1、127城市勘察规避地下管线的过程控制方法欧阳军晖广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060摘 要：城市勘察保护地下管线的安全，是安全施工的重要内容。城市化进程的快速推进，衍生出了繁多庞杂的现状地下管线情况。为了在城市勘察施工中规避地下管线，本文提出了从资料收集、技术探测和人工干预三个方面保护地下管线安全，并汇总和提出了在城市勘察中寻找安全施工区域的经验方法。最后基于信息技术发展，提出了保护地下管线安全的发展方向和远期展望。关键词：城市勘察；管线安全；管线探测；过程控制；三维城市DOI:10.19569/119313/tu.202318043随着我国城市化的持续推进，人口越来越多的集中在城
2、市里，为了保障城市运作所需的水、电、气以及通信供应，地下管线建设遍布城市各个角落，各类地下管线编织成庞大的管网。城市各类工程的新建、扩建或更新时，不可避免的与地下管线打交道，城市勘察必须在密织成网的地下管线中找到可安全施工的区域，避免勘察施工打断地下管线。城市勘察规避地下管线，是城市勘察中面临的艰难的又必须解决的难题。1 城市地下管线的现状城市市政管线种类繁多，包括给水、排水、燃气、通信、电力和石油管道等。城市化的快速发展，市政道路快速新建、扩建，在道路挖掘时各类地下管线也在工程建设中新增、迁改，各类管线铺设时缺乏统筹管理，部分管线由于年代久远，新旧资料管线资料更替断档，导致资料缺失或错漏的情
3、况频出。种种因素叠加，导致遍布城市大街小巷的地下管线错乱复杂，勘察施工打断市政地下管线的意外时有发生。错综复杂的地下管线为城市勘察施工埋下隐患，同时也拖累城市后续发展建设。比如在地铁建设勘察中，工程师们就常常在复杂地下管线中难以寻找可安全勘察钻探的位置，甚至为此不得不放弃部分勘察钻孔。因此，规避地下管线的过程控制，在城市勘察施工中愈显重要1。2 规避地下管线的过程控制方法2.1 地下管线资料收集 城市勘察施工前需先收集勘察区域内的地下管线资料，包括管线普查资料、管线跟测资料以及管线权属单位和建设单位收藏的既有管线资料2。钻探施工前，还应邀请权属单位巡线员到现场确认地下管线的材质、管径、埋深和走
4、向，道路的反复挖掘中暴露的管线位置比资料更为准确和直观，而巡线员往往是现场的第一人和记录者。2.2 地下管线探测城市勘察施工前还应做好地下管线的探测，探出既有的地下管线位置，才能在勘察中找到可安全施工的区域。常用探测的方法有电磁感应法、直接量取法和地质雷达探测发等。电磁感应法常用于探测金属管线，利用金属管线和周围土体对电和磁感应的差异探明管线位置3；直接量取法常用于路面较多存在井盖的管线4，比如雨污排水管、电力和通信管线，常常每几十米就有井盖位置，打开井盖可直接量取地下管线的信息；地质雷达探测法是近年来常用于探测地下管线的新技术，利用管线为空洞或管线材料介质与周边土体差异探测5。地质雷达主要过
5、程为发射机发射脉冲电磁波讯号，当讯号在岩土中遇到地下管线，会产生一个反射讯号，根据收到反射讯号的时间及目标地下管线的反射波速,可以大致计算出探测地下管线的大小和埋深。2.3 勘察施工前的人工措施受限于既有管线探测技术限制，部分管线探测确定的管线位置与实际情况常存在误差，部分管线资料也由于种种原因，甚至出现缺失和错漏情况，经过管线探测和查询资料确定的勘察位置，在地下管线密集的城市勘察中，其位置的精度和可信度有时仍然不足。为了进一步保证地下管线安全，城市勘察中还可采取一些人工措规避地下管线，参考广州市轨道交通某线路勘察，项目策划执行三重保障措施确保规避地下管线。首先先收集和查询既有管线资料，然后再
