地下綜合管線探測技術在校園基建中的應用

胡軍

（上海旻悅勘察設計有限公司，上海 200135）

0 引言

地下綜合管線探測就是按照城市規劃建設管理要求，采用經濟、合理的方法探明施工場地下方管線布置情況，確定管線的各項數據，從而制定出科學、合理的規避方案，保證工程順利開展。具體在地下綜合管線探測中，常遇到的管線類型主要有三種：①金屬管道，這些管道主要是給水管道、燃氣管道等；②光纜和電纜，這部分管道主要包含通信電纜和電力電纜等；③非金屬管線，這類管線主要為排水管道及部分供水和燃氣管道等。由于這些管道材質的不同，所表現出的物理特征也存在明顯的差異，在探測的時候根據管線材質不同所使用的方法也不盡相同，這樣才能保證探測結果的準確性。

1 測區概況

本工程位于上海市虹口區161 街坊，為新建學校項目。工程地處海倫路海拉爾路處，本次探測主要針對地下金屬管線，其中包含管徑不小于50mm 的上水管道、管徑不小于100mm 的排水管道、通信管道、電力管道和燃氣管道等內容。

2 地下管線的探查

地下管線探測一般遵循如下原則：由已知到未知；由簡單到復雜；在城市管線普查中優先采用快速、有效的探測方法；在復雜地區應采用多種手段相結合的探測方法。

目前地下管線探測中主要的物探設備有兩種：①管線探測儀；②地質雷達[1]。

2.1 管線調查

為了保證探測效率，各種管線在安排之前實行統一標號，編號的方式以字母和數字綜合表示，字母代表管線種類，數字為管線序號，這種編號方法讓設計人員一目了然。管線編號如：電力管線可以用字符DL 代替，信息管線則為XX，水管線用JS 等。

2.2 管線探測

管線探測作業開展時，需試驗探測方法是否可行，從接發方向與接發距離兩個角度展開處理，不同規格的管徑、管線、管道材料、埋藏條件等數據均需提前校正，為后續全面探測作業夯實基礎，以此保障管線數據探測精準。除此之外，地下管線規格、材質、物理性質、埋設條件等均存在差異，因此在探測時，需根據管線實際情況選擇探測方法，目前常用的管線探測方法主要有感應法、夾鉗法以及局部直聯法等。

在本工程項目中，由于一部分管線處于地面構建物（如住房與街道）下，導致管線探測過程存在諸多挑戰，甚至在某些特殊區域無法借助常規手段探測管線信息，嚴重阻礙管線探測工程的開展，除常規手段受限外，地下管線的分布、材質、類型、規格等均存在較大差異，進一步增加管線探測難度，因此在實際探測工作中，應借助特定方法準確探測出管線信息，以此更好地完成管線情況探測目標[2]。

3 地下管線探測方法

3.1 隱蔽管線探測方法

3.1.1 金屬管線探測方法

（1）感應法。感應法又可稱之為電磁感應法，作為物探技術常用方法，其主要應用在電纜、金屬管線等管線探測工程中。應用感應法展開管線探測的核心原理在于電磁感應現象，因此具有高度精準與操作便捷的優勢。在實際管線探測中，在磁場作用下，地下金屬管線攜帶部分微弱電流，繼而構成磁場，此時可通過地面磁場分布及磁場強度情況完成管線測量作業，繼而明確地下管線具體位置。若在實際探測中發現已存在部分金屬管線外露的情況，可直接采用直接測量法完成電磁感應，需將探測設備放置于外露金屬管線附近，并將兩者相連，此時可直接測量管線長度埋深，并在此基礎上進一步分析管線情況，繼而實現精準化地下管線信息采集。

（2）直連法。直連法也被稱之為磁電充電法，探測時需將直流電施加在地下管線上，同時于地面上觀察電磁場異常情況，以此明確地下管線位置。直連法具有定位精度高、操作便捷、儀器輕便的優勢，尤其在地下管線密集區域尤為適用，可保障探測精準度，但此方法具有一定限制，僅存在可供充電出露點時應用，且無法保障在地層電阻串的效果。

（3）耦合（夾鉗）激發法。管線上套住環形夾鉗，借助環形夾鉗所產生的諧變磁場耦合到管線上，此時可產生感應電流，在接收機幫助下接收信號。

表1 物探精度統計

3.1.2 管線密集處的探測方法

由于虹口區地下管線種類繁多，其中包含給水、排水、燃氣、熱力、電力、通信等多種不同的管線，且這些管線布置方向、材質也不盡相同，即使是同一種管線，其材質也有多種不同的組成，如鋼、鑄鐵、銅、PVC 等。

目前的探測技術中，對于各種金屬管道探測結果十分精準，且探測效率也高，但是非金屬探測仍然屬于傳統方法，探測結果也并不是特別精準。尤其是在管線密集的地方，由于各種管道材料復雜，且管道電磁場相互發生感應和疊加的干擾現象，給探測結果帶來影響。面對這種情況，當管線密集的時候，對管線密集處可嘗試傾斜壓線定深，在遠處不重疊處進行追蹤，對金屬管線和非金屬管線重疊，用管線探測儀直接探測金屬管線，用其他方法探測非金屬管線[3]。

3.2 明顯管線探測方法

全方位掃描整個探測場地，若存在異常需及時追蹤與定位，并在此基礎上展開定位探測，同時展開追蹤，若管線明顯，可采用夾鉗法追蹤，起到精確定位與有效探測的效果，同時進行測深和進一步追蹤。

