城市地下管线探测方法（精选9篇）
城市地下管线探测方法 篇1
1 地下管线测量
1.1 带状地形图
地下管线1:500-1:1000比例尺带状地形图测绘宽度,以规划道路测出两侧第一排建筑或红线外20m为宜,非规划路根据需要确定,测绘内容按管线需要取舍,测绘精度与基本地形图相同。
对缺少控制点和地形图的测区,基本控制网的建立和地形图的施测,已有控制和地形图检测均应按现行的行业标准《城市测量规范》(GJJ8-99)中的规定执行。
1.2 首级控制测量
测区内由齐齐哈尔市勘察测绘研究院提供的控制点的基础上,经实地勘查,点位保存完好。确认测区西部控制点比较密,做少量图根导线就可满足要求,测区北部控制点较少,通北路、建设大街北头需补做多个控制点,才能满足要求。
1.3 图根控制测量
图根控制主要以本区已有的等级控制点为起算点,直接加密图根级导线,布设为电磁波测距附合导线或结点导网,因地形限制导线无法附合的区域布设图根支导线。支导线边长应对向观测各一测回,也可单向变动仪器高或棱镜高各一测回,变动值不应小于10cm,在观测前应做各项仪器数值的改正,水平角观测首站应联测两个已知方向,观测一测回,其固定角不符值与测站圆周角闭合差均不应超过±40"。边数不得多于4条,长度不得大于附合导线长度的1/2,图根代码为T,并做首始字母,分别按测区预留四位号。即C区为CT2001起始,编号原则应在测区自左向右、自上向下编注。成图均按新编点号编图、展绘。
图根高程测量采用电磁波三角高程测距法,与导线测量同步施测。三角高程路线长度不大于4km,高程闭合差不大于(n为导线边数)。仪器高、觇标高量至毫米。同一条边往返测高差较差不大于0.04Sm(s为边长,以百米为单位,不足100m时按100m记)。
2 物探仪器探测精度控制
探测仪器探测精度一致性试验也是精度控制的一个内容,地下管线探测前必须对投入的仪器进行一致性试验,其目的是校检投入本区的仪器精度是否满足《城市地下管线探测技术规程》(GJJ61-2003)要求,其性能是否可靠。
2.1 参加一致性检校的探测仪器
参加一致性对比实验的仪器共3台(套),各台(套)仪器的配件齐全、完好,使用正常。
RD4000系列管线探测仪是英国雷迪公司生产的管线探测专用仪器,其具有探测精度高、抗干扰性强、效率高、性能稳定等特点,在国内专业队伍中使普遍。
RD4000型发射机可采用直接、夹钳、感应等不同方式连续发射8.19KHz、32.8KHz和65.5KHz等不同工作频率的信号供探测者选用。接收机具有多种探测方式与变频探测功能。除接收发射机的工作信号探测管线外,还可利用50Hz被动源做工频法搜索探测电缆及部分金属管线,另外,还具有根据发射机发射的信号来指示管线负载电流方向,从而判别区分相邻管线的功能。
2.2 仪器的一致性控制试验
所有参加一致性检校的仪器及操作人员严格按操作规程操作。给水、天然气管线激发方式采取直接法和感应法两种,通信线缆激发方式采取夹钳法和感应法。平面位置测定采取极大值法,深度测定采取70%法。为保证观测精度,多家施工单位在原有检校及试验基础之上将各自探测效果又进行了仪器一致性检校对比工作,检校测定数据按《规程》进行统计计算,其结果如下:
探测仪一致性校验结果显示同点四台探测仪测深最大互差为11cm,平面位置最大为8cm,均在限差要求之内。一致性定位、定深均方差均小于《规程》规定限差,精度满足要求。经检验仪器性能稳定,误差波动幅度较小,满足工程要求。
各施工单位仪器一致性检校。一致性测点总计9个,其中给水3个点、天然气3个点、通信3个点。将实验测定数据按《规程》进行统计计算,结果如下:
仪器一致性定位均方差:
仪器一致性定深均方差:
仪器一致性实验结果显示仪器性能稳定,误差波动幅度较小,一致性定位、定深均方差均小于《规程》规定限差,精度满足要求。
3 物探技术和方法的控制精度
齐齐哈尔市位于高纬度地区,无霜期短,管线相对其他城市埋没较深。因此,探测工作本着由已知到未知的基本原则在大面积探测之前。首先,选择具有代表性的地段,用电磁法进行方法有效法试验,获得不同管类的给水、天然气、电线等属性管线和各种方法技术的确定参数。最终确定所探对象赋有空间的特征条件来选择不同的方法技术和参数,保证管线的定位,定深的精度。
试验结果表明:
(1)天然气、电信、热力、电力4种管线采用电磁法效果比较明显,工作频率32.8KHz、65.5KHz均能满足探测精度要求。
(2)感应方式收发距应大于20m。探测最佳间距为20～30m。
(3)对给水管线探测有条件的应量采用直接法,埋深大于2m可采用感应法,对埋深大于2m的给水管线还应采取其它方法进行对比、电力、电信等线缆类探测以夹钳法为主。
(4)对各类管线的探测方法通过试验以70%为主,其它方法为铺。
(5)对于埋深较大的给水和排水管线以及非金属或复杂管线、应采用(电磁波法、弹性波法、高密度法、磁梯度法)综合方法来确定,再定位定深。
(6)应用地球物理勘查方法技术受被勘测对象条件和地区性限制。因此,各种方法技术确定的技术参数,要根据被测对象赋存空间的特征条件来确定。
4 地下管线探查成果控制精度
4.1 数学精度
4.1.1 隐蔽管线点探查精度
(1)隐蔽管线点探查限差:水平位置限差为0.1×h(cm),埋深限差为0.15×h(cm),h为管线中心埋深,h<1 00cm时按100cm计算。
(2)精度计算公式:水平位置中误差计算公式:
埋深中误差计算公式:
注:式中Δs、Δh分别为两次探测的平面位置和埋深差值,n为检查点数。
(3)精度要求:隐蔽点探查的定位、定深中误差(Ma、Mh)小于限差中的0.5倍为满足精度要求。
4.1.2 明显管线点量测精度
明显管线点埋深检查中误差计算公式:
明显管线点埋深检查中误差(Md)小于2.5cm为满足精度要求。
注:Δd为两次量测的深度差值,n为检查点数。
4.1.3 测量精度
通过质量控制,本次工程各项指标均达到了《规程》的要求,其结果如下:
(1)隐蔽管线点总数18865个,抽查1052个,占总点数5.6%(平面位置中误差Ms=3.2cm,埋深中误差4.6cm)。
(2)等级控制点总数1149个,抽查60个,占总点数5.2%(点位中误差1.9cm,高程中误差1.0cm)。
(3)管线点测量54763个,抽查2995个,占总点数5.5%(点位中误差2.3cm,高程中误差1.6cm)。
4.2 属性精度。
地下管线探测时各类管线的管径、材质埋设方式连接关系、方向、管块、已用孔数/总孔数,管线类别等管线属性的错误必须控制在2%之内。
参考文献
[1]区福邦城市地下管线普查技术研究应用[M]．南京：东南大学出版社．1998．
[2]CJJ61-2003．城市地下管线探测技术规程[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．
[3]潘文俊．谈谈地下管线动态补测的技术方法[J]．广东测绘，2003(2)．
城市地下管线探测方法 篇2
关键词：探测方法 难点 精度
中图分类号：P2文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0135-02