6、进行地下管线探测，最后在此基础上进一步执行“挖三贯六”后才开始机械钻探。“挖三”即为人工开挖地下面以下三米，操作过程一般是采用风炮机破开混凝土路面约0.5m2，然后采用铁锹或采用洛阳铲工具开挖，开挖口径一般不小于150mm，如在三米范围内遇到地下管线，则换位置再次人工开挖，直至安全开挖至三米。“挖三”揭露地下管线情况，是规避地下管线最直接有效的方式。“贯六”是人工挖探至三米后，利用钻机锤击击进岩心管或套管至地面以下六米，如在锤击时遇到跳锤或难以击进时，则需分析具体原因。如周边已施工钻孔或地质资料显示，六米以内为较软的土层或全风化岩等地层时，可判定击进中遇到异物，或为地下管线，或为地下室，或为地
7、铁等人工构筑物，无论何种情况均应停止击进；如周边是勘探测绘128风化岩较浅的地段，则需再次判断是击进中遇基岩还是地下管线或其他地下人工构筑物。如无法判断是否为地下管线时，应停止锤击，更不能机械开钻钻进，可换位置重复“挖三贯六”寻找安全位置钻探。“贯六”是间接判定地下管线的手段，采用“如疑似则放弃”的理念，牺牲效率换取安全规避地下管线的折中方法。2.4 城市勘察施工中的经验判别城市勘察施工中工程师只需要在密集的地下管线中找到130mm大小的缝隙，便可用于安全施工钻探，但现有的管线探测手段受管线埋深、管线材质和相临管线的互相干扰，而且管径越大和埋深越深的管线，其误差也随之增加，管线探测手段的精度常
8、难以达到安全施工的要求，并且查询的管线位置资料也由于地质变形或管线改迁而导致位置不准的情况也屡见不鲜，因此，城市勘察规避地下管线还有赖于有经验工程师的现场判断。城市市政管线繁杂庞大，但地下管线的建设和迁改过程依然有规律可循。在广州市轨道交通某线路勘察中总结了一些地下管线的分布规律，规律一是“两点之间距离最短”，因此管线建设时一般遵循走直线原则；其次是管线和高架桥的桩墩不会出现在同一个位置。规律三是地下管线的隐秘性是不一致的，如排水管每隔几十米就会有明确的井盖揭示管线的位置；再有如在广州，通信管线总是多分布于道路的东侧和南侧，而电力管线则多分布于道路的西侧和北侧；规律五是通信、电力管线以及给水支
9、线和燃气支线多分布于道路的人行道，而排水、给水主管和燃气主管道多分布于车行道；规律六是各管线权属单位会不耐其烦的告诉我们，现有的技术手段，顶管施工的管线位置信息是不够准确的。在众多信息汇总和经验总结的基础上提出以下常用的经验判别方法，用以寻找安全勘察施工的区域。经验方法一是“桩侧偏位法”，其主要原理为地下管线与桩不会出现在同一位置，我们可以选择偏离管线的桩位另一侧作为勘察施工区域，其位置比与管线在桩的同一侧更为安全。具体为，如果是先有地下管线，则在城市高架建设时，桩身范围内必然要迁移管线；如果是先有桥桩后铺设管线，管线铺设的位置也必然会避开桩位。因此我们在桥桩附近，只要知道管线在桩的某一侧的大
10、致方向，便可推断，桩的另一侧为安全的。例如下图1，如管线为沿道路铺设，则桩的前方为安全区域，因为管线不可能穿越桩身铺设；反之如知道地下管线横穿过街，则桩身两侧为安全区域。经验方法二是“管线逼近法”，在管线探测中，管线探测精度是不一致的，我们把勘察选位越接近于位置精度高的管线附近，则更远离其他位置信息模糊甚至是未知的不明管线。如下图2，同一条车道中分布了污水和雨水两条地下管线，均有显著的井盖告知管线的准确位置，打开井盖直接量取管线位置信息，两条管线间距较密集，可认为两条管线之间已无位置容纳第三条管线，且管线资料亦显示中间无管线，如果勘察位置选在这两条管线之间，勘察钻孔点位逼近两条高精度位置信息的
