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浅谈施工场地地下管线探测
2007-06-12 19:22:00    浏览次数:
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龚慧斌 柴录泽
保定金迪地下管线探测工程有限公司

      摘要:本文从施工场地管线探测的特点出发,系统介绍了施工场地地下管线探测的工作方法,并以城市管网复杂区段铁路线路改扩建工程项目场地管线探测为例,详细地介绍了各种方法的应用。

      关键词:施工场地 管线探测

一.前言

      随着城市建设的日益发展,在施工过程中损坏管线的事件时有发生,严重影响城市的正常生产和生活,因此施工前对施工场地进行地下管线探测成为场地勘察的重要环节。在此,本文仅根据作者从事施工场地管线探测的实践,谈谈场地管线探测的特点和工作方法的选择等问题。

二.施工场地管线探测的特点

      施工场地管线探测与专项工程施工直接相关,由于受专项工程影响,场地管线探测具有以下特点:

      ⑴可利用资料少:由于场地地下管线种类繁多,属不同部门管理,资料分散且存储形式也不一,通常难以准确反映施工区域的管线现状。对已完成管网普查的城市来说,由于两者探测范围及取舍标准的不同,也不能完全保证施工场地管网探测的需要。

      ⑵场地工作面积小:施工场地管线探测范围主要是规划红线范围及可能受施工影响的范围,而管线是沿某一路径埋设,涉及范围广,因此管线探查所需场地范围往往要比施工场地范围要大得多。场地面积小,可能限制了某些方法的使用。

      ⑶探测精度要求高:场地管线探测涉及到场地范围内埋设的所有地下管线,特别是影响重大的管线要求准确定位定深。管线点密度应能准确反映场地范围内管线的走向、埋深的变化以满足场地设计、施工的需要。

      ⑷探测工期紧:施工场地管线探查受建设工期影响,往往要求较短时间内完成。

三.探测前的准备工作

      管线探查前应通过业主了解施工场地管线探测的目的(用于选址、设计、施工等)、范围(包括平面范围及深度范围)及精度的要求(平面位置、埋深或高程),并收集业主已有的管线资料。在此基础上对现场进行详细的踏勘,了解场地的具体范围,核对已有资料的情况,并通过观察测区存在的明显管线和管线的明显点、管线附属设施及建(构)筑物等了解已有管线的种类、管线的分布状况及其对专项工程的影响。同时还应通过实地调查访问场地附近的居民、企事业单位了解测区范围内是否存在其它管线及其大致的位置、走向。

      除现场了解情况外,还应通过对给水、燃气、电力、通讯等市政公用管线部门及部队、铁路、民航、海运和可能存在的其它专用管线部门的咨询了解该区域是否存在直埋管道、电缆等,以便有计划、有目的地进行资料的收集,达到事半功倍的效果。

      根据已了解的管线的种类、材质、规格、埋设方式等,在条件允许的情况下应进行方法试验,以选择使用的仪器及快捷、有效的工作方法。受施工现场条件限制无法进行试验时,应在附近相邻区域进行必要的试验。同时,还应对所使用的仪器性能的了解,以掌握测区内可能存在的现有探测技术无法解决的管线问题。对此类问题应尽可能的收集竣工资料并提醒业主使用成果时引起注意。

四.地下管线探查方法选择

      施工场地地下管线探查包括已知管线的探查及未知管线的扫描搜索。已知管线包括已有资料经核实存在的管线、现场踏勘了解的已有附属设施或明显出露点的管线以及调查访问了解到的已知位置和大致走向的隐蔽管线等。未知管线包括现场没有附属设施或明显出露点又未收集到资料但可能在场地范围内存在的管线以及有示意性资料但不明具体位置的管线。对已知管线的探查可采用实地调查及仪器探查相结合的方法,对未知管线的探查主要采用无源或有源扫描搜索发现异常,然后进一步追踪探查确定。

      1.已知管线的探查

      地下管线探查通常从明显管线调查开始,并通过明显管线调查确定需仪器探查的隐蔽管线段。

      (1)明显管线调查

      场地明显管线调查应重点查明管线的位置、埋深(高程)、规格、材质及权属单位等。调查时应对测区各类地下管线的专用检修井、出露地表的管线点及与管线相连的附属设施、建(构)筑物等明显管线进行调查。

