管線普查成果在三維顯示環境下撞管現象的調查和分析

李昌澤

(上海市測繪院浦東分院，上海200120)

一、引 言

為滿足規劃、信息化建設的需要，準確掌握城市地下管線現狀，合理開發和有效利用地下空間，提高城市基礎設施的規劃、建設和管理水平，筆者所在單位承接了浦東新區內環道路區域內地下管線普查項目的普查任務。現普查工作已經完成，在進行成果三維平臺發布時，發現管線有相撞的情況，這與實際管線埋設情況不符合。現以02和03測區為研究對象，通過實地重復探測，確定管線的實際位置，分析撞管產生的原因，提出撞管處理的建議，并對以后的普查工作提出相關預防措施。

二、管線普查概況

02、03測區的普查范圍為:羅山路—昌邑路—源深路—楊高中路—民生路—錦繡路—羅山路圍成的環形區域，張楊路北側為02測區，南側為03測區，共涉及211幅1∶500標準分幅圖，管線總長度889 km，約占內環區域內普查總工作量的34．2%。在本次撞管檢查探測中，堅持以實地調查為主的原則，對02和03測區的所有撞管點現場進行了復核。

三、撞管調查流程

1．撞管現象描述

02和03測區總計發現撞管2189處，平均每公里撞管點數2．5個，按撞管種類分為6類:明顯管線與明顯管線、隱蔽管線與隱蔽管線、明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線、線纜與線纜。其中明顯管線為雨水，污水管線;隱蔽管線為給水，燃氣管線;線纜為信息類，電力類管線。

按撞管程度的大小分為4個等級:A(≤7．5 cm)、B(7．5～15 cm)、C(15～30 cm)、D(＞30 cm)。撞管統計情況見表1。

表1 撞管情況統計表

從撞管種類來看，撞管現象主要集中在明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線，分別占總撞管數的20．7%、21．1%、35．2%。

從撞管程度上來看，撞管現象主要集中在7．5～15 cm和15～30 cm兩個區間，即B類撞管程度占35．4%，C類撞管程度占38．7%，此兩類撞管程度占總數的73．9%，而撞管程度小于或等于7．5 cm的A類和大于30 cm的D類所占的比例分別為12．6%和13．3%。

從撞管分布上來看，在非路口處主要表現為支管與順路主管發生相撞，而在道路路口處管線密集分布區域發生相撞較多。

2．外業調查工作

(1)調查工作的目的

針對普查成果中三維撞管的情況，經過分析討論，以02和03測區為研究對象，對其出現的管線撞管點處進行實地復測，一方面對撞管點處普查成果進行校驗，確保數據的準確性，排除因普查探測的偏差而產生的撞管;另一方面，通過外業復測及到排管施工現場調查，充分了解不同類型撞管管線的實際空間位置關系，找出產生撞管現象的原因，提出解決方案，為以后的普查工作提供相關指導意見。

(2)調查工作的過程

①外業復核

外業復核主要對兩條相撞管線的交叉處分別進行探測，并對附近的探測點進行復核，根據探測結果判斷管線的相對位置關系，進行外業記錄。同時，到一些排管施工的現場進行調查，了解實際排管施工的具體情況，結合撞管問題，提出相應的解決方案。

在作業過程中，根據不同類型的撞管管線，采取不同的探測方法。信息、電力類管線(除電力井中的電纜)主要采用夾鉗法探測，根據所夾管線在管塊中的位置，進行平面位置及深度的修正;給水、燃氣類管線主要采用直連法或感應法;雨水、污水類管線主要復查管線兩端窨井管底深度及管徑數據。

對于仍不能解決的且有導入口的部分管線，穿入鐵絲用直連法探測或采用穿入示蹤探頭用導向儀嘗試進行探測。

②排管施工現場調查

根據到施工現場進行調查，可以了解到雨水支管材質多為塑料的波紋管，而波紋管在施工中可以存在一定的起伏及變形;同時外業量測的管口為水泥砂漿涂抹，實際管口具有一定傾角縮在內部無法量測，與外業量測數據有一定差值;同時觀察到新建道路排管施工時，雨水篦支管最后進行埋設，多在已完工順路各類管線上方。

電力或信息管線在檢修井內的橫截面排列整齊，有一定的間隙，而在兩井之間區域則沒有間隙緊密排列，普查作業時在井內采集的管塊尺寸要大于實際埋設時的管塊尺寸，由檢修井向外相當于存在變徑點，此點在覆土后無法探測;在排管施工中，如遇其他管線需要避讓，可將硬度較大的玻纖管等換成波紋軟管繞過，甚至將原先管束散開平鋪(如將4×3的改為6×2的)以避開管線。

根據信息排管的現場情況，發現兩路管線在同一溝槽中緊密排列，至其中一檢修井時，一路管線進井而另一路管線以圓滑漸變曲線繞過井室后，兩路管線繼續在同一溝槽中緊密排列向前共同敷設，且由于是多根管材套接，雖總體上看為直線段，實際埋設時存在彎曲及起伏。

