城市管理中地下管線探測分析

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摘要：地下管線探測技術(shù)，在城市快速發(fā)展的過程中，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以重慶合川天然氣管線普查工程為例，說明地下管線探測的原理和方法，管線點(diǎn)測量的方法和精度要求。最后生成的地下管線數(shù)據(jù)庫，能為城市管理提供方便的數(shù)據(jù)參照平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：地下管線；管線探測；管線點(diǎn)；數(shù)據(jù)庫

1概述

隨著城市快速發(fā)展，因地下管線管理不到位出現(xiàn)的事故時(shí)有發(fā)生，為全面查清城市地下管線的空間分布和屬性情況[1]，國發(fā)〔2014〕27號(hào)文件中已經(jīng)明確指出，全面啟動(dòng)城市地下管線普查，建立城市地下管線信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地下管線的綜合管理與規(guī)劃。本文以重慶合川區(qū)天然氣管線的普查為例，介紹管線探測的原理與方法，管線數(shù)據(jù)庫的建立過程，說明地下管線探測在城市管理中的應(yīng)用。

2地下管線探測的方法和原理

地下管線探測的基本原理是根據(jù)探測地下管線與其周圍介質(zhì)明顯的地球物理性差異而判斷出地下管線的位置。可選擇的探測方法包括：電磁法、電磁波法、直流電法、地震波法等。其中電磁法是管線探測工程中最常用和精度較高的方法，電磁法原理是將一交變電磁信號(hào)施加于地下的金屬管線，金屬管線與大地之間構(gòu)成回路，由于金屬管線的集流效應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)交變線電流，用儀器在地面檢測這個(gè)線電流產(chǎn)生的交變電磁信號(hào)，從而確定地下管線的空間位置。對(duì)于非金屬管道和疑難問題的探測則采用電磁波法。

3工程實(shí)例

近年來，重慶合川的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展取得了全面飛躍,作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的天然氣管線,對(duì)于城市建設(shè)和日常管理的重要性亦愈來愈凸現(xiàn)出來。為了全面查明重慶合川天燃?xì)夤芫€空間分布和屬性情況，建立具有權(quán)威性、現(xiàn)勢性的管線數(shù)據(jù)庫,將管線信息以數(shù)字的形式進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)、管理、分析、查詢、輸出、更新，建立公共數(shù)據(jù)交換服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)天燃?xì)夤芫€數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理，對(duì)整個(gè)轄區(qū)內(nèi)的天燃?xì)夤芫€進(jìn)行了探測。

3.1探測方法和儀器的選擇

通過現(xiàn)場踏勘，測區(qū)內(nèi)天燃?xì)夤芫€敷設(shè)的管材為鋼管和PE管兩種。對(duì)明顯的地下管線的管線點(diǎn)位置采用實(shí)地開井量測的方法，管徑采用毫米為單位，同時(shí)實(shí)地確認(rèn)附屬物編號(hào)及所在道路名稱。對(duì)隱蔽地下管線探查，根據(jù)不同的材質(zhì)，不同的地球物理?xiàng)l件來探查。考慮到天燃?xì)夤芫€是導(dǎo)電性能良好的鋼管，采用電磁法探查，PE管線主要由甲方派人到現(xiàn)場指認(rèn)來確定管線位置。探測儀器選擇的是日本富士（地探）生產(chǎn)的PL-960型金屬管線探測儀和英國雷迪公司生產(chǎn)的RD8000型管線探測儀。其中PL-960型儀器的定位精度為1.2m±2cm，深度精度為1.2m±5%；RD8000采用電磁法探測地下管線具有準(zhǔn)確性高、速度快、操作簡單的特點(diǎn)。

