非开挖封闭管线探测技术的应用

赵天库

摘 要：进行非开挖封闭管线的探测技术应用，当前在建筑施工领域属于一个重要的课题，也是一个具有较多难点的课题。在进行施工管线的探测过程中，采用非开挖技术需要实施精细化管理，并且结合新技术新手段予以探索。本文根据实际案例，工程对于某施工管线铺设中采用非开挖技术应用情况进行论证，从拉管施工管线探测顶管施工管线测量等方面，阐述了进行非开挖施工管线探测的技术手段。

关键词：非开挖；封闭管线；探测技术

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）11-0118-02

经过实际案例工程分析，当前采用数字化数据库的更新维护方式，提升了非开挖施工管线的探测精度，进行地下管线非开挖施工技术始于上世纪，这一技术自实施以来，无论是在道路铁路河流等施工中，均具有效率高、经济性强的优势。

1 非开挖封闭管线探测技术概述

非开挖施工管线探测中往往采用非金属材质的仪器，在不能进行施工地点准确定位的情况下进行探测，这种探测技术对于交通几乎没有影响。而且非开挖管线施工工艺大部分与地面连接较少、噪声低、环境影响小、埋深较大的排水干管和通信管廊等使用顶管管线，而拉管施工则常用于道路交叉口以及其他交通拥挤路段等。在进行该施工技术的运行过程中，相对传统的探测方法，具有更加准确定位、定深的优势。因此对于非开发施工管线探测技术的应用，随着非开发施工工艺的广泛使用，又加入了数据库的建设，因此进行数据的更新，维护效率也更高。在进行地下管线数据更新维护过程中，尤其是地下管线改造项目，常见有交通拥堵、排水不畅等问题[1]。

对于城市建设者来说，这些问题都长期困扰着施工建设的顺利开展。因此，在管径大于等于100厘米埋深的较大的施工过程中，尤其是在交通拥挤路段进行给水、电力、燃气的施工铺设，加大数据更新维护工作。对于提高工作效率，获得更大的经济效益，具有推动作用。

2 非开挖封闭管线探测技术应用

在某施工路段进行了非开挖管线的探测。从材料的选择上，首先进行了非金属管线的选择，这是由于采用普通金属管线进行探测，不能得到很好的探测结果。而采用非开挖管线的探测方法，例如运用探地雷达等技术，能够针对河道交错，水系发达的利地段。对于不同材质和管径的深层管线，例如顶管和拉管，利用雷达进行探测，能够满足复杂区域的探测要求，尤其是在淤泥层较厚和地下水位较高的地区，对于探测方法进行论证之后再确定探测方案，能够保障开挖路段数据的准确性。通过对该项目的深度了解，发现某些地下河管道内测量人员无法直接进入，信号衰减过大，对于前排金属管线探测效果不能达到理想状态，使用了先进的惯性陀螺仪定位方法，进行了非开挖管线探测，使用地面接收机在地面上接收信号，通过传导材质管线，将电磁信号加以加载[2]。如图1所示。

（1）隧道衬砌厚度检测。选S1R-20型地质雷达，方法为五侧线法。由于二村、初支以及围若间组成不同，有着差别很大的介电常数，可根据反射界面的形成判断。

混凝土裂缝检测：一般混凝土出现裂缝，反射波层面会形成中断，出现较明显的异型区，会形成一种纵向上波形变化，且反射波不规则与周围波形相异。

回归欠实检测：回歸欠实是严重威胁隧道质量的隐患，其在雷达图像往往出现杂乱的波形。由于反射振幅不稳定，相位差明显。

脱空区检测：脱空区作为常见病害，相对米说比较容易判断。探测中最初使用的仪器只能探测非金属管线，在金属管线或有钢筋网的管线中，发射探棒信号会被屏蔽，导致接收器接收不到发射探棒信号。

（2）在实际使用过程中，应对干扰信号较弱的条件，探测管道埋深6米以下误差在5cm左右，探测管道埋深8米时误差在30-50cm之间，探测管道埋深10米时误差在80-100cm之间。埋深大于10米以上需要更换长探棒进行作业，在遇到有强干扰环境下，埋深5米之内误差较小，埋深8米以上，误差在1厘米左右。经过实践，使用过程中，该仪器信号稳定，完全能满足作业需要。在金属探测仪和非金属探测仪相互运用的前提下，在非开挖管线内进行是中线的穿入，超过四米埋深的深埋管线，使用非开挖管线进行施工，在非开挖管线内又穿入了探测仪和导向仪等。

使用这种探测方法进行信号的探测和传送以及接收，对是中线夹层信号，使用金属探测仪，确定管线位置，这种方法能够得到管线两端的精确位置，惯性陀螺仪，可以不需要进行地面标定就实现对轨迹的确定。在管位的确认上获得了很好的效果，尤其是人员无法直接到达的地段，获得的数据精度非常高，能够直接测定管为坐标[3]。

3 非开挖密闭探测技术实施中的要点分析

3.1 隧道病害的预测和检测

在病害的预测方面，主要在施工之前，针对隧道建设地的基础预测，包括一系列自然灾害病害的检测。即隧道前方是否存在断层、节理裂隙或者是岩溶突水。因而可以在施工前采取预防措施，制定相应的施工计划。掌握返回波形特征，正确判断病害原因。一方面，含水层面振幅反射较强，则滤掉大部分高频电磁波，只留下低频电磁波，并且可见脉冲周期明显变长。这是掌子面前为小断层涌水层。另一方面，断层界面电磁波反射强烈，高频部分衰减快，波幅逐渐增强即出现了断层破碎带。完成的隧道需要经定期健康诊断。将检测结果做分析报告，有助于维护隧道的健康运营，或者即使提出病害整改措施，保障其安全性。

