管线普查成果在三维显示环境下撞管现象的调查和分析

2015-03-29李昌泽

测绘通报 2015年1期

李昌泽

(上海市测绘院浦东分院，上海200120)

一、引言

为满足规划、信息化建设的需要，准确掌握城市地下管线现状，合理开发和有效利用地下空间，提高城市基础设施的规划、建设和管理水平，笔者所在单位承接了浦东新区内环道路区域内地下管线普查项目的普查任务。现普查工作已经完成，在进行成果三维平台发布时，发现管线有相撞的情况，这与实际管线埋设情况不符合。现以02和03测区为研究对象，通过实地重复探测，确定管线的实际位置，分析撞管产生的原因，提出撞管处理的建议，并对以后的普查工作提出相关预防措施。

二、管线普查概况

02、03测区的普查范围为:罗山路—昌邑路—源深路—杨高中路—民生路—锦绣路—罗山路围成的环形区域，张杨路北侧为02测区，南侧为03测区，共涉及211幅1∶500标准分幅图，管线总长度889 km，约占内环区域内普查总工作量的34．2%。在本次撞管检查探测中，坚持以实地调查为主的原则，对02和03测区的所有撞管点现场进行了复核。

三、撞管调查流程

1．撞管现象描述

02和03测区总计发现撞管2189处，平均每公里撞管点数2．5个，按撞管种类分为6类:明显管线与明显管线、隐蔽管线与隐蔽管线、明显管线与隐蔽管线、线缆与明显管线、线缆与隐蔽管线、线缆与线缆。其中明显管线为雨水，污水管线;隐蔽管线为给水，燃气管线;线缆为信息类，电力类管线。

按撞管程度的大小分为4个等级:A(≤7．5 cm)、B(7．5～15 cm)、C(15～30 cm)、D(＞30 cm)。撞管统计情况见表1。

表1 撞管情况统计表

从撞管种类来看，撞管现象主要集中在明显管线与隐蔽管线、线缆与明显管线、线缆与隐蔽管线，分别占总撞管数的20．7%、21．1%、35．2%。

从撞管程度上来看，撞管现象主要集中在7．5～15 cm和15～30 cm两个区间，即B类撞管程度占35．4%，C类撞管程度占38．7%，此两类撞管程度占总数的73．9%，而撞管程度小于或等于7．5 cm的A类和大于30 cm的D类所占的比例分别为12．6%和13．3%。

从撞管分布上来看，在非路口处主要表现为支管与顺路主管发生相撞，而在道路路口处管线密集分布区域发生相撞较多。

2．外业调查工作

(1)调查工作的目的

针对普查成果中三维撞管的情况，经过分析讨论，以02和03测区为研究对象，对其出现的管线撞管点处进行实地复测，一方面对撞管点处普查成果进行校验，确保数据的准确性，排除因普查探测的偏差而产生的撞管;另一方面，通过外业复测及到排管施工现场调查，充分了解不同类型撞管管线的实际空间位置关系，找出产生撞管现象的原因，提出解决方案，为以后的普查工作提供相关指导意见。

(2)调查工作的过程

①外业复核

外业复核主要对两条相撞管线的交叉处分别进行探测，并对附近的探测点进行复核，根据探测结果判断管线的相对位置关系，进行外业记录。同时，到一些排管施工的现场进行调查，了解实际排管施工的具体情况，结合撞管问题，提出相应的解决方案。

在作业过程中，根据不同类型的撞管管线，采取不同的探测方法。信息、电力类管线(除电力井中的电缆)主要采用夹钳法探测，根据所夹管线在管块中的位置，进行平面位置及深度的修正;给水、燃气类管线主要采用直连法或感应法;雨水、污水类管线主要复查管线两端窨井管底深度及管径数据。

对于仍不能解决的且有导入口的部分管线，穿入铁丝用直连法探测或采用穿入示踪探头用导向仪尝试进行探测。

②排管施工现场调查

根据到施工现场进行调查，可以了解到雨水支管材质多为塑料的波纹管，而波纹管在施工中可以存在一定的起伏及变形;同时外业量测的管口为水泥砂浆涂抹，实际管口具有一定倾角缩在内部无法量测，与外业量测数据有一定差值;同时观察到新建道路排管施工时，雨水篦支管最后进行埋设，多在已完工顺路各类管线上方。