3.3 疑難管線與疑難地段探測的主要方法

在疑難管線和復雜地段進行探測的時候，由于探測信號在傳輸中會衰減，極大影響工作探測效果，最終造成探測結果不準。面對這種情況，根據管道材料材質及時調整信號功率和頻率，確保信號傳輸準確、及時，同時對管道布置密集的地方可以采用夾鉗法，由于這種方法具有較強抗干擾能力，周圍其他管線信號不受干擾。接收機與發射機需在探測一段時間后對換位置，展開回探作業，可及時檢測出信號串聯情況。

4 質量檢查

4.1 質量檢查的主要內容

4.1.1 外業記錄檢查

全面掃描整個場地，若發現異常情況需第一時間進行追蹤定位，并在此基礎上完成精準化探測，同時開展下一步追蹤。在地下管線外業數據采集的時候，除了做好管線點連接關系、點號含義之外，還要處理好測量點之間的關系，方便內業工作的開展。

4.1.2 外業檢查

在外業記錄工作完成之后，根據制定好的草圖進行實地巡視檢查，對管線點地面進行標記，檢查管線是否出現遺漏、錯探等問題。經過檢查發現，個別探測點由于自然因素的影響標記并不明顯，甚至出現錯誤標記，面對這些問題，這里均嚴格進行整改和補測[4]。

4.1.3 內業檢查

地下綜合管線內業檢查主要是針對地下管線探測工程結果進行檢測，通過對結果進行檢測分析管線作業流程是否科學，是否符合工程建設要求。在實際工作中，首先工作人員通過物探方法對地下管線的特征進行檢測，根據投影表現出的特征進行分析，其次測量地下管線位置，最后檢查地下管線內業數據，利用輔助工具對數據進行加工、編輯，最終保證數據的準確，便于設計人員直接提取使用。

4.2 本測區物探質量檢查情況

4.2.1 物探檢查精度指標

（1）明顯管線點重復量測的埋深中誤差

明顯管線點重復量測的時候，優先采用直接法或者夾鉗法，從而減少相鄰管線產生的干擾。借助管線外露部分向管線直接充電，為保障電流沿目標管線方向流動，需嚴格控制充電方向與接地方向，一般高頻信號通過非導電接口會減小，支管線較短時（＜5m），可采用選擇高頻信號進行探測；探測中宜選擇差動天線信號接收機，抗干擾能力強，分辨率高。

（2）隱蔽管線點采用同精度儀器檢查

由于隱蔽管線缺少明顯點且地址條件較差，無法用直接法或者夾鉗法進行測量，此時可以利用探測儀對隱蔽點進行重復探查或者開挖檢查。對與周圍介質無明顯差異且又無法開挖驗證的目標管道，采用鋼釬觸探和雷達探測等手段進行檢查。探查結果要采用統計學意義進行檢查且抽取較大樣本，通常情況下，用儀器重復探查管線點數的5%，開挖檢查總隱蔽點數為1%。

4.2.2 物探檢查情況

外探作業及調查后完成記錄，并進行自查和互查，檢查情況如表1 所示。

本次地下管線探測借助物探儀器完成探測作業，管線探測結果與資料相互印證，結果相符。

4.3 本測區測量精度檢查情況

4.3.1 測量檢查精度指標

（1）管線點重復測量高程中誤差

在項目檢查的基礎上，根據質檢組均勻、隨機抽取查詢，并重點檢查有疑問的管線測量高程，檢查發現的問題與技術人員共同研究出現原因，并責令修改。經分析，管線點重復測量高程中誤差距滿足2.5～5cm 的要求，定深中誤差距滿足定位中誤差5～10cm 的要求。

（2）管線點重復測量點位中誤差

在誤差檢測中，通過隨機抽樣、堅固均勻分布的原則對隱蔽管線點進行重復探測和明顯管線點開井測量檢查，重點是對項目周圍各種管線點進行檢查，還采用鋼釬探測方法，檢查中發現有一些超限點，其誤差為2.5cm。

（3）圖根控制點重復測量最大高程誤差

在圖根控制點重復測量的時候，采用圖根三角高程進行測量，與圖根導線測量同時進行，這時候精度應當不低于DS10 級水準，普通水準標尺單程觀測估算值厘米級，對于同一水準點的地下管線，首先測量器高度的準確性且保證其測量長度不能超過5km。

（4）圖根控制點重復測量最大平面誤差

本工程探測區域，標注旗不表示管線全線屬性，僅代表旗尖位置管線信息，在工程探測時應以成果表及成果圖為依據，以此明確各管線具體信息。

4.3.2 本測區測量精度統計

測區外業作業后對測量精度進行抽查，測量精度情況統計如表2 所示。

表2 測量精度統計

4.4 質量檢查評定（見表3）

表3 質量檢查統計

從檢查結果分析得出，物探探測范圍明確，探測方法正確，點位間距合理清晰，管線走向、定位探測精準。測量的時候，圖面編繪準確，測繪內容合理，符合《城市工程地球物理探測標準》《上海市地下管線測繪規范》《上海市工程物探技術標準》和有關規范的要求。

5 結語

城市化的推進導致地下管網愈發復雜，地下、地上矛盾逐漸加劇，為規避矛盾擴散，地下管線探測項目數量有所提升。在項目建設中，由于目前物探技術還無法解決無金屬芯光和信號干擾問題，至于其他管材的地下管線探測結果也存在一定的問題，在施工中需要施工操作人員高度重視，提前核實探測結果，確保工程施工質量和進度。