3.2 完成井上-井下的顶管测量

对于高层传递井下导线测量均采用了先进的方法，针对曲线顶管施工管道，在管道内部进行了相应的流水线的标高，全程测量中，使用了布设了管内定向导线测量方法，在管径较大的部分进行了顶管的测量，获得了管道的真实三维位置。采用顶管测量的方法，首先进行高程控制测量，运用三角高程进行了平面控制点，井上井下坐标投点和井下导线的测量。在进行管内高层的测量的时候，遇到起伏大和转弯的时候，将测点密度加以增加，测定中心和边线平面坐标[4]。见表1。

对于顶管测量按照平面和高层的不同工序进行了设置。实验中对于管段和结果的测量，采用了电力地下走廊线路的平面位置以及管线高层测量的方式，运用非开挖工艺，通过井上到井下平面和高程的传递，在高层的传递方式上，将采集的管线点作为导线点，通过个导线点的坐标，平面的位置和管线高层的设置，测量的数据经过平差计算之后，分别得到了如下结果，整个测量长度为980米，高程闭合差为50毫米，高程闭合差为60毫米。

3.3 根据城市地下管线探测技术规程

高程闭合差小于10N，管线测量采用的导线相对闭合差小于1：4000，通过这种方式满足了隐蔽管线点测量的精度要求。埋深线差小于0.15H拉管测量则采用示踪法以及导向仪结合的方法，在交通繁忙地段以及人员无法穿越的位置，使用了托于陀螺仪定位法，进行了拉管管线的三维测量，使用超级探棒，进入到非金属管道内，地下管线测量仪以及世宗颐等辅助设备进行了穿管，在地面上使用接收机将信号加以接收，定位定身的距离为五米。

3.4 导向仪的探测方法

在查明管道走向和深度之后，使用具有发射源的传感器，进行了接收器和传感器的配备，将传感器送入管道之内，使用接收器进行传感器深度和位置的追踪，查明管道的走向和深度。校准符合要求之后，投入相应的工作。惯性陀螺仪定位方法，使用牵引绳，将主机进行远端的拉动，沿着管线内部进行独立数据的采集，运用角动量守恒定律和惯性定律，使用惯性陀螺仪，进行测量，倒入专用计算机系统之后，保证数据的稳定性和有效性，而且不受电磁干扰，将测量主机在两个端点输入了系统的坐标值，两次往返路线运行速度均匀，主机将自动记录运行轨迹，并且储存，减少人为参与，同时不受地形限制，通过软件将管道中心轴线三维坐标加以计算，经过试验管段的数据结果分析发现，在进行定位定身的过程中，选择不同探测条件下，将燃气拉管作为实验对象进行测试比对，分别进行了陀螺仪导向以合适中以等探测方法的对比发现，对于管段进行测量[5]。

进行110米平地管线的拉管埋深测量的时候，运用了导向仪探测法和脱落于定位法结合的方式探测结果为埋深数据，分别包括了点号内的各种数值，在其他地面部分探测的结果也基本与实际情况相符。

使用示踪法进行探测，埋深的探测数值相对来说不稳定。根据拉管探测实验不同的探测方法获得的数据，具有一定的误差。但是要得到准确的定位和定身，就必须根据实际的探测条件而定。例如在非开挖管线技术运用过程中，针对地形的不同，将矿山法和管线仪进行扩展，使用先进的惯性陀螺仪进行实验之后，对比多种探测方法，对大口径顶管采用高层传递井下导线测量等方法结合，埋深超过四米的深埋管线，可以采用导向仪进行探测。而穿越河道的时候以及人员无法进行地面测量的时候，则可以使用超级探棒和探测仪结合的方法，启用顶管管线，进行管径较小的曲线顶管测探测的时候，需要相关部门后期协作，使用新型设备加以支撑。

4 结语

根据地形地物埋深，根据不同的管线探测技术，设定好不同的管线特色方法，才能提高拉管管线探测的精度。对非开挖管线埋设较多的地段，采用非金属管线和和非开挖管线结合的方式，针对管线埋设现状，多次进行精度分析，采用多种适合的测量方法，解决大部分非开挖施工管线的定位和定身问题。运用导向仪探测仪和超级探棒结合的方式，广泛应用在地下管线数据库日常数据更新维护中，能够为地下管线安全运行提供技术保障。

参考文献

[1] 姚燕明，叶荣华，潘永坚.工程钻探法在深埋非金属管线探测中的改进及应用[J].工程勘察，2018，46（11）：63-68.

[2] 蔡东健，甄宗坤.惯性定位仪在非开挖非封闭管线测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息，2016（11）：84-86，93.

[3] 孙海波.非开挖注浆加固工艺在沪嘉高速公路大修工程中的应用[J].建设监理，2018（6）：71-73.

[4] 重慶城建控股（集团）有限责任公司， 重庆建工集团股份有限公司.城市隧道钻凿铣机械组合非爆开挖工艺：中国，CN2017 11039123.6[P].2018-03-27.

[5] G.Lunardi，A.Belfiore，A.Selleri， et al.保持交通运营扩宽Montedomini隧道：Nazzano工法的演化[J].隧道建设（中英文），2018，38（3）：461-467.