电力或信息管线在检修井内的横截面排列整齐，有一定的间隙，而在两井之间区域则没有间隙紧密排列，普查作业时在井内采集的管块尺寸要大于实际埋设时的管块尺寸，由检修井向外相当于存在变径点，此点在覆土后无法探测;在排管施工中，如遇其他管线需要避让，可将硬度较大的玻纤管等换成波纹软管绕过，甚至将原先管束散开平铺(如将4×3的改为6×2的)以避开管线。

根据信息排管的现场情况，发现两路管线在同一沟槽中紧密排列，至其中一检修井时，一路管线进井而另一路管线以圆滑渐变曲线绕过井室后，两路管线继续在同一沟槽中紧密排列向前共同敷设，且由于是多根管材套接，虽总体上看为直线段，实际埋设时存在弯曲及起伏。

(3)调查中遇到的难点

1)路口处管线相撞较多，在探测过程中，车流量较大，增加了定点、测深的难度;对车流量极大的路段(昌邑路、民生路、张杨路、罗山路等)，出于安全因素考虑，调整了作业时间，在夜间进行探测复核。

2)对撞管较严重的雨污水支管、信息预排管线采用穿铁丝直连法探测或穿入探头用导向仪探测，在管线中穿导向仪探头或铁丝时，由于不能确定其在管线中的具体空间位置，不好确定修正值，使探测结果产生了误差。

3)出于安全因素考虑，电力公司不允许下到电力井内使用夹钳法探测，而电力管块尺寸普遍较大，电缆排布较宽，使用感应法探测误差较大，不容易修正，很难确定管线的确切深度。

4)对于部分PVC、PE、PPR等非金属材质管线未能复核其位置埋深，仅复核了撞管点处与其相交有探测信号管线的位置埋深，初步判断其空间位置关系。

3．调查数据统计及分析

(1)撞管点数据统计

在确保安全的前提下，对有条件的撞管点进行了复核。复核时可明确的撞管点1206处，占总撞管数的55%，复核后仍未明确的撞管点983处，占总撞管数的45%。

(2)复核后仍未明确的撞管点

此类撞管点由于环境限制，不能明确管线的埋深，未记录撞管数据，主要分以下两类:

1)经探测仍不确定的撞管点(500余处)，此类撞管点位于管线极密集区域、管线紧凑平行分布区域、道路的围栏处，在撞管处无法准确定点测深。管线极密集区域多分布在路口处，管线无法精确区分;埋深较大管线造成的撞管点，由于深度大，感应信号很弱，受浅层管线信号干扰严重(如罗山路管径1000 cm的给水管线)。

2)不能进行有效探测的撞管点(300余处)，此类撞管点有的位于现阶段施工封闭区域(如浦东大道路段、部分杨高路段和南洋泾路段)，有的位于封闭围墙区域或高密绿化带内(如罗山路杨高路立交桥下绿地)，在这些区域内无法对目标管线连续追踪至相交处精确定点测深。

(3)复核时可明确的撞管点

复核时可明确的撞管点包含了明显管线与明显管线、隐蔽管线与隐蔽管线、明显管线与隐蔽管线、线缆与明显管线、线缆与隐蔽管线、线缆与线缆的各类管线。经复核后，在撞管点加探测点，管线完全分开，撞管问题彻底解决的有593处，占复核时可明确撞管点总数的49．2%，管线轻微碰撞(≤15 cm)但相交管线上下位置关系明确，可基本解决的有217处，占复核时可明确撞管点总数的18．0%，依然严重碰撞(＞15 cm)撞管问题无法处理的有396处，占复核时可明确撞管点总数的32．8%，见表2。

表2 撞管点复测后撞管情况统计表

4．普查成果分析

02、03测区管线普查结束后经过验收，其数据质量和地理精度均满足设计要求，在本次撞管外业核实中，复测了262处明显管线点，超差点6个，合格率为97．7%。同时对302个隐蔽点也进行了复测，超差点11个，合格率为96．4%，复测结果表明普查成果的数据质量是可靠的。

5．外业成果分析

综合以上调查数据，对02和03测区的撞管现象有了进一步的了解:①从复测的数据来看，撞管点附近的普查成果数据质量是可靠的;②经复测后，半数的撞管问题可以基本解决，但是仍有近一半的撞管点无法解决。