随着城市建设的发展，作为市政设施重要组成部分的地下管网变得日趋复杂在新建、改、扩建的施工过程中，由于对地下管线埋设分布情况不清，经常挖断各种管线造成很大的损失。
现以张贵庄片区改造工程为例。谈谈城市管线探测的一般方法。张贵庄片区中既有民房、小区，又有学校、工厂。多年来由于各单位的需要而埋设的多种地下管线错综复杂，造成管理上的混乱。此次片区的改造，需搞清各种管线分布的准确位置和埋深数据以便满足小区规划、设计、施工、维修及现代化科学管理的要求。
1 张贵庄片区概况
（1）片区范围，3.7km2，地下综合管线29km。
（2）地下管线种类多，上水有4种（高压水、低压水、消防水、热洗水）电缆有3种（高压、低压、照明），电信有4种（管块市话、直埋通讯、长话、广播），煤气有3种（高压、中压、低压），天然气、污水、热力、雨水等18种之多。
（3）地下管线的分布；小区地下管线分布密集，纵横交叉.上下重叠，有的同构并行多达10条，总之管线的埋设多种多祥。
2 工程探测前的准备工作
2.1 收集资料
（1）在探测前首先收集测区内的各种管线资料、设计图、竣工图、改建图、资料图纸收集的越多、越细、越好，越便于管线的探测。
（2）地下管线探测工作在没有任何图纸资料的情况下，应争取请管线专业维修人员及其他有关人员到现场指出管线的大致走向，根据指定的线路在现场绘制草图，作为探测的参考。
（3）把所有收集到的管线资料，图纸加以分析，研究管线的连接、管线分布的可靠性、合理性。
2.2 确定管线探测方案
1）图上设计管线干线、支线的线号。
2）根据收集管线资料的情况，选择相应的探测方法。
3 探测原则
（1）分片、分线、先易后难、先干线后支线的探测方法。
（2）由管线端点探起，有出露点的管线最好用充电法探测。
（3）探测管线的结构与连线关系。
4 探测方法
4.1 单一管线的探测
（1）单一管线如果有出露点，用充电法探测.探测距离远，定位定深较准确。
（2）没有出露点的情况下，用感应法。感应法方便、速度快，在一般情况下定位、定深较准确。
（3）感应法不适用复杂及埋设间距小的管线探测，因为感应激发法，即通过置于地面上的发射线圈建立一个交变电磁场，使管线—— 大地回路产生感应电流.它对间距小的复杂管线往往都会感应，使其形成一个组合异常，故其抗干扰性差。
4.2 复杂管线及埋设间距小的管线探测方法
4.2.1 单端充电法
探测时把发射机输出端的一端接在管线上，而把另一端接在远离管线位置（最好是垂直管线走向的方向上）的一接地电极（简称无穷远极）上，使电流通过管线一大地一传输导线形成回路。
单端充电的特点：
①探测距离远；②抗干扰性较好；③探测管线异常分辩率较高。
4.2.2 双端充电法
在地面上任选两个被探测管线的出露点对其进行充电，使电流通过管线本身及传输导线形成回路。
双端充电法的特点：
①抗干扰最佳；②探测管线不易串线；③双端充电可以检测管线间距小的复杂管线。避免相邻管线间串线造成的错误。
4.3 相交管线交点及多通处的探测
交叉路口处、通常有管线交叉，我们只讲一个交叉，其他基本相似，如图1所示。
交1处探测是组合异常，是探测的误区，无法探出它的准确位置和埋深。所以我们采用充电法。在煤气管A抽水缸与自来水管闸井B各自露头处用单端充电法。在A、B管线上各自探出若干个点.趋近交1点，使A、B两条直线相交，用图解法定位交点，用接近交1的探测数据，按管线的坡度计算出交l（各自）的埋探.交1点后经热力管线施工开挖露出，其平面差为0.02m。埋深探测为1.52m.开挖后为1.44m，误差0.08，效果很好。
沿主线探测时，如果在有效测程内（不包括供电不足）出现信号衰减，则应考虑可能是由于三通或多通处引起的信号分流。此时应在信号衰减处做圆周探测，找出各方向的分支，再用交会法探测出多通点。注意：应先确定可能存在的支线，再依次探出支线；多通点通常是管线变经径点，由于信号衰减较快，主机应分别挪至支线处探测。
4.4 非金属管线的探测
非金属管线材质主要有PE管、PVC管、砼管等，涉及给水、排水、燃气、热力等多种管道，由于感应法其基本的工作原理是“电磁感应”。所以对非金属管道是不能探测的。此次工程中对非金属管线的探测我们采用了：
1）示踪法，对于有出入口的非金属管道多采用此法，将能发射电磁信号的示踪探头或导线送入非金属管道（沟）内，在地面用接收机接收探头或导线发出的电磁信号，从而确定地下非金属管线的走向和埋深；
2）机械法，即通过钎探或直按开挖调查，对于复杂管线，当探查条件不好，无法查明管线敷设状况时，采用直接开挖调查或钎探是最直接最有效的方法。
4.5 用感应法探测串线错误的实例
（1）片区内贵环花园小区煤气管线探测，其管线分布如图2所示；
用感应法探测煤气管A线，在探测时不知自来水B管线的存在，当探测A’抽水缸时，煤气下折1.0m，自来水较浅，煤气管异常串到水管上，形成错误的连接，A，A’， A4-A6，正确的连线为A，A’，A1，A2-A6，后发现水闸井B2.对其充电测出自来水管，再由A6充电又测出煤气管的准确位置。错误的原因是在A’处，Bl和A4处相距仅0.3m.它们形成组合异常，没有能分开而造成错误。
（2）用感应法探测间距0.3m两管时，该两管形成组合异常，造成错误连线及漏线。测区内管线分布如图3所示，探测目标管线为煤气低压线。在探测前不知有煤气中压线存在，用感应法就由低压一直测到终点C，A、B为中间支线。后经用B、A两上露头点充电校核，得知A、B间没有任何关系，B线是与煤气中压相连，用感应法将煤气中压，煤气低压两条线误探成一组异常，造成两条管线探成一条管线的错误。
5 对片区内管线探测的一些体会
5.1 管线探测的难点
笔者认为综合来说管线探测有三个难点：
①并行管线的探测；②多通及相交管线的探测；③非金属管线的探测。
5.2 实际探测工作中应注意点
在探测复杂管线时.用“直读法”在仪器中指示的深度不准，在同一点上用不同的方法（直接法、感应法）可得不同的深度值。因此，我们只能把这种直读出的深度称为“视深度”.它实际上不是被測管线的埋深.要得管线埋深必须对视深度进行校正。
在地面进行水平分量测量时，先要对整条异常曲线进行分析判断，确定其是属单管线异常还是多根管线的组合异常。而不是简单地以某几个点为依据，在判断出异常种类后.再用适当的工作方法来有效地解决问题.千万不能马虎。
5.3 如何提高探测精度
①探测人员必须有一定的探测基础知识和工作经验。②探测人员必须有一定的管线专业知识.方可处理管线专业中的一些结构。构件等方面探测不能处理的问题。③资料的收集很重要，常能起到事半功倍的效果。④在探测过程中，应随时采用不同的探测方法进行校核，以防止因组合异常造成的错误结论。
6 结语
由于管线探测是一种经验性很强的工作，在探测方法和信号的识别上必须经过长时间的探索和实践，才能更好地解决探测过程中出现的各种问题。展望地下管线探测技术的发展，在管径和断点的探测方面还需进一步完善；抗干扰性仍需提高。
参考文献
[1] 孟武.浅谈城市小区地下综合管线探测[J].北京测绘，1998（1）：29-32.
[2] 刘忠新，范士杰.地下管线探测技术的论述及应用[J].城市勘测，2004（4）：35-42.