3.2天然氣管線地下的探查

天然氣管線地下探查內(nèi)容包括管線平面位置、材質(zhì)、管徑、埋深、附屬物名稱、附屬物編號(hào)、道路名稱等。

3.2.1管線點(diǎn)平面位置測定

管線點(diǎn)平面位置的測定是對(duì)地下管線進(jìn)行搜索，精確測定地下管線在地面投影的位置。為了保證不漏測管線，在地下管線未知區(qū)域，采用被動(dòng)源法進(jìn)行網(wǎng)格狀掃描搜索，用以查找淺埋的金屬管道；對(duì)深埋管線采用主動(dòng)源法搜索，利用主動(dòng)源法進(jìn)行搜索時(shí)，采用了平行搜索法和圓形搜索法。采用掃描搜索的方法確定管線的條數(shù)和大致位置，然后進(jìn)行管線的追蹤探查。采用現(xiàn)況調(diào)繪、實(shí)地調(diào)查及搜索等方法，判斷出管線大致位置和走向的基礎(chǔ)上，利用管線探測儀發(fā)射機(jī)在已知點(diǎn)位上施加信號(hào)，用接收機(jī)追蹤探查，以確定管線特征點(diǎn)的位置，最終精確測定管線的平面位置。

3.2.2管線點(diǎn)埋深測定

利用管線探測儀確定管線埋深，采用百分比法，即利用垂直管線走向剖面測得的管線磁場異常曲線峰值兩側(cè)某一百分比值處兩點(diǎn)之間的距離與管線埋深之間的關(guān)系，來確定地下管線埋深的方法。測定時(shí)，用極大值法定位，保持接收機(jī)的垂直狀態(tài)，沿垂直管線方向向兩側(cè)移動(dòng)，直到幅值降為定位點(diǎn)處，量測兩點(diǎn)之間的距離即為地下管線的中心埋深。

3.2.3管線點(diǎn)設(shè)置

管線特征點(diǎn)按其在地面投影的實(shí)際位置定點(diǎn)；當(dāng)管線彎曲時(shí)，至少在圓弧起訖點(diǎn)和中點(diǎn)上設(shè)置管線點(diǎn)，當(dāng)圓弧較大時(shí)，適當(dāng)增設(shè)了管線點(diǎn)，保證了準(zhǔn)確表述管線的彎曲特征；當(dāng)管線立體交叉，出現(xiàn)相交矛盾時(shí)，在管線交叉點(diǎn)附近加密了管線點(diǎn)，保證了管線空間相互位置的正確；同時(shí)管線點(diǎn)間距基本控制在75m內(nèi)，建筑物壓蓋管線致使人員不能通行或過江管線除外。

3.2.4管線點(diǎn)編號(hào)和標(biāo)志

管線點(diǎn)編號(hào)方法：對(duì)管線特征點(diǎn)（包括拐點(diǎn)、彎頭、三通、變徑點(diǎn)等）及管線附屬設(shè)施（各種閥井、調(diào)壓箱等）的外業(yè)編號(hào)采用探測臺(tái)組號(hào)+“TR”+管線點(diǎn)自然順序號(hào)表示。實(shí)地標(biāo)注方法：經(jīng)探查精確定位后的管線特征點(diǎn)及附屬設(shè)施，在實(shí)地用紅油漆做“”字標(biāo)記。點(diǎn)號(hào)和點(diǎn)位易于丟失時(shí)，采用刻“+”字標(biāo)記，無法刻“+”字做標(biāo)記的地方用鐵釘或木樁做標(biāo)記，并在附近明顯的地方標(biāo)注其點(diǎn)號(hào)。無法做標(biāo)記和點(diǎn)號(hào)的地方用栓點(diǎn)的方法標(biāo)明方向和靶距。

3.3管線點(diǎn)測量及精度要求

3.3.1地下管線測量精度要求

對(duì)于平面測量中點(diǎn)位的位置誤差Ms設(shè)定為±5cm（相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)）；對(duì)于高程測量中點(diǎn)位的誤差Mh設(shè)定為±3cm（相對(duì)于鄰近高程控制點(diǎn)）。

