探测前的准备工作，包括资料收集、测区踏勘、施工设计、组织设计、物探及测量试验，具体流程如图2所示。

第二部分：施工中内外业一体化工作，包括物探及测量生产施工，外业成果质量检验，数据处理，综合、专业管线图制作及成果表生成，如图3所示。

图3 施工中内外业一体化工作流程图

5 主要技术方法

5.1 地下管线探测技术

(1)明显管线点的探查

对测区内各类地下管线专用的检修井、出露地表的管线点及与管线相连的附属物、建(构)筑物等明显管线点均进行调查。主要对管线的埋深、断面尺寸、材质、根数和孔数、流向、电压、井边框等进行了探查。实际工作中，排水通过用L尺量取管径和深度，个别地方探测人员直接下井量测。通信类窨井直接放置木梯，探测人员下井量测、记录。对于给水检修井采用经检验合格的钢尺直接量取，个别杂物填埋采用钢钎直接扎到管顶量测埋深。各专业管线通过明显点调查，确定了需仪器探查管线段，为进一步采用仪器探查打下良好的基础。

(2)隐蔽管线点的探查

测区内金属管道主要有给水，材质大部分为铸铁。探查时从已知点处施加信号，在管线单一、干扰较小的条件下，采用感应法或直接法探测。管线敷设密集地段，如五四大街、西关大街等，采用直接连接方式施加信号，在无法连接时，采用旁侧感应法、水平压线法等以减弱旁侧管线的干扰。

测区内通信、电力电缆的埋设多为套管、管块，部分为直埋。由于通信、电力电缆实地人孔、手孔或出露点较多，具备了使用夹钳激发信号的条件，因此，此类管线的信号激发方式主要采用夹钳法，个别条件不具备地段采用感应法。定位、定深时根据被夹电缆在管组中的实际位置校正到管组中心位置及外顶埋深。

对于给水、电缆等金属管线，由于其与周围介质存在明显的电性差异，具备了利用电磁法进行探测的条件，本文中多采用感应法进行探测，其中具有接地条件的路段，为了增强信号的传递，增大分辨率采用了直接法或夹钳法，实践证明，探测效果非常明显。

测区内非金属管线主要为雨污水、少部分为给水管线及通信预埋空管。污水管线埋深较大但检修井较多，通常采用实地调查的方法确定。通信、电力等预埋空管，通常套管内穿有铁丝或保护材料本身为金属套管，因此可通过对内示踪线或金属套管施加信号采用电磁法探测。对于给水材质为PE或PVC的非金属管线，邀请权属单位指认和采用地质雷达进行探测，有钎探、开挖条件的进行钎探、开挖验证。

(3)主要疑难管线、疑难地段的探测方法

对近间距并行管线探测的技术关键，根据现场管线埋设的不同特点，灵活选择最合适的激发方式，使目标管线上产生的电流最大，并使邻近的非目标管线上的电流相对于目标管线而言可以忽略。

对地下管线密集地段探测时尽量采用受外界干扰小的直接法、夹钳法。当存在干扰时，查明干扰原因及影响幅度，进行相应的修正。各种管线确定后从正反方向及分支线上采用压线法改变频率、增加输出功率、提高信噪比，来确定目标管线的平面位置和埋深。

5.2 定位定深方法

在本项目开始之前，我们在西宁市海湖新区进行了试验区探测，结果表明西宁市区的管线定位方法宜采用极大值法，定深方法宜采用△Hx70%法。

(1)极大值法

接收机的接受线圈平面与地面垂直，线圈在管线上方沿垂直管线方向平行移动，当线圈处于管线正上方时，接收机测得电磁场水平分量(Hx)或水平分量梯度(△Hx)最大，如图4所示。

图4 极大值法

(2)△Hx70%法

△Hx百分比与管线埋深具有一定的对应关系，利用管线△Hx异常曲线上某一百分比处两点之间的距离与管线埋深之间的关系即可得出管线的埋深。有的仪器由于电路处理，实测异常曲线与理论异常曲线有一定差别，可采用固定△Hx百分比法探测，如图5所示。

图5 △Hx百分比法

6 成果与应用

本次普查共探测管线点总数 241 365个(其中明显点 125 429个，隐蔽点 115 936个)，管线长度 5 172.466 km，共测设图根点 1 435个，测量管线点 239 623个，各类管线工作量统计如表2所示。

各专业管线工作量统计表 表2

西宁市中心城区地下管线普查完成之后，地下管线数据库发挥了很大作用，这些成果以二维和三维的形式展示出来，并为各行业提供分析服务(如图6、图7所示)。地下管线信息管理系统是基于ArcGIS平台开发的管线应用系统，系统主要用于管线的数据分析，包括管线的碰撞分析、开挖分析、消防栓搜索等功能，其中开挖分系功能一定程度上减少了城市规划建设中管线被挖断等现象，从而保障了人民的生命和财产的安全。

图6 二维成果样图

图7 三维管线横断面分析

地下管线普查成果已经为西宁市中心广场北扩、南绕城高速公路、海湖新区万达广场、城市道路建设、轻轨一号线等重点项目建设提供了现势性强、准确度高的地下综合管线资料，并为天然气公司等管线权属单位共享了更为详细、更为精准的专业管线信息。截至目前，共计提供300多千米的管线数据，防止因开挖造成的事故50多起，避免将近2 000多万元的损失。为保证数据的现势性，西宁市测绘院积极安排测绘队伍，定期巡检，如若有新建管线，在未竣工之前进行测量，补充和更新管线数据库，如若已经竣工覆土，积极找管线权属单位要管线施工设计图，根据图纸判定大概布设情况及位置，然后再进行测量，以此方式不断进行动态更新。

7 结 语

西宁市地下综合管线普查的完成，彻底查清了西宁市中心城区的地下综合管线信息，摸清了西宁市地下管线家底，将会极大地减少城市建设中因盲目开挖导致管线挖断等现象，从而避免给人民造成经济和财产的损失，为后期西宁市城市规划建设提供了一双可靠的“眼镜”。同时，西宁市在地下管线普查工作中总结的探测技术方法及经验，为后期开展西宁市所属三县区域管线普查打下了坚实的基础。