城市地下管线探测方法 篇3
地下管线作为城市基础建设的重要组成部分, 担负着城市的信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃等功能, 是发挥城市功能、确保社会经济和城市健康、协调和可持续发展的重要基础和保障, 被喻为城市赖以生存和发展的“生命线”。城市地下管线工程建设历史悠久, 不同时期建设的地下管线工程共同为城市运行服务, 期间由于管线工程建设的相互干扰、管线的超期服务和自身的健康状况, 在管线自身破损、渗漏或管线周边不良地质条件作用、多次施工扰动、不合理回填施工等因素的综合作用和影响下, 在管线周边形成诸如地下空洞、疏松区、富水区等影响其安全状态的病害隐患[1], 导致其变形、破损, 进而发展地面塌陷等突发公共事件, 严重影响管线工程的安全和健康状况, 进而影响城市运营安全、人民的正常生活以及城市化的社会政治形象。
目前, 探地雷达法是最常用于探测城市地下管线周边病害的方法, 其具有方便快捷、精度高等优势, 也具有探测深度不足、易受干扰的不足。在城市地下管线周边病害探测中, 应采取合理的工作方法、采集参数、处理方式和识别技术, 从探地雷达数据中剔除干扰信号, 识别病害异常进行工程解释, 并研究其风险, 剔除相应处置措施[2]。
本文以北京市勘察设计研究院有限公司 (以下简称“我公司”) 承担的2013年城市地下管线综合检测项目02包———东四环 (四惠桥至东风北桥) 和湖光中街 (以下简称“检测项目”) 为例, 从探测方法的选择、探测的工作流程、工作方式以及地下病害的风险评估与处置等方面, 对探测过程中的关键问题进行探讨。
2 探测方法的选择
2.1 探测方法适宜性分析
基于地下病害 (空洞、疏松和富水等) 的地球物理场特征, 适用于地下病害探测的方法有许多种, 例如探地雷达法、地震方法 (折射波法、反射波法、面波法等) 、直流电法、电磁法等。选择合理有效的检测技术和工作方法, 决定着城市道路地下病害体检测的成果质量。方法的选择不仅仅要考虑到探测理论的有效性, 还要根据城市的复杂探测环境, 兼顾工作方式的适用性以及在城市中的各种工作限制, 例如要求不损伤道路、不阻碍交通、不扰民等。表1所示为各方法对比分析结果[3]。
综合考虑各物探方法的优势和局限性, 目前最为适用的仍旧是探地雷达法, 应以探地雷达法为主, 辅以其他方法进行复测或验证。
2.2 探地雷达法原理
探地雷达方法是一种电磁波反射法, 通过往地下发送一定频率的电磁波, 接收地下目标的反射电磁波信号, 形成类似于地震单点反射的连续记录剖面, 如图1所示。探地雷达探测的基础, 是要求地下目标物具备足够的介电差异 (以相对介电常数和电导率为主要参数) [4,5]。
2.3 城市干扰因素分析
城市环境较复杂, 干扰源较多, 探地雷达在城市环境中进行探测时, 受到的影响因素较多, 我公司系统总结了城市探测中典型干扰源, 将其分为3大类、12小类[6] (见图2) ;部分干扰会在雷达剖面上形成类似病害异常的信号, 给解释工作带来了很大的干扰, 所以必须尽可能查明探测场区的干扰源。
3 工作方法与流程
本检测项目的目的是对规定范围内全部地下管线的周边土体病害情况进行检测, 对检测出的土体病害位置及范围进行确定, 并评定风险等级。主要包含以下内容:
1) 确定规定范围内地下管线周边5.0m深度范围内土体疏松区域、富水区域和空洞位置及范围;
2) 查明除路灯及交通信号灯以外的埋置深度小于规范要求的管线种类及位置;
3) 对其他异常情况进行检测。
本检测项目拟解决的问题可分为两类:一是通过管线探测、调查的方法查明除路灯及交通信号灯以外的埋置深度小于规范要求的管线种类和空间分布;二是检测管线周边土体病害情况, 查明是否存在影响管线安全的土体疏松区域、富水区域和空洞位置及范围, 评价其对管线工程运营安全的影响。
针对上述两类问题, 本检测项目的整体工作思路为:首先在对已有管线资料详细分析的基础上进行管线补充调查和探测, 查明检测区域的地下管线的空间分布状况, 并据此确定除路灯及交通信号灯以外的埋深不满足规范要求的管线种类以及分布情况;然后采用以探地雷达技术为主, 其他物探、钻探方法为辅检测管线周边各种异常体的发育及分布, 同时对上述埋深不满足规范要求的管线区域进行重点检测, 查明是否存在土体密实度变化异常以及管线工程的自身安全状况等, 最终进行地下管线周边各类病害体的风险分析和评价。
为保证本检测项目综合检测工作的顺利实施, 特制定了本检测项目地下管线综合检测工作流程, 具体见图3。
4 基于探地雷达技术的地下病害工程解释
目前, 关于管线周边病害的分类以及探地雷达解释没有统一的标准和方法, 根据我公司近年来对类似问题的科研攻关和工程经验, 并结合本工程各类病害发育特征及其对管线工程安全的影响, 将影响地下管线安全运营的管线周边病害主要分为三大类:空洞、疏松及富水异常, 其中根据各类病害的特征再细分为小类。根据探地雷达波的传播机制和波谱特征, 建立了基于振幅、波组形态、相位、频谱等指标的识别方法及工程解释流程 (见图4) 。
对本检测项目中采集到的探地雷达数据, 通过数据处理, 并结合管线调查及探测资料、工程地质资料、周边环境调查资料等对管线周边病害体的探地雷达信息处理和工程解释, 共探测到地下病害22处, 其中:空洞3处、严重疏松1处、中等疏松6处、轻微疏松11处、一般富水1处。
对空洞和严重疏松等严重病害区域采用钻探进行验证, 通过标贯、钻孔岩芯回填欠缺等方法验证了上述确定的空洞和严重疏松病害体的存在, 经分析评价建议相关单位对严重病害体尽快进行处置, 并赋予实施。
5 病害体发展趋势
地下病害体的规模和属性是动态发展的, 为监控探测的地下病害体动态发展情况, 在本工程探测结束后一年内每季度对探测的地下病害体进行探地雷达复测和道路路面巡查工作。复测结果表明, 查明的地下病害体没有发展成严重风险病害, 并对动态发展的病害体及时采取了相应控制措施, 在本年度范围内该探测区域内没有发生因地下病害引发的管线和道路地面塌陷突发事故, 有效的控制了突发事件的风险, 同时也验证了探测成果的准确性和结论的合理性, 建立的地下病害风险分级标准和结论是有效的, 有效指导地下病害风险管控工作。
6 结论
在城市地下管线周边病害探测工作中, 目前最常用的技术是探地雷达法, 由于城市探测环境的复杂性和干扰源的多样性, 应根据场地具体环境和探测目的制定合理的工作方法, 在数据解释中应注意各类干扰源的信号异常特征, 有效识别真异常, 正确合理解释相应的地下病害体属性并评价其风险分级, 据此采取相应的防控措施, 可以有效预防因地下病害体引发地下管线和地面塌陷等突发事件风险。
摘要：地下管线是城市赖以生存和发展的“生命线”, 其周边发育的地下病害严重威胁其运营安全。论文以北京市2013年的地下管线综合检测项目为例, 阐述采用探地雷达技术探测地下管线周边病害的有效性、工作流程、干扰源和病害体的识别及工程解释等关键问题。
关键词：探地雷达探测,地下管线,地下病害
参考文献
[1]陈昌彦, 肖敏, 贾辉, 等.城市道路地下病害成因及基于综合探测的工程分类探讨[J].测绘通报, 2013 (增刊) :5-9.
[2]苏兆锋, 陈昌彦, 贾辉, 等.探地雷达探测城市地下管线周边病害的几个要点分析[J].办公自动化, 2014增刊, (21) :140-143.
[3]贾辉, 陈昌彦, 孙增伟, 等.城市道路地下空洞探测技术研究现状及发展[J].岩土工程技术, 2012, 2 (6) :277-281.
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[5]曾昭发, 刘四新, 冯晅, 等.探地雷达原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2010.