(3)調查中遇到的難點

1)路口處管線相撞較多，在探測過程中，車流量較大，增加了定點、測深的難度;對車流量極大的路段(昌邑路、民生路、張楊路、羅山路等)，出于安全因素考慮，調整了作業時間，在夜間進行探測復核。

2)對撞管較嚴重的雨污水支管、信息預排管線采用穿鐵絲直連法探測或穿入探頭用導向儀探測，在管線中穿導向儀探頭或鐵絲時，由于不能確定其在管線中的具體空間位置，不好確定修正值，使探測結果產生了誤差。

3)出于安全因素考慮，電力公司不允許下到電力井內使用夾鉗法探測，而電力管塊尺寸普遍較大，電纜排布較寬，使用感應法探測誤差較大，不容易修正，很難確定管線的確切深度。

4)對于部分PVC、PE、PPR等非金屬材質管線未能復核其位置埋深，僅復核了撞管點處與其相交有探測信號管線的位置埋深，初步判斷其空間位置關系。

3．調查數據統計及分析

(1)撞管點數據統計

在確保安全的前提下，對有條件的撞管點進行了復核。復核時可明確的撞管點1206處，占總撞管數的55%，復核后仍未明確的撞管點983處，占總撞管數的45%。

(2)復核后仍未明確的撞管點

此類撞管點由于環境限制，不能明確管線的埋深，未記錄撞管數據，主要分以下兩類:

1)經探測仍不確定的撞管點(500余處)，此類撞管點位于管線極密集區域、管線緊湊平行分布區域、道路的圍欄處，在撞管處無法準確定點測深。管線極密集區域多分布在路口處，管線無法精確區分;埋深較大管線造成的撞管點，由于深度大，感應信號很弱，受淺層管線信號干擾嚴重(如羅山路管徑1000 cm的給水管線)。

2)不能進行有效探測的撞管點(300余處)，此類撞管點有的位于現階段施工封閉區域(如浦東大道路段、部分楊高路段和南洋涇路段)，有的位于封閉圍墻區域或高密綠化帶內(如羅山路楊高路立交橋下綠地)，在這些區域內無法對目標管線連續追蹤至相交處精確定點測深。

(3)復核時可明確的撞管點

復核時可明確的撞管點包含了明顯管線與明顯管線、隱蔽管線與隱蔽管線、明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線、線纜與線纜的各類管線。經復核后，在撞管點加探測點，管線完全分開，撞管問題徹底解決的有593處，占復核時可明確撞管點總數的49．2%，管線輕微碰撞(≤15 cm)但相交管線上下位置關系明確，可基本解決的有217處，占復核時可明確撞管點總數的18．0%，依然嚴重碰撞(＞15 cm)撞管問題無法處理的有396處，占復核時可明確撞管點總數的32．8%，見表2。

表2 撞管點復測后撞管情況統計表

4．普查成果分析

02、03測區管線普查結束后經過驗收，其數據質量和地理精度均滿足設計要求，在本次撞管外業核實中，復測了262處明顯管線點，超差點6個，合格率為97．7%。同時對302個隱蔽點也進行了復測，超差點11個，合格率為96．4%，復測結果表明普查成果的數據質量是可靠的。

5．外業成果分析

綜合以上調查數據，對02和03測區的撞管現象有了進一步的了解:①從復測的數據來看，撞管點附近的普查成果數據質量是可靠的;②經復測后，半數的撞管問題可以基本解決，但是仍有近一半的撞管點無法解決。

有半數的撞管問題仍不能解決說明普查成果還是有瑕疵的，但這些瑕疵是在規程允許范圍內的，正是允許誤差的客觀存在，造成了一小部分的撞管，不能因為有誤差存在而否定普查成果的可靠性;除此之外，受目前探測方法和技術的限制，部分撞管問題無法得到解決。

四、撞管原因分析

1．普查規范未完善

由于普查規范的局限，未能完全滿足三維建模的需求，主要表現在如下兩個方面:

1)普查規范中對于管線相交處是否必須定點、測深未予明確，管線探測密度不能滿足三維建模的需求，不可避免發生撞管現象。

2)在外業采集管塊尺寸時，為了保證安全，管塊寬度、高度的尺寸均取相鄰工作井內量測值的上限(即就大原則)，這也使部分信息和電力等管塊的尺寸大于實際尺寸，在三維顯示中造成部分撞管。

2．探測技術及施工環境的限制

現有的探測技術方法和儀器性能無法完全精確探明地下管線相近處的準確坐標和相對位置關系，無法達到在三維建模顯示中完全避讓的要求。

1)對于雨、污水管線，現階段基本采用打開窨井用L型量具進行摸測，采集其管徑、管底埋深等數據，結合流向判斷其連接關系。而在實際施工作業中由于淤堵、井蓋打不開或被掩埋、井室過大或過深等客觀原因，會造成誤差;主管道向道路兩側的支管在探測范圍邊所定非普點，其平面位置及深度誤差更大。

