地下管线探测方法及测量质量控制研究

曹佃龙

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁沈阳）

前言

中国的地下管道探测技术起源于20 世纪80 年代，2017 年制定了新的法规《城市地下管线探测技术规程》（CJJ 61-2017），作为全国地下管道检测工作的技术依据。

地下管道材料主要为金属和非金属。在中国城市建设的早期，由于材料行业是统一的，大多数埋地地下管道都是金属[1-2]。此外，地下管道的成本更低，管道数据更少。本文针对地下管道探测的重点探测方法和质量控制进行研究，给出了具体的探测方案和探测技术选择以及质量评估的方法，为地下管道探测数据准确性和探测方法正确性提供了理论依据。

1 地下管线勘探技术要求

地下管道检测是空间定位和地下管道属性信息的全过程。地下管线勘探是指地下管线的勘探和测绘。地下管道的勘探包括管道显性和隐性部分的现场勘探。

1.1 地下管线勘探的一般规定

（1） 地下管线勘探是野外勘探和仪器勘探的结合。用于确定管道类型、直径、材料、规格、主梁、管块孔号、所有权单位、附件、结构等物体，绘制勘探工作草图，并在地表标记管道点[3]。

（2） 在管道明显区域进行现场测量，利用管道隐蔽点的仪器确定地面投影位置和管道深度。

（3） 为确保管道的连续性，应根据相同的管道类型检查已经受到损伤影响的管道。管道的特征点包括交叉点、连接点、转折点、材料变化点、直径变化点、程度变化点、起点和终点、支撑点、起点、入口点和管道辅助设备的中心。管道各点之间的距离不得超过75 m[4]。

1.2 地下管线勘探精度标准和要求

地下管道勘探应根据业主的需要和既定的选择标准进行分类。通用技术包括供水、排水（包括雨水、废水和雨水排水）、热能、电力（包括路灯）和通信。

（1） 地下管道试验的验收标准见表1。

表1 地下管线探测的取舍标准

（2） 地下管道的检测精度必须符合规范要求。地下管道的检测精度标准如下，其中h 为管道中心的埋深。

①地下管道中心埋深（m）h≤1，水平位置允差（cm）±10，埋深允差（m）±15。

②地下管道中心埋深（m）h＞1，水平位置允差（cm）±0.1 h，埋深允差（m）±0.15 h。

2 地下管线检查

2.1 地下管线检查内容

地下管道检查主要针对明显的管道点（包括接线盒、变压器、消火栓、舱口、阀门井、地下井、仪表井等辅助设备），并进行详细检查[5-6]。各种地下管线实地调查项目见表2。

表2 各种地下管线实地调查项目

2.2 地下管线测点

管道的明显点按以下要求进行选择：

（1） 各检查孔在油井中部设有配管点。如果油井中心与管道中心线之间的距离超过20 cm，则必须在油井中心和管道中心设置点。

（2） 测量排水管道内壁的宽度和高度，宽度至少为1 m，边线。如果排水管道的宽度大于或小于1 m，则应根据实际面积测量边界，并将其放入管道渠或深管道中。

（3） 如果明管道和暗管道中有管道入口和出口，则必须调整管道槽入口和出口处的管道槽边缘点（或出水口）。

2.3 测量地下管道时的深度

（1） 管道的断层深度应在管道的明显位置以米为单位测量，断层不应超过±5 cm。地下管道的埋深必须符合地下管道的类型和业主的要求。

（2） 管道点的埋深直接用钢尺测量。如果无法直接测量，应使用L 形直尺在地面上测量。L 形直尺的长轴必须垂直于地面。阅读时，你需要在地板上画一条水平线。水平线和L 形标尺长轴的交点是阅读的起点。

（3） 管道工程的高度由测量的管段、埋地管道、直埋连接、电力测量等确定。管道工程的高度通过水和热量测量方法测量，管道底部或管道渠底部的高度通过方形管道渠灌溉和电力测量方法测量。

3 某地下管线检测项目质量控制

3.1 测绘试验和方法

地下管道检测离不开检测仪器，检测结果的质量取决于方法和方法的统一。为了顺利开展控制工作，确保工作质量，并确保输入设备的效率、准确性和相关参数，有必要在正式运行前对将投入运行的六个管道检测器、检测方法和最佳传输距离进行仪器一致性测试。在测试中，结合勘探区的地质条件和管道敷设条件，对不同的管道材料采用了统一仪器的最佳定位和深度测量方法，以确保不同仪器测试结果的一致性。具体检测操作流程如图1 所示。