城市地下管线危机 篇4
管线事故每年损失450亿
“城市道路开挖一米的费用不低于1.4万元。”江西省南昌市市政公用事业局设施处处长江东全对市政设施成本核算了然于胸，“但是，城市道路挖掘修复的费用是根据不同路段、不同路面情况和不同配套设施的情况来分别计算的”。
按照《江西省城市道路挖掘修复费用标准》规定，道路施工导致需要开挖损坏部分设施收费是：沥青路面每平米410元；普通人行道板每平米108元；路沿石每米96元；直径500毫米以下的排水管每米1152元；单位排水管网接入城市管网直径500毫米以下的每处8000元……
“如果主干道标准路段全部封闭开挖，带有雨水井和单位排水管网的道路施工，每米需要的成本大约是2.8万元；一般情况下，标准路段是半封闭开挖的，留一半交通通道，那么开挖一米城市道路需要的公用设施成本接近1.4万元。也就是说，按低标准保守估计，城市道路每开挖1米，城市规划额外的费用就多了1.4万元”。
根据《2005年城市建设统计公报》， 2005年末，全国拥有城市道路24.7万公里、道路面积39.2亿平方米。在这24.7万公里的城市道路中，如果有1％曾经“开膛剖肚”，那么全国就有2470公里道路曾经开挖，最直接的就是市政修补费用开支增加3458万元。
实际上，还有更多的耗费是算不清的，包括施工污染、安全隐患、交通堵塞、汽车油耗、行人误工误时费用以及由此产生的情绪烦躁引发的工作效率低下等等，简直难以估量。
2006年上半年，南京市仅施工单位直接损坏的自来水管线就达178处，其中挖断500毫米口径以上的主干管就有18处。自来水管破漏之处，往往水如泉涌，抢修持续数小时，大量自来水白白流失。粗略统计，南京因此每年有300多万方的水被浪费，价值人民币700多万元。
国家建设部城市建设司水务处处长曹燕进说：“发达国家的自来水漏水率大约在5％～6％之间，而我国规定不能超过12%，实际却高达20％。2005年我国由于供水管网漏失率而损失的自来水接近100亿立方米，已经高于南水北调中线的输水量。”
中国城市规划协会地下管线专业委员会秘书长洪立波指出，“全国大约有70%的城市地下管线没有基础性城建档案资料，地下管线家底不清的现状普遍存在……据不完全统计，全国每年因施工而引发的管线事故所造成的直接经济损失达50亿元，间接经济损失达400亿元。”
推广综合管廊是大难题
“综合管廊是解决地下管线问题的发展方向。”中国人民解放军理工大学教授、地下空间中心主任陈志龙认为，通过在地下空间建设综合管廊，能够把所有的地下管线集中到一个空间里面。这样，不仅能够提高地下管线的应用效率，而且检修方便。
但洪立波认为，地下管廊投入巨大，建成后租金昂贵，入住率不理想，难以普遍推广。
“国外一样有翻挖马路铺设管道的时候！”面对巨大的经济损失，建设部城建司市政处处长刘贺明多少有些不服气。他告诉《小康》，目前城市管道建设，第一是规划问题，第二是经济问题。“目前，建设管沟（廊）的做法比较流行，但是，实际开展起来比较难办，因为管沟（廊）一次性投资太大，同时要把所有的管道集中一起安置，在法律上也没有相应的规定，所以，这个模式没有确立起来。”
杭州城站广场1058米地下管廊于1999年12月竣工建成，总造价为890万元，另外需要设备共计600多万元。而上海浦东新区1994年底建成的国内第一条规模较大、距离较长的地下管廊，其费用，包括设备在内每米近1.6万元。
在建中的北京中关村西区地下管廊项目实际建筑面积180万平方米，其中地上建筑120万平方米，地下60万平方米，分为综合环廊部分和空间开发部分。项目总投资约180亿元人民币，平均每平方米造价也高达1万元。
此外，在具体操作中，尽管我国1997年就颁布了《地下空间管理规定》，可地下空间建设单位仍然不按定等深层施工，结果造成同城不同区域地下空间因深度不一，难以形成统一的地下交通网络和市政管道系统。同时，由于各自为政，地下设施信息不共享，后开发的单位在施工时有可能遭遇既有的地下设施而放弃整个工程方案。对此，洪立波称地下空间违规建筑为“地雷”。
苏州工业园区的示范意义
难道中国的城市地下管道建设真的只有无可奈何？
洪立波对中国与新加坡联合开发的苏州工业园基础设施建设表示首肯：“苏州模式是管线规划完后，施工、竣工，动态管理、资料管理都在管线所掌控，搞一条龙服务。”
工业园办公室副主任姚文蕾告诉《小康》，园区开发之初，中新双方就互派专家借鉴新加坡和国际先进城市规划建设经验，共同编制完成了富有前瞻性和科学性的总体发展规划，其中就包括地下管线的规划。
工业园坚持“先规划后建设，先地下后地上”的开发建设原则，借鉴新加坡“需求未到，基础设施先行”的做法，适度超前建设重要的基础设施。经过10年的开发，园区基础设施建设初具规模。实现了道路、电力、电信、给水、污水、燃气、雨水、供热、有线电视开通，中新合作区内的基础设施基本完备。
姚文蕾表示，园区的建设在具体的操作中，部分基础设施如燃气、给水、污水和供热等采用政府指导、市场运作的方式进行。这些基础设施项目有专业公司承担建设任务，根据招商和发展的需要，园区管委会制定每年的建设项目，由各专业公司按专业分解确定相应的管网建设计划，并自筹资金配合道路的建设同时进行。各源厂（污水处理厂、自来水厂、供热厂等）的建设也在政府的指导下提前安排，各专业公司适度超前建设，确保供应。建设过程中的质量监督，资金调配也由各专业公司自行负责，建成后由各专业公司分别进行管理。
市场运作模式的建立，缓解了基础设施建设的资金压力，加强了专业公司的责任感，减少了建设与运行管理之间的矛盾，避免了以前建设完成后移交管理模式产生的种种扯皮现象，极大地调动了各专业公司的积极性。
为了减少专业公司管网的渗漏，提高管网的安全性，事先对给水、污水、燃气管网的管材进行了筛选，提高了管材的质量。同时不断收集有关新材料资料，在一定范围内试用，成熟后再应用于中心（管线管理所），以方便客户。同时要求各专业公司深入一线，想用户之所想，上门为用户现场解决困难，尽可能为用户提供连续不断的服务。”
管线沉疴何时能解
可惜，在苏州工业园区做好的事情，在全国普遍没有做到位。
“管线管理应该从部门管理中剥离，成立专门机构加以管理。”在中国地下管线专家委员会副主任江贻芳看来，很大一部分原因在于目前国家对管线问题的重视程度依然不够。
《小康》调查，关于管线建设与使用等有关问题，目前尚无相应法规。管线的产权问题、投资主体问题、资金来源问题，谁来管理，是租用还是购买，按照什么标准规范，建设部也探讨了几年。可是，讨论的最终结果还是不了而了。
城市地下管线管理缺乏法律法规依据。由于现阶段只有相关部委及地方政府制定的有关城市地下管线管理的政策规定，没有法律效力，并且尚不完备，这就造成城市政府相关部门对地下管线管理方面的职责不明，没有建立地下管线有效管理的社会机制。
与国外发达国家相比，我们在地下管线法规建设方面的差距尤为明显。西欧国家在管道规划、施工、共用管廊建设等方面都有着严格的法律规定。如德国、英国因管线维护更新而开挖道路，就有严格法律规定和审批手续，规定每次开挖不得超过25米或30米，且不得扰民。
地下管线探测精度分析及运用方法 篇5