2)此次普查工程執行《城市地下管線探測技術規程》(CJJ 61—2003)之精度要求，對于地下管線隱蔽點的水平位置限差:δts=±10%h，埋深限差:δth=±15%h。對于信號良好的金屬材質管線，用管線儀采用極大值定位、70%法測深時，就可能產生10～15 cm的誤差，而路口管線密集相交處間間隔極小，極易產生撞管現象。

3)在管線密集、位置非常接近時，探測目標管線時受到相鄰管線伴生磁場的干擾;對于長度較短的預留管線、接口處使用橡膠密封圈的球磨鑄鐵管等管線，探測信號極其微弱;大口徑管線由于趨膚效應，測深時不好判斷是否為管線中心埋深值;這些情況都會造成探測誤差進一步加大。

4)針對金屬管線探測儀無法探明的PVC、PE、PPR等非金屬材質管線，本文嘗試了探地雷達等物探技術手段，但效果一般，不能連續有效地探明其走向埋深;為保證數據的完整性，其位置埋深等數據只能參照明顯點及現場施工痕跡比對。

管線公司反饋的成果資料(只有平面位置，沒有埋深)，采取內插的方式進入數據庫，這樣也造成了部分撞管現象。

5)對于有空管的信息及電力非開挖管線，本文采取在空管中穿入示蹤探頭用導向儀進行探測，由于拖拉管在施工過程中，管束會發生扭轉和形變，在非開挖探測時無法確定探頭所在空管在管束中具體位置，這樣會產生較大誤差，在非開挖管線的出地與入地段與淺部管線相交處產生撞管。

6)測區內道路車輛眾多人流擁堵，給探測工作增加了許多干擾，難以保證長時間仔細地反復探測;部分管線位于施工區域或綠化密集區域，無法保證連續追蹤;需定點測深處存在柵欄或車輛占壓等原因，給探測工作增加了許多難度。

3．主觀人為因素

由于探測者技術水平、經驗方面的差異，外業探查、記錄、收點、內業錄入、建庫等各道工序間的銜接及轉換過程中的差錯，雖經100%核對及項目組、分院兩級質檢，仍在復核中發現極少量的錯誤。

1)在對撞管處相關管線的窨井進行明顯點復核時，檢查發現超差點6個，數據進行改正后，由此原因產生的撞管問題得到了解決。

2)外業探測過程中，未按照要求連續追蹤，漏定隱蔽探測點，不能準確地反映管線空間變化趨勢。如在張楊路民生路口處，一路電信管塊(兩人孔井之間直線相連，未超過75 m)穿過給水閥門井發生撞管，但使用夾鉗法復核時，探測信號顯示其在平面位置上為具有一定弧度的圓滑漸變曲線，恰好讓開給水閥門井，此類撞管問題本可以避免。

4．客觀現實存在

在對撞管點進行復核作業時，確實有不同管線處在同一檢修井內的現象。如給水管穿過信息人孔、電力井或雨污水窨井，路燈電纜和監控線纜等通過雨水管道過路，以及污水管穿過雨水井室等情況都有涉及。

五、撞管解決方案

通過對02和03測區撞管的實地探測和綜合分析，以目前所有撞管點全部外業復測的工作方法處理撞管問題，對周期和人員配置方面要求較高;經外業仔細復測后，仍有相當一部分管線還存在撞管現象，考慮到各類管線的差異性及實際的工作情況，提出以下兩類解決思路。

1．三維演示數據庫與普查成果數據庫統一

此思路要求三維演示數據庫與普查成果數據庫的數據保持一致，需對普查成果數據庫進行修改;在確保安全、相對合理的前提下，建議采用三維優化篩選—內業數據調整—外業復測核實的工作方案解決。此思路較靈活，方案選擇較多，兼顧了撞管處數據的可靠性與三維顯示的美觀性，但外業工作量有大量的增加，周期上得不到保證。

2．三維演示數據庫與普查成果數據庫分離

此思路在普查成果數據庫的基礎上，另外建立三維演示數據庫，在三維演示數據庫中通過內業調整的方法解決撞管問題。此思路不對普查成果進行修改，不增加額外的外業工作量，三維演示效果好。但是演示與應用分離，在三維演示時不能表現出管線的實際空間位置關系，對管線在實際環境中的復雜情況起不了提醒和警示的作用。

撞管解決方案見表3。

表3 撞管解決方案

六、三維作業指導建議

通過撞管問題的核實分析，發現現有的規范未能完全滿足三維建模的要求，在以后的管線普查中，提出以下建議，盡量減少撞管現象的發生。