      明显管线调查对管线检修井采取直接开井量测调查,电力沟道直接打开盖板量测调查。管线点通常设置在附属设施的几何中心位置上。排水、电力等沟道在沟道中心线设置管线点。排水管线、电力沟道埋深量测为管底或沟道底深度,其他管线埋深均量测管顶深度。埋深量测采用经检验合格的钢卷尺配合量杆进行,用米为单位,读数至厘米。圆形断面规格量测记录公称管径(如给水、排水)或外径(如燃气);矩形断面量测其内壁的宽和高;断面尺寸不规则的电力、通讯管组量测最大断面的宽×高,单位用毫米。此外,还应调查查明直埋管线的材质或套管的保护材质、电力电缆的电压等。测区内无明显管线点时,能开挖的管线采取开挖的方法查明其规格、材质等属性,不能开挖的则根据资料标注记录其属性,并说明资料来源。

      (2)隐蔽管线探查

      地下管线分金属管线和非金属管线。对金属管线的探查,由于其具有良好的导电性,因此可利用电磁感应原理采用地下管线探测仪进行探查。对于非金属管线,通常采用电磁波法(即地质雷达探测方法)探查;有出入口的管线如排水、通讯空管等,可采用示踪法探查。

      ①金属管线探查

      金属管线由金属管道和金属电缆,由于其埋设方式、材质及规格的不同,因此采用的探查方法也略有不同。给水、燃气等金属管道主要为直埋,在管线单一、旁侧干扰小的条件下,可采用感应法或直接连接法施加信号探查。在管线布置密集的地段,如管线平行布设,宜采用直接连接方式施加信号;管径小时亦可采用夹钳法。选用直接法时应注意地线的布设,尽可能使接地钎垂直目标管线,同时避免跨越其它管线。在无法直接施加信号时,可采用旁侧感应法、垂直压线法、差异激发法等以减弱旁侧管线的干扰。通讯、电力(包括路灯等)电缆人孔、手孔及上杆等出露点较多,具备了使用夹钳激施加信号的条件,因此,此类管线的信号激发方式通常采用夹钳法。定位、定深时应考虑被夹电缆在管组中的实际位置,然后校正到管组中心地面投影位置及外顶埋深。条件不具备时可采用感应法。管线定位方法宜采用极大值法,对埋深较大的管线采用极大值法和极小值法相互比较确定;管线埋深测定主要采用比值法;在管线单一但地形起伏较大或受场地条件限制无法采用比值法测深时,可采用直读法测深作为参考。存在明显干扰无法测深时,可通过相邻点埋深内插得到,有条件的情况下应适当打样洞或开挖验证,否则应予以说明。

      对场地管线探查,隐蔽管线管线点宜设置在管线的特征点(如交叉点、分支点、转折点等)在地面的投影位置上。直线段管线点距应能准确反映场地范围内管线的埋深变化,特别是在地形起伏较大或埋深变化较大的情况下,应在加密定点,管线点距应小于或等于10m。此外,当管线穿越对场地设计、施工有重大影响的区域时应加密定点。

      ②非金属管线探查

      非金属管线主要有排水管线(砼管、PVC管及砖石结构沟等)及给水砼、UPVC管、燃气PE管及通讯、电力中的预埋PVC管组等,这些管线采用电磁感应类仪器往往无法探查。对给水、燃气等压力管道通常采用地质雷达探测。对有出入口的通讯、电力管组及排水管线可采用示踪探头或示踪线伸入管道内施加发射机信号进行追踪探查。

      2. 未知管线的盲测探查

      由于可利用资料较少,为避免漏测管线,因此应采取了盲测扫描的方法对整个测区进行搜索。具体方法如下:

      被动源扫描探查法:对浅埋金属管线,通过管线探测仪采用被动源法进行扫描搜索;扫描搜索采用网格状布置测线,即根据管线的埋设规律,在场地范围内垂直和平行主要管线走向布置测线。确定异常后在异常点位置采用感应法施加信号,圆形搜索确定走向。通过被动源法扫描探测,可快速查明测区范围的浅埋给水、电缆等管线,以提高探测工作效率。该法特别适应于建筑物附近场地范围较窄,长度有限且埋设较浅的出入户管线的探查。