随着数字地球、数字中国、数字城市的建设, 作为我们信息产业的基础数据之一, 城市地下管网的现状资料, 随着当今地理信息系统 (GIS) 的发展, 越来越受到人们的关注。为使工程的规划设计、施工更具科学性, 对现有地下管线工程进行有效的管理, 就更加迫切地需要得到现势的、准确的地下管线竣工资料, 作为科学、有效地进行城市管理、统一规划的依据。集测绘领域多项技术如GPS技术、地下管线探测技术、内外业一体化野外数据采集、数据存储、数据更新与管理信息系统正在形成, 并且将在测绘领域形成今后发展的一个新亮点。
1 地下管线探测精度分析
地下管线探测包含两个主要工作内容:
1) 地下管线特征点 (起、终、转点、分支、变径、变坡点等) 用物理方法进行探查, 将地下特征点的平面位置标示到地表并探求特征点至地表的距离 (即埋深) ;
2) 对标定在地表的地下特征点进行坐标和高程测量, 同时调查管线的种类、管径、材质等管线属性, 下面主要对管线物理探查和测量的精度进行分析。
1.1 地下管线点探查精度分析
地下管线点探查通常使用地下管线探查仪来进行, 使用75R/T (美国产) 和RD400 (英国产) 两种型号的仪器, 其标称精度见表1。
仪器的标称精度是在理想条件下在测试场获得的探查精度, 探查环境地表层为高点阻, 没有其他管线干扰。但实际上管线埋设的环境大多比较复杂, 如地表介质不同引起的导电性不一, 多种管线平行、交叉的相互干扰, 道路两旁的铁栏、人行道的高压线等等的干扰, 使得正常磁场畸变, 探查的精度大受损失。环境的影响使得人们难以用一适当的公式来评定地下管线探查的误差大小, 通常的做法是用最大误差限差来保证探查精度。根据以往一些城市地下管线开挖验证的数据表明, 埋深最大误差一般在10%h左右。地下管线探查的误差包括仪器本身的误差、埋深及环境因素引起的误差。国家行业标准《城市地下管线探测技术规程》规定:地下管线隐蔽点探查平面位置限差δts=0.1h, 埋深限差δts=0.15h (h为地下管线中心埋深, cm, 当h<100 cm时则以100 cm代入计算) 。
1.2 地下管线点测量精度分析
设全站仪安置于O点, 测量P点, 则P点的三维坐标增量为:
其中, S为所测倾斜斜距;Z为垂直直角;A为方位角;K为大气折光系数;R为地球曲率半径;I为仪器高;L为觇标高。由此推得P点相对于起算点的三维坐标误差为:
对于具有竖轴补偿的全站仪MA=MZ=Mβ, 将上式中平面误差部分合并:
其中, MS为测距中误差, 可由仪器标称精度推算;M
管线点测量使用的仪器是SET5F (5″, 5 mm+3 ppm) 全站仪或与之同精度的经纬仪配合测距仪, 管线点测量距离一般均可控制在150 m以内。
管线测量通常沿城市道路进行, 测量时测线的垂直角一般不超过5°, 现设Z=10°, 测距S=150 m, 测边中误差MS=±5 mm, 测角中误差Mβ=±7.0″, 地球曲率半径取6 371 km, MI=ML, 则式 (3) 中求得ΔMXY=±7.08 mm, ΔMH=±5.82 mm。
由此可见, 对于使用 (5″, 5+3 ppm) 这一等级的测量仪器来测定不超过150 m的管线点, 测量精度很容易达到《城市地下管线探测技术规程》的要求, 即:管线点测量坐标中误差 (相对于邻近的解析控制点) 不得超过±5 cm, 高程中误差 (相对于邻近高程控制点) 不得超过±3 cm。
1.3 探查测量误差综合分析
综上所述, 可知地下管线点最终定位误差包括探查中误差M探和测量中误差M测。探查的误差在管线探查误差中是主要误差, 而测量误差是次要误差, 影响较小。要提高探测精度关键在于提高探查的精度, 在某一个具体地段, 由于局部地区地球物理条件复杂, 探查的精度无法不受损失, 所以就具体工程而言, 施工开挖应特别小心, 尽可能做到在远离管线点的位置施工, 另外还必须了解管线的管径、材质、种类等有关属性, 确保施工安全。
2 做好小区管线的测量工作
2.1 充分收集现有资料
充分收集现有管线的资料是搞好小区管线竣工测量的关键。对这些信息要充分利用, 尽量避免毫无目的的盲探。既节约时间, 又提高效率。
2.2 选择合适的物探方法
要根据管线的不同种类, 铺设情况, 周边的环境确定不同的探测方式和探测仪器。由于探测仪器的性能和类型不同, 以及现场条件的千变万化, 作业者的技术水平等诸多因素的影响, 在实地探测过程中会遇到各种各样的具体问题, 需要作业人员应用自己的专业知识及经验加以解决。
2.3 分析影响物探效果的主要因素
1) 由于探测仪器本身存在的某种不足, 物探前需要进行探测仪一致性对比试验, 以确定该仪器的改正系数。2) 由于直埋管线的土质情况不同, 对管线的探测精度有一定的影响, 需要进行一定数量的开挖验证, 或在能准确定深的位置进行探测验证, 以确定是否需加埋深和平面位置的改正系数。根据同行多年的经验, 细密的潮湿土质探测效果较好, 干燥的砂质土层探测效果较差, 积水区和含铁量较高的土层探测效果最差。3) 由于探测仪器探测效果受管道埋深的影响较大, 尤其是应用感应法探测时, 深埋管线能接收到的信号很弱, 探测效果一般不太理想。此时需要不断改变探测方式, 如改变发射机的摆放姿势。4) 由于管线的材质和导电性能不同, 对管线的探测效果有直接影响。5) 小区管线中经常遇到并行管线的情况。由于小区管线具有排列相对密集, 种类各异的特点, 所以探测这类管线的主要干扰是相邻管线的影响, 在探测中有时只能判断出大致有几条管线, 但无法准确和有效地确定其位置和埋深, 此时应根据情况, 采用不同的方法来确定平行管线的平面和埋深。6) 小区管线中还会遇到管线上下重叠的情况。对于金属管道的重叠, 当用电磁法探测时, 由于重叠管线间的相互干扰, 观测异常为上下管道的异常叠加, 用电磁法可对其进行精确定位, 而在定深上误差较大。但是重叠管线不可能总是重叠, 一般可在分叉处分别定深, 推算出重叠管道的深度。7) 地下管线探测的测深精度受以下因素的影响:管线埋深与管径的比值;接受机是否偏离管线上方;探测点距离交叉点的距离等外界条件的影响, 因而在跟踪、定位探测过程中随时注意测深, 并剔出异常深度值, 取其中数作为某一段的深度值, 特别注意不在管线交叉点附近探测。8) 管线内有无介质, 对探测效果影响很大。如金属管内没有水等介质流动, 探测效果很差, 电缆中没有电流通过, 探测效果也较差。
所以在地下管线探测过程中, 探测效果受诸多因素的影响, 在管线探测前, 首先要考虑准确性、避免出现粗差, 然后考虑选用合适的物探方法, 才能取得较好的探测效果。
3 结语
城市地下管线测量对城市建设意义十分重大, 城市地下管线测量难度较大, 但只要针对主要问题采取针对性措施, 仍然可以把工作做好。为使城市地下管线测量工作搞得更好, 除了进一步完善有关法规之外, 还要加强技术装备和测绘队伍的建设, 尽可能采用先进的仪器、新的技术、新工艺、新理论。
参考文献
[1]CJJ 61-2003/J 271-2003, 城市地下管线探测技术规程[S].
[2]CJJ 8-99, 城市测量规范[S].
