内河航道下穿管线普查方法可行性分析

张 旭

(上海山南勘测设计有限公司，上海 201206)

内河航道作为交通系统的重要组成部分，具有安全性、可靠性，能耗低等优点，符合节能环保理念。“十三五”期间，我国水运事业迎来黄金发展期，内河航道建设及内河航运发展取得了显著成绩，对支撑流域经济社会发展发挥了重要作用。1979年和2002年全国先后开展了两次内河航道普查，时隔30年，我国航道发展和建设逐渐趋于完善，但由于长期的河流淤积、航道疏浚，改道，使航道状态发生了很大变化。虽然目前还没有开展第三次全国内河航道普查工作，但各省市已经相继启动了各自的普查计划。2018年9月，上海市航务管理处下发了《关于开展下穿航道管线专项排查的通知》，全面排查辖区内所有航道下穿管线；2020年11月，江苏省启动第四次内河航道普查，完成约3700km省干线航道、约6000km市干线航道数据采集；其他各省也在制定相关普查计划。

航道下穿管线是航道重要的基础设施。近年来，随着经济的发展和城市化进程的加快，穿越航道的管线数量和种类越来越多，由于管线权属单位与航道管理部门没有隶属关系，航道周边设施综合管理体系尚未建立，航务部门难以准确掌握所有穿越航道的管线信息，主要体现在以下三个方面：

a.由于航道每年均有泥沙淤泥沉淀，需定时清淤，保障通畅；此外，随着航运发展，船舶吨位不断增加，也需进行航道疏浚。在航道清淤、疏浚、改道等施工过程中，引起过河管线位置产生相对变化，现有资料失去了原有的技术指导作用，存在安全隐患。

b.目前航道下穿管线大多采用“定向钻”“顶管法”“拖拉管”等施工方式穿越航道，具有一定的隐蔽性；铺设较早的管线，或没有管线竣工图纸，或年久遗失，或后期施工变更，图纸未更新，失去了指导价值。

c.由于管线的建设和维护由管线权属单位负责，航道下穿管线资料分散在各权属单位或者其下属分管部门，虽然管线权属单位正在建设各自的管线数据库，但尚未实现互联互通，没有形成一个完整全面的内河航道下穿管线数据库。

本文通过对比分析城市道路地下管线与航道下穿管线的特点和差异，说明城市道路地下管线探测方法并不适用于航道下穿管线探测，由此开展水上物探方法在内河航道下穿管线普查中的可行性分析，探寻全面、准确、快速、经济的普查方法，为即将开展第三次全国内河航道普查，有效管控和降低航道安全风险，提高航道信息化管理水平提供技术支撑。

1 城市道路地下管线探测方法在航道下穿管线普查中可行性分析

1.1 道路地下管线与航道下穿管线特点

城市道路路面承载交通通行，地下则是市政配套管线的主要通道。道路地下管线种类齐全，一般平行道路铺设，根据管线类别，依次分布在机动车道、非机动车道、人行道和绿化带之下，每隔一段距离设置工作井、检查井、阀门或测试桩等管线相关设施，保障地下管线的正常运行、管理和维修。随着城市进程加快，道路地下管线空间占用率越来越高，特别是城市核心区道路地下管线，道路与管线比可达1 ∶15～1 ∶30，管线上下重叠，道路地下管线分布见图1。

图1 城市道路地下管线分布示意图

航道下穿管线主要包括连接两岸居民正常生产生活的电力、信息、燃气等供给管线，以及长距离运输的航油、原水等主干管线，广泛分布于航道沿线，部分集中于跨河桥梁和公路两侧；铺设时多采用顶管或拖拉管线等非开挖方式施工，一般埋深在0～30m之间，埋深变化大，隐蔽性强，航道下穿管线分布见图2。