      主动源扫描搜索法:对深埋金属管线主要采用水平磁偶极感应法进行平行扫描搜索,即发射机与接收机之间保持适当距离(距离一般在最佳收发距范围内),两者对准成一直线,同时向同一方向移动, 且保持接收机线圈与前进路线方向垂直。平行扫描亦采用网格状布置测线。该法对深埋金属管道及直埋电缆有较好的探测效果。

      半圆扫描搜索法:主动源扫描探测,只能探测到与测线垂直或近于垂直的管线,对斜交管线,采用此法则难于探测到异常。因此,为确认测区内是否存在其它走向的管线,可采用半圆扫描法,即在场地区域布置多条测线,发射机位于测线位置上,考虑到发射机偶极子的场特征,以间隔2m为宜,逐点放置发射机;同时,接收机以发射机为圆心,最佳收发距为半径,在测线一侧作半圆扫描搜索。在扫描搜索的同时发射机原地随接收机转动,以确保发射机与接收机方向下方管线耦合最强。

      未知管线通过以上方法确定管线异常后,可按已知管线探查方法作进一步追踪探查。由于未知管线异常往往无法确定其管线种类及规格,采用极大值法和比值法定位定深时,实际上测得的是等效中心位置和埋深,因此在有条件的情况下应进行开挖验证,条件不允许时应予以说明。

五.探测实例

      1.工程概况

      为满足铁路运输日益增长的需要,某市对穿越市区的既有铁路线进行扩建改造,即在既有铁路基础上增加三条铁路线。由于铁路穿越市区,横穿既有铁路线及其附近存在大量管线,为避免工程施工损坏管线,施工前对既有铁路及设计铁路附近进行了管线探测。本场地探测范围为既有铁路线里程K14+000~+750一段,近南北走向,长750m,宽度180~240m不等,面积约157500m2。测区南部有一道路近东西向横跨铁路通过,其它区域主要为耕地或民房。由于原有铁路路堑、路堤及道路影响,地形起伏较大,通视性较差。

      2.地下管线概况

      本工程甲方提供了部分燃气资料及铁路两侧的地下电缆资料,经现场踏勘及调查访问,了解到提供的资料只是示意性的,与实地误差较大,燃气管道埋设不规范,铁路两侧电缆也由于后期改造或废弃与现状不符。

      从现场出露的管线附属设施可知,南部道路管线比较密集,其余区域有零散分布。除燃气管道(资料提供,无明显点)外,道路范围还埋设有给水、排水、通讯、电力、路灯及交警信号电缆等,主要分布在道路两侧慢车道和人行道上。此外,还分布有一些单位、居民自备管线。

      为提高探测工作效率,避免漏测主要管线,根据现场调查访问的情况,进一步对给水、燃气、电力、通讯等管线权属单位以及当地居民进行了的咨询和相关资料收集。

      3.地下管线探查

      (1)已知管线的探查

      地下管线探查首先对提供资料、现场踏勘及调查访问了解到的已知管线进行了探查。

      ① 金属管道的探查

      测区内金属管道有给水、燃气,材质多为铸铁或钢。对给水管线的探查,阀门井、消防井等明显管线点较多,主要采用直接法施加信号探测,如迎春路北K14+688附近DN300给水铸铁管(即图中JS8号线)、



K14+700右50米(从既有线路小里程往大里程看)附近涵洞内DN800钢管(即图中JS10号线)。对于管径小于100mm给水管道,许多管段出露或有表箱、表井等,使用夹钳直接夹在管上施加信号探测,如图中公路桥下JS4号线。对缺少明显点且管线单一、干扰小的给水管线采用感应法探测,如K14+733左33米附近DN600给水管道(见图中JS12)。