11、管线，在城市勘察中是较为理想的选位，因为，只需两条管线的中间有足够的位置下钻，便可判断其为可安全勘察施工区域。经验方法三是“远离顶管法”，地下管线施工的顶管工艺长用于穿越河道、繁忙市政道路。受限于施工工艺和场地条件，顶管地下管线一般埋藏较深，顶管井之间距离较远，且只有顶管进的位置是准确的，管井之间的线路深度和水平位置通常较为模糊，位置信息精度不高。采用电磁感应法或地质雷达探测出来的管线误差较大，且埋藏较深，即时“挖三贯六”也难以寻找出来。城市施工勘察应对顶管地下管线时应避让更多的安全距离，根据在广州市轨道交通某线路勘察经验，先查询既有资料或现场探测顶管线路的位置信息，水平安全距离一般可选取1-
12、2倍的地下管线埋深。另外，如顶管穿越的河道或市政道路，现场恰好有桥桩，结合“桩位偏位法”通常能在更小的安全距离内避开顶管线路。图1 桩身偏位法选取安全区域图2 管线逼近法选取安全点位勘探测绘1292.5 大数据发展在城市勘察中的应用策略信息技术的迅速发展对城市化进程的影响是全方面，过往城市勘察中的基础资料及参数处理成大数据库6，并在移动端软件越来越多的应用在城市勘察中。结合我院研发的“地质随身行”软件，可窥视信息技术在城市勘察中的发展方向。“地质随身行”旨在建立地质信息大数据库，最终完成三维城市构建，涵盖水文、地灾、地质构造、城市地质、管线信息、地面构筑物等数据集成。如下图3展示了随身行软件数
13、据库已集成的多层次城市信息，该软件已实现岩心编录，区域地质查询，钻孔位置信息记录等功能。随身行软件后续还需完善增加各类综合地下管线数据，钻孔位置叠加地下管线位置，可初步实现在低风险区域内，免于管线探测和人工干预便可选取到规避地下管线的勘察施工位置。该软件已在广州市轨道交通某线路勘察中使用，但由于管线信息尚未集成归纳进数据库，在勘察规避地下管线方面尚未发挥较大作用。展望软件和数据库搭建后在城市勘察施工中主要有两方面的应用。一是管线信息化集成和共享，各管线权属单位均在做信息化管理，但均存在精度不高和共享程度较低的问题，如下图4为某单位研发的“燃气通”数据软件，只有燃气单一管线信息，用于巡线员，共享
14、给其他单位意愿低和位置信息精度欠缺。如各类综合管线的数据能叠加成大数据库，且位置信息精度能达到分米级以内，才能达到移动端软件在复杂地下管线环境下选位安全施工的目的。完成此项工作既需要解决各管线单位的共享意愿问题，也需反复修正既有地下管线错漏数据，并严格执行后续管线建设的竣工验收；二是利用集成已完成的城市勘察钻孔，城市建设中已完成巨量的钻孔，既有的钻孔数据在城市建设中应得以重复利用，基于既有钻孔数据建立三维地质成果，可减少部分项目的钻孔布设，简易低风险项目甚至可直接利用既有资料，减少勘察环节，避免同一场地反复钻探的浪费，又能规避勘察施工破坏地下管线的风险。图3 随身行的多层次城市信息展示图4 燃
15、气通展示管线信息3 结语城市化的发展，必然伴随管线信息的繁杂庞大，城市勘察施工中规避地下管线，是勘察施工的重点和难点。随着信息技术的发展，综合管廊的建设，和城市规划水准的品质提升，必然能把所有的地下管线都记录在库，可直接按坐标规避地下管线，而不必再使用太多的过程控制方法寻找可安全施工的位置。参考文献：1 房盛楠，王崇华.地铁工程勘察现状与技术研究J.工程建设与设计,2016，10:130-131.2 郭雁军,蔡毓剑,吉咸伟.城市地下管线探测方法研究J.电力勘测设计,2020(S2):135-140.3 陈竞.复杂条件下城市地下管线探测技术的应用J.科技视界,2021,15:147-148.4 赵欢欢.基于复杂条件下城市地下管线探测技术的要点分析J.科技创新与应用,2020,27:153-154.5 张再丰.地质雷达在地下金属管线探测中的应用J.世界有色金,2021,14:196-197.6 王小龙.城市地铁工程勘察现状及关键要点分析J.科技风,2018,30:80.作者简介：欧阳军晖，本科，广州市城市规划勘测设计研究院，工程师，研究方向：岩土工程勘察。勘探测绘