图2 航道下穿管线分布示意图

1.2 道路地下管线与航道下穿管线的区别

a.管线施工方式和埋藏深度不同。道路地下管线一般采用直埋方式埋设，深度一般小于2m，在路口或已有管线铺设的情况下，使用非开挖方式施工；航道下穿管线多采用非开挖方式施工，航道两岸设有工作井，管线剖面形态呈宽弧形，中间深，两头浅，航道内管线埋深一般大于3m。

b.管线分布情况不同。道路地下管线一般平行于道路铺设，根据设计分布在道路的不同车道下方，地下空间占用率高，管线之间的距离较小；航道下穿管线一般与航道成90°直角或大角度斜交，根据航道两岸基础设计和居民情况铺设，存在分散性、多样性和隐蔽性特点，部分集中铺设于桥梁附近。

c.管线相关设施分布不同。道路地下管线的相关设施，如工作井、阀门等，一般每隔一段距离会设计一个，以保障管线的运行和维护；对于航道下穿管线，河道两侧的工作井无明显分布规律，有些工作井距离航道驳岸线较远，具有隐蔽性，甚至为了安全而设置暗井。

d.探测的干扰源不同。道路地下管线探测的干扰源多来自相邻管线、路面钢筋网、高压线和过往车辆等；航道下穿管线探测的干扰源主要是跨河桥梁、河底沉积物和过往船只等，探测时会受到水面起伏影响。

e.管线探测方法不同。道路上主要采用管线仪法、探地雷达法探测直埋管线，采用导向仪法和陀螺仪法探测非开挖管线；航道下穿管线以非开挖管线为主，除采用导向仪法和陀螺仪法探测，还会采用水上探测方法。

f.管线探测成果表现侧重点不同。道路地下管线探测成果，根据探测的目的，一般侧重展示平面赋存情况，强调管线的完整性和前后连接关系；而航道下穿管线探测成果，则侧重展示河口线或航道蓝线范围内水下管线的埋设情况，特别是剖面图中管线与河底、河岸的相对位置关系。

1.3 可行性分析

由于道路地下管线与航道下穿管线存在很大差异，管线仪法探测深度较浅，不适合航道的非开挖管线探测；导向仪法的接收机在水上难以保持稳定，定位定深误差较大，且需从工作井穿线探测，耗时费力，成本高，不适合普查准确、快速、经济的需求；陀螺仪法需将陀螺从航道一侧的工作井穿到另一侧工作井，探测精度虽高，但对外界探测条件的要求和成本也较高，该方法也不适用于在用的燃气、航油等管线，亦不满足普查全面、快速、经济的需求。因此，常规的城市道路地下管线探测方法不适合航道下穿管线普查，需考虑水上物探方法在航道下穿管线普查中的适应性。

2 水上物探法在内河航道下穿管线普查中的可行性分析

目前，水上物探方法主要包括浅层地震法、浅地层剖面法、多波束法、侧扫声呐法、磁法、高密度电法、探地雷达法。通过对比上述七种方法在管线探测中的优缺点，并结合内河航道和下穿管线特点，分析其在普查中的适应性，见表1。

表1 水上物探方法在航道下穿管线普查中可行性分析

续表

根据全面、准确、快速、经济的内河航道下穿管线普查需求，首先应选择适合船载设备连续走航式探测的方法，即浅地层剖面法，多波束法、侧扫声呐法、瞬变电磁法、磁法、探地雷达法；其次，考虑到航道下穿管线一般埋设于水底面以下，且埋深变化大，可排除多波束法和侧扫声呐法两种海底面探测的方法，以及探测深度有限的探地雷达法。浅地层剖面法和磁法均适合连续走航式探测，满足快速、经济的普查需求；同时，浅地层剖面法对地层具有较强的穿透能力，可用于探测原水、雨污水、航油等管径较大的管道，磁法灵敏度高，对电力、通信和铁磁性的燃气等管线探测效果较好，两种方法相互补充，相互验证，以满足全面、准确的普查需求。

因此，本文推荐采用浅地层剖面法和磁法两种连续走航式探测的方法作为内河航道下穿管线普查的方法。

3 结 论

本文根据内河航道和下穿管线特点，分别对城市道路地下管线探测方法和水上物探法在内河航道下穿管线普查中的适用性进行了分析，得出了浅地层剖面法和磁法两种连续走航式探测方法可满足全面、准确、快速、经济的普查需求，为即将开展第三次全国内河航道普查做好必要的技术储备，对“数字航道”的建设也具有重要意义。