城市地下管线探测方法 篇6
1 管线探测的研究背景
金属材质和非金属材质是当前常用的地下管线材料。目前, 我国地下管线探测领域普遍使用的探知管线在土壤中的分布的方法有预埋检测带法、示踪电磁法、探地雷达和面波法等。一般情况下, 技术人员会采用一定的方法和仪器设备测量, 以获得地下管线的位置信息。由于非金属管线自身的导电性能相对较弱, 因此, 采用常规的地下管线探测仪难以精确探测非金属管线。地质雷达和金属管线探测仪是国内地下管线探测领域进行探测工作的主要设备。
2 地下管线定位探测技术的常用方法
2.1 直接测量法
直接测量法的工作原理较为简单, 具体流程为:将发射机的一端与待测的金属管线相连, 另一端接地或连接到金属管线的触点上, 主要用于接收地下金属管线的信号, 从而探测相关通信交接箱电力变电箱等设备在金属管线周围产生的交变电磁场。该方法的优点为发射信号较强、定位准确、深度测试精度高、受周围相邻管线的干扰较小等, 缺点为在裸露点较少的区域无法直接测量。
2.2 示踪电磁法
该方法的探测原理为:将用于发射电磁信号的探头或导线送入非金属管道内部, 从而通过导线或探头发出的电磁感应信号确定地线管线的位置。由于管线会受到埋深、信号衰竭等因素的影响, 导致测量精度较低。因此, 该方法具有较大的局限性, 不适合广泛应用。
2.3 感应测量法
该方法的探测原理为:地下金属管线在磁场的作用下, 其周围会产生感应电流, 进而在管线周围产生二次磁场。此时, 可在地面上探测到二次电磁异场, 从而确定地下管线的深度和空间分布情况。该方法本身具有一定的局限性, 即会受到场地条件等的限制, 因此, 其在实际工作中的使用较少。
3 采用电磁法定位管线的原理
目前, 在我国城市现代化建设的进程中, 金属材料是大部分管线的制作材料, 但仍有少量管线采用了非金属材料。采用电磁法探测地下管线的基础为金属材料本身具有的特性。具体探测流程为:可根据相关设备探测到的固定频率的交变感应电流得出地下管线的位置及分布情况。
4 管线探测仪的定位方法及其探测误差
4.1 极小值法
采用该方法可测量电磁场垂直方向的分量。采用管线探测仪探测时, 根据相关的基本原理, 垂直分量在管线的正上方一般为0, 即极小值点。通过探测得到的极小值, 可得到管线的具体分布情况。由于垂直分量会受到附近导线异常干扰或垂直地面干扰, 因此, 在实际应用中, 极小值法常与其他方法配合使用, 从而提升探测效果。
4.2 直读法
在实际探测过程中, 直读法主要用于管线定深探测工作。该方法的具体原理为:基于固定管线仪的测量结果和相邻线圈电磁场的梯度分布情况, 并在接收机中设置相应的按钮后, 通过指针表头可直接读出地下管线的位置。该方法的操作简单, 测量之前需要测试修正系数, 从而提高深度校正的精度。
5 结束语
随着我国经济的飞速发展和地下探测技术的逐步完善, 城市三维地下管线的定位和埋深技术得到了快速发展。在城市管线的定位探测工作中, 常遇到较为复杂的管线排布等情况。因此, 在城市地下管线的探测过程中, 应运用先进的仪器设备和科学、有效的测量方法, 并有效结合现场调查的具体方式, 这对城市三维地下管线定位和埋深探测精确度的提升有较大的意义。
摘要：随着城市现代化的发展以及地下空间技术的逐步成熟, 城市三维地下管线的定位和埋深探测技术的应用得到了人们更深层次的关注。因此, 分析了管线探测的研究背景, 介绍了直接测量法、感应测量法、示踪电磁法三种常用的地下管线定位探测技术, 并阐述了采用电磁法进行相关管线定位和探测的基本原理。
关键词：地下管线,探测仪器,管线探测,发射机
参考文献
[1]刘自力, 栗苹, 闫晓鹏.地雷等效金属质量的低频电磁感应测量法[J].北京理工大学学报, 2008 (07) .
[2]李学军.我国城市地下管线信息化发展与展望[J].城市勘测, 2009 (01) .
[3]张正禄, 司少先, 李学军, 等.地下管线探测和管网信息系统[M].北京:测绘出版社, 2007.
绍兴市地下给水管线的探测方法 篇7
1 地下管线探测技术要求
地下管线探查前, 应在探查区上进行方法试验, 确定该种方法技术和仪器设备的有效性、精度和有关工作参数。每天作业前后, 应检查仪器的电池电压。探查点应为管线的节点 (90°弯头、45°弯头、三通、四通、及每隔50米左右距离的直线) , 当管线弯曲时, 在弯曲部位应至少定3个点, 如弯曲范围较大且不规则时应视情况增加探查点数量, 测定这些特征点的位置及埋深。
2 地下管线探查
2.1 地下管线概况及地球物理特征
地下管道概况。绍兴市地下管道大部分为铸铁、球墨铸铁、钢管, 镀锌管、不锈钢复合管等金属管道, 少部分为非金属水泥管道。管道分布于城区道路下, 埋深一般为0.3m-2.5m。
地球物理特征。测区位于市区内, 交通拥挤, 工业游散电流及其它随机干扰较大, 地下管线多分布于沥青、水泥路面下及路两边的人行道方路面下, 管线埋设复杂, 分布密集;市区内地下介质电性不均匀且变化大, 地电条件复杂, 给管线探查带来一定困难。结合探测仪器及多方查找资料, 方能达到预期效果。
总之, 管道与周围介质存在明显的物性差异, 具备用物探方法施工的前提条件。
2.2 管线探查
管线探查。随着管线探查技术的发展, 管线探测技术方法较多, 常用方法有:电磁法、机械法等。根据管道的特点, 对隐蔽的地下管线均采用物探方法进行探测, 特殊地段辅以其它方法手段。
电磁法:电磁法探测地下管线是以地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础。根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律, 从而达到寻找地下金属管线或解决其它地质问题的目的, 电磁法的激发形式有以下几种:
a.直连法:发射机将电磁信号直接传入管道, 信号沿管道形成磁场, 由接收机在地面上获取该信号。将管线仪的发射机信号线直连到管道明显点上, 垂直管道方向布设地线, 使之通过大地形成良好的回路, 开机后观察电流值达到8mA以上, 信号稳定, 开起接收机并使发、接收机工作频率一致, 接收机沿管线方向做垂直切割扫描, 读取信号强度最大值或最小值确定管线平面位置, 将接收机原地旋转180°, 两次所探结果误差小于3cm, 取平均值, 若两次所探结果大于3cm小于6cm再进行重复探测, 结果满足误差小于3cm为止。
b.感应法:由发射机将信号通过管道上方介质传入管道形成磁场。在盲探、已经知道大概管线位置或者是直连法续追踪信号不足时, 延长追踪时使用此法。
将发射机发射方向对准接收机, 距离8-15m, 操作者同步同向缓慢平移发、接收机, 对探查区域进行纵横扫描, 接收机发现信号后, 即对其追踪, 直至发现明显点或确定与已知管线合理连接, 来确定管线属性。将所有的未知信号探明后, 对给水管线开展工作, 方法:将发射机放在给水管道上方地面上, 发射方向与管道走向一致, 调节频率、发射强度, 即可探查, 后面工作与直连法相同。
机械法:主要用于管线探查中的已知点及验证其它方法的精确度及准确度。
管线探查
管线探查遵循以下原则:从已知到未知、从简单到复杂, 方法有效、快捷、轻便;相对复杂条件下, 根据复杂程度宜采用综合方法。地下管线探查前, 在探查区或邻近的已知管线上进行方法试验, 确定该种方法技术和仪器设备的有效性、精度和有关参数。不同类型的地下管线、不同地球物理条件的地区, 应分别进行方法试验。方法试验贯穿于整个探查过程中。
a.方法试验
在施工前, 针对地理条件、地段环境、管线分布、管材类型等条件, 确定该方法和仪器的有效性和精度, 选择最佳工作方法, 合适的工作频率, 最佳收发距, 确定该方法和仪器测深的修正方法和修改系数, 以提高工作效率和探查成果精度。
由电磁场理论可知, 发射低频电磁波衰减较慢, 传播距离远, 对周围管线感应小, 在连续导电的金属管线上效果较好。发射高频电磁波衰减快, 传播距离近, 穿透能力强, 在连续性不好的金属管线上探测效果较好。由于市内各种电信、电缆、无线电台等形成比较复杂的电磁波干扰区, 且各种金属管线相互影响, 在其周围存在着不同频率不同强度的电磁场, 为了克服种种干扰以保证质量。
b.金属管道的探查
金属管道, 大部具有良好的导电性, 所以在外界干扰较小的地段, 其异常值较容易在背景值中区分出来。探测方法宜采用主动源法的直接法、夹钳法、感应法以及相应的其它探测技术方法, 如:压线法、旁测感应法等;被动源法的工频法、甚低频法。