图1 地下管线检测质量控制流程

3.2 符合性试验

所有参与合规检查的工具和市场参与者都严格按照操作程序进行操作。管道的激励采用感应法，电缆的激励采用夹紧法。最大值法用于测量层的位置，70%用于测量深度。有两个密度测量点，包括供水点和通信点。根据程序对试验数据进行统计计算，结果如下。

仪器定位一致性中误差：

仪器定深一致性中误差：

管线定位限差：

管线定深限差：

注：hi确定管道点仪器的沉积深度与已知沉积深度之间的差值；si是管道点上的仪器，它检测平面位置和已知平面位置之间的差异；n 是检测值的数量；h 是管道点中心处沉积物的深度。

3.3 选择收发器之间的距离

3.3.1 最小发送和接收距离

发射器和接收器之间的最小距离通过使用不同的工作频率、发射功率和接收器放大来确定。测量表明，在不同的工作频率、发射功率和接收机增益下，发射机的最小接收距离是不同的。然而，无论所使用的工作频率、发射功率和接收机增益如何，接收信号的响应在距离发射机15 m 以内是稳定的，并且没有显著差异。因此，在此范围内，接收发射机的最小距离应为15 m。

3.3.2 最佳发送和接收距离

发射距离的选择取决于管道的地下模式、深度、材料和环境条件。根据测试数据，发射和接收距离应为15～30 m。

4 测量结果分析

4.1 检测内容

测试期间，最大定位误差为9 cm，最大深度误差为15 cm。所使用的六台仪器运行稳定，符合监管要求。在感应法中，初始距离应大于15 m，管道的具体检测如下。

4.1.1 检查金属管道

勘察区金属管道有自来水和热水，埋深一般在0.6～20 m 之间。可以获得良好的测试结果。然而，为了确保测试数据的准确性，管道检查应首先考虑连接方法，没有连接条件的管道可以是感应的。工作频率应为33 kHz 或65 kHz，发射器的输出功率应为50.75%，检测方法应为70%，但通常不直接读取。

4.1.2 电信和电力电缆的检测

勘察区内的通信和电力电缆（包括路灯）主要采用管块和套管敷设，部分小树枝直接埋地敷设。电信电缆有许多现场竖井和手动孔，可以使用终端激励信号。因此，这条管道的信号激励应该是一种固定的方法，对于一些无条件的段，应该是一个感应方法。

4.2 三阶段物探精度统计

研究区域内有521 个可见点，最大误差为8 cm，超标6 点，合格率为98.8%；共检查隐蔽点456 个，其中最大埋深误差22 cm，最大水平位置误差9 cm，最大超标误差9 cm、吞吐量98.02%；总共进行了66 次挖掘检查，其中最大深度误差为31 cm，最大水平位置误差为23 cm，最大深度误差5 cm。

4.3 测量精度的三阶段检查和评估

勘探完成后，应收集现场测量的管道点的数据，并测量其坐标和高度，以确定管道的位置和深度；地下管道结果数据的准确性取决于测量的准确性。收集的数据必须在三个级别进行检查，以最大限度地减少最终数据库中的错误。

4.4 三阶段测量和测试精度统计

生产区共有12 252 条管道，已对1 235 条管道进行了重新测量和检查。控制部分为10.07%，平面的平均二次误差为±1.51 cm，高度的标准偏差为±0.81 cm，平面的最大误差为17.04 cm，高度最大误差为8.10 cm。平面偏差为0.4%，高度偏差为0.4%。

4.5 三阶段试验的质量评价

（1） 根据《条例》要求，用于互检和工程检测的管段占检测点总数的14.3%。根据最终统计数据，整个项目的检查次数符合监管要求。

（2） 检查点观测平均二次误差、管道点水平观测平均误差、高空观测平均方差均满足规定要求。

（3） 根据法律法规要求，所选测点统一、合理、随机、具有代表性，精度符合法律法规要求。因此，测试结果是可靠的，可用于评估工作区域的质量。

5 结论

本文结合实例对地下管道试验质量控制详细说明，可以得到以下结论：

（1） 与总体设计相比，结合地下管道检测的特点，对地下管道检测采用三级检验与两级验收共同采用的原则。

（2） 对地下管道技术检测的测绘试验和符合性试验进行了论述。

（3） 通过对项目几个关键节点的严格质量控制，对一个实例进行了测试，并对结果的准确性进行了评估。