      燃气管道明显点较少,在管线单一、无干扰或干扰小的情况下,探查主要采用感应法施加信号探查,如图2中K14+728处DN219燃气管道(即RQ11号线)及既有铁路线右侧42m处DN108燃气管(即RQ6号线)。然而,实际工作中往往遇到多条近距离平行敷设的燃气管线,如迎春路北K14+689附近的两条燃气管(即RQ9、RQ10号线)及K14+470~+485处地下横穿铁路的三条燃气管(即图2中RQ3、RQ4和RQ5号线),其中K14+470处一条DN325管线为某厂专用管线,其余均为燃气公司管线且为同沟敷设。DN325燃气管线,由于埋深较浅,且在横穿铁路时与其它两管分离,因此,采用了感应法及差异激发法施加信号即可有效分辨。燃气公司管线通常为同沟敷设且距离较近,主要采用旁侧感应法施加信号探测。测深时由于两管间距离太近,常常出现测深信号不对称,主要利用管线外侧干扰小的半支并结合同沟敷设的特点来确定管线的深度。由于该法定深误差相对较大,在能开挖钎探的地段对部分管线点进行了开挖或钎探验证,如RQ3-18和RQ4-14、RQ5-14等,满足《规程》精度要求。K14+490右28米以西两管埋深较大,达2.5m以上,只能接收到一个信号,为进一步确认该段管线,在RQ3-5、RQ4-5及RQ5-5处挖一横断面,然后在管顶上放置发射机施加信号探测,有效地区分了各管信号。



      ② 通讯、电力电缆的探查

      测区内通讯电缆主要分布在迎春路及铁路两侧,其中迎春路上通讯管线人孔井较多,埋设方式多为管埋、管块,隐蔽管线点利用井中出露的电缆采用夹钳法施加信号探查,如图3中TX11、13及7号线等。该类管线由于管孔内缆线较多且相互感应耦合,定位定深为管线等效中心位置和等效中心埋深,因此通过井口位置校验得到修正系数后对隐蔽管线点进行了必要的修正。对铁路两侧的电缆,由于无出露点,无法查明电缆规格和条数,因此采用感应法施加信号探查,定位定深为极大值位置和等效中心埋深,如图3中2号线等。



      电力电缆以沟道埋设,直接开井或开盖板量测,如图3中3号线及5号线。此外测区内存在少量电力及路灯电缆,主要利用线缆出地上杆、灯杆等出露点,使用夹钳施加信号探测,如图3中迎春路绿化隔离带内路灯电缆。

      ③ 非金属管线的探查

      测区内非金属管线主要为预埋通讯管组(未穿电缆)、排水管及少量PVC管。测区内预埋通讯空管位于K14+680~+730右48米附近地下通道内(见图3中TX6号线),采用了地质雷达探测。在实施雷达探测前,为了解该区段介质电磁波速,在井口进行了试验,确定在此基础上对其它未知管段进行了探查,图4为TX6-10管线点的探测雷达图像。测区内排水管线主要分布在迎春路上铁路桥两侧,通过开井量测调查确定;测区塑料管有迎春路隔离绿化带(即K14+697和K14+720)内的交警信号空管及DK110+832~+928左0-7米的DN50给水管,两管埋深较浅,采用开挖确定。

      (2) 未知管线的盲测探查

      本区对未知金属管线的探查主要采用感应法进行网格状扫描搜索,测线沿平行、垂直既有铁路线两方向布置,测线间距为20m。通过网格状搜索法探查,除发现已探测查明的管线外,还发现有多个异常,平行既有铁路线的异常有TX1、TX3和TX5管线异常,垂直既有铁路线有RQ2和RQ7异常,即燃气资料已标明但不知具体位置的DN273和DN325燃气管线及一些不明管线BM2、BM3和BM5,此外,在K14+700迎春路快车道还发现一异常,通过了解该异常为直埋通讯电缆。图5显示了未知管线探查的部分成果。

      为确认测区内是否存在其它走向的管线,采取了半圆扫描法,通过该法发现了K14+627处的管线异常,经确认为燃气公司DN630燃气管道。

      对一些狭窄区域还采用被动源法扫描探测。通过探测,在临近铁路两侧的建筑物周围探测到多处异常,且埋深浅、异常延续短,经确认主要为小水管或其它废弃管线,因不影响场地施工,因此未做进一步的探查定点。



六.结论

      从以上讨论可知,通过场地管线探测能基本查明场地范围内存在的地下管线,从而避免盲目施工对地下管线的损坏。然而,由于地下管线的复杂性及电磁场特征的多解性,场地管线探测并不能完全准确地描述地下管线埋设的状况,因此在场地施工前应对重要的管线采取开挖的方法加以验证,以保障探查成果的准确无误,从而避免造成不必要的损失。

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