c.针对具体条件采用相应探查方法
d.复杂管线点探查
市区内个别地段由于地电环境变化复杂, 地下管线纵横交叉, 工业游散电流及空中高压电线形成干扰磁场等, 使得管线异常难以分辨, 从而形成疑难管线点。
(1) 向直接参与敷设管线的人员了解管线情况, 分析、研究调绘图, 摸清其分布再进行探测;
(2) 采用感应法时, 考虑与目标管线的电磁场有效性能, 使发射机天线与目标管线相垂直并与干扰管线相平行, 就能突出目标管线信号, 压制干扰管线信号;
(3) 采用感应法时, 考虑与目标管线的电磁场性能, 根据发射机的原理, 发射机天线离目标管线越近, 则目标管线的信号传播的越强越远, 因此, 要尽可能缩短发射机与目标管线的距离, 比如, 在地面最低处放发射机, 甚至是其它管井内, 只要该管线走向与目标管线不同即可;
(4) 采用直连法时, 有时信号还是不够强, 如果条件允许, 有两个出露点的话, 则可以对此两个出露点采用双端充电法, 则这两个出露点之间的信号会增强很多;
(5) 采用直连法时, 考虑增强其地电性能, 有些管线在晴天时, 尤其是夏天, 其地电性能不好, 则可以在雨天过后, 或者直接对插入地面的接地棒浇水, 可有效增强其地电性能, 进行探测;
(6) 如果条件允许的话, 在硬质路面可采用打样洞探测, 其它路面可采用钎探探测;
(7) 对于管段接头为高阻体的管道, 由于管道管段对接的上述处理方式, 或年久锈蚀, 使接头变为高阻体, 电导通性较差, 电磁信号衰减较快, 管线异常信噪比降低, 在地面难以分辨, 造成本是连续的整条管线, 而探测结果为时断时连, 常规管线探测难以取得较好的效果。由于金属管道对高频电磁波具有强烈的反射作用及其铁磁性, 采用大功率、较高频率管线仪探测亦能取得较好的效果。
(8) 对于平行管道, 如果管道本身以及与其它市政管线之间都存在管线平行问题, 首针对平行类型进行方法试验, 确定定位、定深修正系数等, 探测平行管道的技术方法有:旁测感应法、压线法及电磁波法等;
(9) 对于管径较大的管道探测技术方法常采用:电磁感应法、直连法;
(10) 对于埋深较大的管道, 其探测方法常采用功率 (或磁矩) 大、频率低的电磁感应法;总之, 复杂管道探测应根据其专业特点, 采用综合技术方法进行, 如果现行技术方法都不适用时, 可采用开挖方法。现场条件不允许开挖或钎探时, 应将问题及时记录;水平定位及测深
摘要：本文主要介绍绍兴市地下给水管线探测的基本方法, 地下管线普查是一个系统工作, 包括地下管线探测、明显点调查、管标设置、测量与GIS信息录入, GIS动态更新。
关键词：管线普查,探测
参考文献
城市地下管线探测方法 篇8
本文将以探地雷达在城市地下燃气管线探测中的应用, 说明双通道双频天线阵探地雷达可以有效解决地下隐蔽工程上的许多疑难问题, 并总结了相关经验和应用效果。
1 探地雷达的工作原理及工作方式
探地雷达由地面上发射天线将高频带短脉冲形式的高频电磁波送入地下, 高频电磁波遇到存在电性差异的地下地层或目标体反射后返回地面, 由接收天线接收。高频电磁波在传播时, 其路径、电磁场强度与波形将随着所通过的介质的电性及几何形态而变化, 故通过对时域波形的采集、处理与分析, 就可确定地下界面或地质体的空间位置及结构。
探地雷达通常以脉冲反射波的波形记录。波形的正负峰分别以黑白表示, 或者以灰谐或彩色表示, 这样同相轴或等灰线、等色线即可形象地表征出地下反射面或目标体。在波形图上各测点均以测线的铅垂反向记录波形, 构成雷达剖面。根据雷达剖面图 (GPR图) 便可判断地下不明障碍物。探地雷达电磁波在地下介质中的传播遵循波动方程理论。探地雷达探测效果主观上则取决于地下目标体与周围介质的电磁性质差异 (主要是电导率、磁导率和电常数) 、目标体的深度与介质对电磁波的吸收作用、目标体的大小、几何形态、干扰波的类型、强度及特点等因素。
以意大利IDS公司生产的“Detecto D u o双通双频管线探地雷达”为例, 该仪器的特点是内部集成了两种不同频率天线 (250MHz和700MHz) 和采用先进的天线阵技术。它通过现场一次剖面探测可以同时获取反映深部 (250MHz天线) 和浅部 (700MHz天线) 各自一张GPR剖面图, 在其提高探测速度的同时也大大增加了探测到管线概率和探测结果的准确率。
2 探地雷达探测数据的解释
探地雷达探测数据的解释包括数据处理和图像解释两项内容。由于地下介质相当于一个复杂的滤波器, 介质对电磁波的不同吸收以及介质的不均匀性, 使得脉冲电磁波到达接收天线时, 波振幅减小, 波形产生较大的变化, 因此, 必须对接收信号进行适当的处理, 以改善数据资料, 为资料的解释提供更清晰的GPR图像。
探地雷达的正演规律在很大程度上帮助我们识别异常和进行图像解释提供依据。对于地下管状目的体的探测, 其反射波形规律如下。
(1) 地下管线的反射瞬时曲线在几何形态上呈现双曲线; (2) 电磁波在介质中的传播速度越快, 抛物线 (双曲线) 的曲率越小 (3) 随着深度的增加, 抛物线的曲率随之减小; (4) 在传播速度、深度及目标体材质都一样的情况下, 抛物线的顶部会随着目标尺寸的增大而变宽。故此在解释GPR图像时要给以特别注意; (5) 抛物线顶点对着管线中心位置; (6) 由于受电磁波的传播规律和记录方式等因素影响, 地下管线在GPR图像上有偏移问题存在; (7) 有时也可以利用反射波的相位来识别管线的性质, 这是因为电磁波的相位是取决于媒质阻抗分界面的性质; (8) 地下管线赋存在回填或不密实的松土介质时, GPR图像呈现杂乱无章, 目标体的反射波往往被掩盖, 变得模糊, 定位和定深不准确; (9) 在有邻近管线 (电力、通讯沟道) 时, 异常不够清晰, 解释时提请注意, 或用金属管线仪将邻近金属管线排除尔后再进行资料分析, 做出正确判断。
3 探地雷达在地下燃气管线探测中的应用
近几年, 通过应用意大利生产的“Detector Duo型”探地雷达从事了地下燃气管线探测工作, 在球墨铸铁、PE材质燃气管等的探测方面获取了丰富的探地雷达数据资料, 积累了一定的经验, 同时也取得了较好的应用效果。
3.1 球墨铸铁燃气管线探测
城市地下管线属隐蔽工程, 为了施工和地下管网普查需要, 往往要对其进行准确定位、定深。通常金属管线采用地下管线探测仪寻找, 但对深部的大口径或导电性连续性差的金属管, 如球墨铸铁管就难以取得较好探测效果而多采用探地雷达进行探测。由于金属管线的介电常数与周围介质明显不同, 所以当电磁波反射到地下管道表面时, 将产生较强的反射, 通过对在地面上接收到的反射波同轴几何形态、回波振幅及波形等特征的对比分析, 便能确定地下金属管线的空间位置。在某市一立交桥西侧, 因地下燃气管道改造施工需要, 我们采用了“Detector Duo型”探地雷达, 准确地探测到φ400 mm, 埋深1.1m的球墨铸铁燃气管道的位置和埋深。
3.2 P E材质燃气管线探测
由于管线仪无法探测非金属管线, 因而应用探地雷达进行探测非金属管道才成为可能。影响探地雷达探测效果的主要物性参数是介电常数和电导率。PE管与周围介质存在着一定的物性差异, PE管必定会产生一定强度的反射波;经实践证明, 的确取得较好探测效果。现仅以某市某路段为例做以探测效果的说明, 从GPR图像中可以看出, φ160mm、埋深1.25m的地下PE燃气管道的探测效果十分理想, 经开挖验证, 定位、定深均准确。
3.3 自来水管与P E燃气管线探测与区分
在应用探地雷达探测某市某路段PE燃气管线剖面测量时, 在其GPR图像中呈现两个较为明显的抛物特征异常。
为了解释和识别异常管线类别, 应用日本富士PL-960管线探测仪进行探测, 结果发现, 右边异常电磁感应法未有显示, 而另一异常则有, 再经继续追踪, 该异常是给水管线;则另一异常为PE燃气管线, 达到了异常识别和区分的目标。
4 结语
探地雷达在地下管线尤其是非金属管线探测中具有目前还未有其它方法取代的一种有力探测技术, 随着微电子技术的飞速发展, 探地雷达硬件不断改进, 软件的开发与创新, 定会将这一技术推向更高、更新发展阶段。但笔者认为企盼探地雷达解释图谱总之难以实现, 只有依靠广大从事这行的同仁们, 总结经验, 广泛技术交流, 以便更快提高和发展我国的这一行业水平。
参考文献
[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社, 1994.12ISBN7-116-01771-2.