有半数的撞管问题仍不能解决说明普查成果还是有瑕疵的，但这些瑕疵是在规程允许范围内的，正是允许误差的客观存在，造成了一小部分的撞管，不能因为有误差存在而否定普查成果的可靠性;除此之外，受目前探测方法和技术的限制，部分撞管问题无法得到解决。

四、撞管原因分析

1．普查规范未完善

由于普查规范的局限，未能完全满足三维建模的需求，主要表现在如下两个方面:

1)普查规范中对于管线相交处是否必须定点、测深未予明确，管线探测密度不能满足三维建模的需求，不可避免发生撞管现象。

2)在外业采集管块尺寸时，为了保证安全，管块宽度、高度的尺寸均取相邻工作井内量测值的上限(即就大原则)，这也使部分信息和电力等管块的尺寸大于实际尺寸，在三维显示中造成部分撞管。

2．探测技术及施工环境的限制

现有的探测技术方法和仪器性能无法完全精确探明地下管线相近处的准确坐标和相对位置关系，无法达到在三维建模显示中完全避让的要求。

1)对于雨、污水管线，现阶段基本采用打开窨井用L型量具进行摸测，采集其管径、管底埋深等数据，结合流向判断其连接关系。而在实际施工作业中由于淤堵、井盖打不开或被掩埋、井室过大或过深等客观原因，会造成误差;主管道向道路两侧的支管在探测范围边所定非普点，其平面位置及深度误差更大。

2)此次普查工程执行《城市地下管线探测技术规程》(CJJ 61—2003)之精度要求，对于地下管线隐蔽点的水平位置限差:δts=±10%h，埋深限差:δth=±15%h。对于信号良好的金属材质管线，用管线仪采用极大值定位、70%法测深时，就可能产生10～15 cm的误差，而路口管线密集相交处间间隔极小，极易产生撞管现象。

3)在管线密集、位置非常接近时，探测目标管线时受到相邻管线伴生磁场的干扰;对于长度较短的预留管线、接口处使用橡胶密封圈的球磨铸铁管等管线，探测信号极其微弱;大口径管线由于趋肤效应，测深时不好判断是否为管线中心埋深值;这些情况都会造成探测误差进一步加大。

4)针对金属管线探测仪无法探明的PVC、PE、PPR等非金属材质管线，本文尝试了探地雷达等物探技术手段，但效果一般，不能连续有效地探明其走向埋深;为保证数据的完整性，其位置埋深等数据只能参照明显点及现场施工痕迹比对。

管线公司反馈的成果资料(只有平面位置，没有埋深)，采取内插的方式进入数据库，这样也造成了部分撞管现象。

5)对于有空管的信息及电力非开挖管线，本文采取在空管中穿入示踪探头用导向仪进行探测，由于拖拉管在施工过程中，管束会发生扭转和形变，在非开挖探测时无法确定探头所在空管在管束中具体位置，这样会产生较大误差，在非开挖管线的出地与入地段与浅部管线相交处产生撞管。

6)测区内道路车辆众多人流拥堵，给探测工作增加了许多干扰，难以保证长时间仔细地反复探测;部分管线位于施工区域或绿化密集区域，无法保证连续追踪;需定点测深处存在栅栏或车辆占压等原因，给探测工作增加了许多难度。

3．主观人为因素

由于探测者技术水平、经验方面的差异，外业探查、记录、收点、内业录入、建库等各道工序间的衔接及转换过程中的差错，虽经100%核对及项目组、分院两级质检，仍在复核中发现极少量的错误。

1)在对撞管处相关管线的窨井进行明显点复核时，检查发现超差点6个，数据进行改正后，由此原因产生的撞管问题得到了解决。

2)外业探测过程中，未按照要求连续追踪，漏定隐蔽探测点，不能准确地反映管线空间变化趋势。如在张杨路民生路口处，一路电信管块(两人孔井之间直线相连，未超过75 m)穿过给水阀门井发生撞管，但使用夹钳法复核时，探测信号显示其在平面位置上为具有一定弧度的圆滑渐变曲线，恰好让开给水阀门井，此类撞管问题本可以避免。