3.3.2管線點(diǎn)測量

管線探測點(diǎn)的坐標(biāo)、高程測量，使用全站儀采用極坐標(biāo)法施測坐標(biāo)，三角高程法同步施測測量高程。水平角和垂直角觀測各半測回，用跟蹤法一次讀數(shù)測量距離。測距長度一般不超過150m，角度讀至1″，距離讀至cm，儀器高、覘標(biāo)高量至mm。儀器對(duì)中偏差不應(yīng)大于2mm。按管線探測組實(shí)地編號(hào)記錄探測點(diǎn)點(diǎn)號(hào)，并與外業(yè)草圖、探測記錄本點(diǎn)號(hào)一致。各相臨測站應(yīng)測量重合點(diǎn)檢查，每站檢查點(diǎn)一般少于2點(diǎn)。重合點(diǎn)坐標(biāo)差計(jì)算的點(diǎn)位誤差：平面中誤差±5cm；高程中誤差±3cm。

3.4數(shù)據(jù)建庫

重慶合川天燃?xì)夤芫€探測工程共探測管線點(diǎn)19155個(gè)，探測天然氣管線總長度為138.047公里,其中PE管線探測13.772公里，PE管線測量及帶狀地形圖測繪110.785公里,鋼制管線探測13.490公里,鋼制管線帶狀地形圖測繪（60米帶寬）86.923公里。為了方便對(duì)探測的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和查詢，需要建立管線探測信息的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的建立過程如下：3.4.1基礎(chǔ)資料整理工程中基礎(chǔ)資料的種類、檢查方法及糾正措施如下表1。3.4.2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的制作根據(jù)《重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)城市燃?xì)夤芫€勘測數(shù)據(jù)成果技術(shù)要求》；對(duì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的要求，制作的原型數(shù)據(jù)庫見表2。3.4.3數(shù)據(jù)錄入在VisualFoxpro6.0軟件中，將外業(yè)探查獲取的管線屬性數(shù)據(jù)手工錄入到物探數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行100%校對(duì)檢查，無誤后形成管線探查屬性數(shù)據(jù)庫；在VisualFoxpro6.0軟件中，將外業(yè)測量采集的管線空間屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到測量數(shù)據(jù)庫中，手工錄入外業(yè)點(diǎn)號(hào)，并進(jìn)行100%校對(duì)檢查，無誤后利用控制數(shù)據(jù)庫計(jì)算形成管線空間屬性數(shù)據(jù)庫。3.4.4數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換利用《GDInfo管線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)》把探查屬性數(shù)據(jù)庫和管線空間屬性數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成符合《重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)城市燃?xì)夤芫€勘測數(shù)據(jù)成果技術(shù)要求》的EXCELXLS格式的點(diǎn)表、線表格式，具體部分結(jié)構(gòu)分別見表3，表4。

3.5管線成果表

地下管線成果表在管線成果數(shù)據(jù)庫檢查無誤后，以管線成果數(shù)據(jù)庫為依據(jù)轉(zhuǎn)換為EXCELXLS格式的成果表。地下管線成果表內(nèi)容包括：圖幅編號(hào)、物探點(diǎn)號(hào)、連接點(diǎn)號(hào)、特征點(diǎn)、附屬物名稱、平面坐標(biāo)、高程、埋深、井深、管徑或斷面尺寸、材質(zhì)、壓力、調(diào)壓箱編號(hào)、埋設(shè)方式、道路名稱、備注。生成的地下管線數(shù)據(jù)庫可以方便用戶進(jìn)行查詢使用。

4結(jié)論

管線探測技術(shù)在日益發(fā)展的城市建設(shè)中有廣闊的應(yīng)用前景，地下管線數(shù)據(jù)庫的建立，對(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測地下管線，促進(jìn)城市信息化發(fā)展提供了方便的數(shù)據(jù)查詢平臺(tái)。隨著地下工程的不斷發(fā)展，城市地下管線數(shù)據(jù)庫的建設(shè)越來越重要。結(jié)合測量手段、不同品牌的管線探測儀、以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，在地下管線探測的綜合應(yīng)用方面，需要人們不斷的總結(jié)和改進(jìn)，來促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)發(fā)展。

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作者：趙飛燕1 雷江2 單位：1、楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2、保定金迪地下管線探測工程有限公司