[2]刘传正.地质灾害勘查指南[M].北京:地质出版社.
城市地下管线探测方法 篇9
1) 供水管线:包括生活供水管线、绿化供水管线、消防供水管线和工业供水管线;
2) 排水管线:包括生活污水管线、雨水排泄管线和工业废水管线;
3) 燃气管线:包括天然气管线、煤气管线和液化石油气管线;
4) 供暖管线:最常见的即为城市热力公司供暖管线, 也包括一些电厂或者小区局部供暖管线;
5) 通信管线:包括地下光缆管线、有线电视管线、固定电话线及特殊军用通讯管线等;
6) 电力管线:包括一般生活用电电缆、工业生产用电电缆和输配电电缆等;
7) 工业管道:在石油、煤炭和化工企业较多的城市非常常见, 如工业输气管线、工厂用液体燃料管线、工厂排废排渣管线和工厂用化工原料管线等。随着城市规模的扩大和城市经济的发展, 每年需要在城市的地下布设各种各样的管线。
1 城市地下管线测绘现状和存在问题
早期人们对城市地下管线探测的需求不强, 且当时的探测技术和仪器都比较落后, 一般采取的手段是向管线的权属单位收集施工资料, 然后采取开井或者试挖少量测洞的方法。随着经济的发展和城市规模的扩大, 现在城市地下管线呈现出多元性、复杂性、隐蔽性、系统性和动态性的特征。城市地下管线管理的问题逐渐凸显出来, 主要有:
1) 由于城市地下管线的布设资料存在缺漏和偏差造成地下施工中时常损坏地下管线, 造成停水、停气、停电或者通讯中断等事故;
2) 由于缺乏城市地下管线的资料, 施工中不得不中途改变施工方案;
3) 城市地下管线的资料来源复杂且统计比较模糊, 对城市发展规划和地下管线施工造成不利影响。因此, 现在人们越来越重视城市地下管线的探测、测量和测绘。
2 城市地下管线探测
随着城市基础设施不断地发展和完善, 城市地下管线趋向多元化和复杂化, 城市地下管线的探测通常需要使用特殊的方法和借助专业的仪器。城市地下管线探测的平面位置限差为±0.1h (h为中心管距, 单位为cm) , 埋深限差为±0.15h。目前常用的方法有:
1) 对于有露出点的金属管线可以采用直接测量法, 连接方式分为单端连接、双端连接和远接地单端连接。直接测量法的测量精度高, 但要求必须有露出点。
2) 对于直径小的电缆、电信和燃气等金属管线适用夹钳法, 夹钳法是通过探测仪的夹钳将电磁信号加载到被测管线上进行追踪定位。
3) 对于露出点少或者无露出的地下金属管线可采用电磁感应法。电磁感应法是利用发射机产生电磁场, 通过测量金属管线感应所产生的二次电磁场可得到管线的位置和走向。
4) 对于排水管线、塑料管线和地下人防管线等非金属管线的探测可采用地质雷达法。地质雷达法是利用探地雷达对被测地点进行横断面扫描, 通过对扫描图像进行识别和分析得到管线的埋深和位置。
5) 对于埋深较深和人员无法进入的非金属管道可采用示踪法。示踪法是将能发射电磁信号的探头放入管线内, 不断改变探头位置再在地面上对探头进行追踪从而达到类似探测金属管线的目的。
6) 有条件的地方可以采用地震波法。地震波法是通过分析人工振源产生的地震波在底下的传播规律得到管线的埋深和位置的。可分别分析地下管线与周围介质之间的波阻差异和波面波速差异。
7) 对于供暖管线和水管漏水点可采用红外辐射法。红外辐射法测量原理是利用管道及其填充物与周围介质的热特性差异来确定的。
3 城市地下管线测绘
3.1 城市地下管线的测量
地下管线的位置、埋深、材质、性质和走向探测完成后需要对管线进行相关测量。测量内容一般包括:
1) 需要对管线点相对应的地面标志进行平面位置和高程的联测;
2) 对管线点的高程与坐标进行计算;
3) 对相关地面附属设施和其带状地形进行测量;
4) 汇制测量成果表。地下管线平面位置的控制测量一般采用导线串联法、极坐标法、静态G PS和动态PTK等测量方法, 测量的平面位置限差为±5cm , 埋深限差为±3cm 。地下管线的高程一般还要与水准仪进行联测, 也可以采用全站仪同时测量高程与坐标, 需分别进行垂直角和水平角两次测量。因为城市的地下管线一般都是沿道路方向进行布设的, 因此测量的控制导线也应沿道路进行布设。地面附属设施和其带状地形的测量可采用EPSW等电子平板进行全数字地形测量。控制测量结束后, 对采集的测量数据要及时进行处理和计算, 并进行绘图和编制说明的工作。
3.2 城市地下管线图的编绘
测量完成后需将测量得到的数据通过绘图软件进行编绘。传统的测绘手段也比较落后, 一般需要人工现场测量其三维坐标然后需要人工在室内进行管线图的绘制。现在一般使用专业的绘图软件, 测绘的图上误差要求小于±0.5m m 。城市地下管线图编绘的主要工作内容包括确定比例尺、导入地形图、绘制管线图、标注编辑管线信息和输出成果。城市地下管线编绘的要求为:
1) 保证编绘的分幅、坐标、比例和高程要与城市基本地形图一致;
2) 编绘的管线图纸应清晰明了、误差小于±0.5m m 、数据标注准确、当出现压盖时应尽量清晰;
3) 编绘的各管线的标注和颜色应符合规程规定, 做到简明清晰。最后, 需将测绘信息录入地理信息系统 (G IS) , 方便施工人员随时调用, 对城市的地下管线实现数字化、三维化和动态化管理。
4 结束语
城市地下管线对城市的正常运行有着巨大的作用, 而对其落后的管理手段已经难以满足城市高速发展的要求, 加强对城市的地下管线进行测绘是目前城市管理亟待解决的问题之一。本文对城市地下管线的探测和测绘技术方法进行了总结和探究, 以期帮助人们对城市地下管线的探测和测绘技术有所了解。
参考文献
[1]朱春晓.城市地下管线的测绘及数据管理[J].东北测绘, 2003.
[2]王学海.城市地下管线探测的高新技术应用[J].测绘工程, 2004.
[3]梁金华.城市地下管线测绘一体化技术探究[J].工程技术, 2012.