赵天库

摘 要：管线是城市赖以生存的生命线，是现代化城市正常运行的基本保证，随着城市化进程的不断加快与深入，地下空间的不断被挖掘、开发、利用，非开挖管线已成为管线敷设的主要发展思路与方向。通信类非开挖管线常以埋深大、材质为非金属、地下形态与轨迹变化大等因素不易探测[1]。本文通过大量试验研究，对通信类非开挖管线在地下分散情况进行探究，其结果在几种难度较大的非开挖管线探测工程中起到了很好的指导作用，取得了较高的社会与经济价值。

关键词：地下管线探测;非开挖管线;导向仪

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0132-06

0引言

城市地下管线是城市赖以生存的生命线，是现代化城市正常运行的基本保证。自1864年上海埋下的第一根煤气管线开创了地下管线的历史至今，我国城市地下管线的建设与发展突飞猛进。随着城市化进程的加快，地下管线的种类越来越多，各种管线交叉并行，密如蛛网，这给地下管线的建设、维护、管理等工作提出了新的要求，也给地下管线的探测工作提出了新的挑战。

随着城市建设的不断加快与深入，人们对环境质量要求不断提高，城市地下管线的铺设现多以非开挖拖拉的形式进行施工。目前由于非开挖拖拉排管施工尚不够规范，實际埋管与设计管位通常有较大偏差，特别是信息管线，往往还会形成原本在窨井口还是一束而到地底下后则局部向外分散或因挤压而变形，有时也会出现单根或多根管线偏离整束管线较远，为管线相邻区域的施工带来很大的安全隐患，如图1。目前对于非开挖信息管线的定位探测，多以整束管线中的1根空管的具体管位轨迹来代表整束管线的管位，但所选取的那根探测管在地下拖拉过程中因扭转作用，其在整束管线中的相对位置变化不定，对其探测定位与实际管线空间位置通常偏差较大，特别当相邻施工间距非常小又无其它可供调换空间时，非开挖管线的保护距离在预留时难以把握。

目前非开挖管线主要分为二类，第一类为以通信、电力为代表的多孔线缆并行的线缆集束状非开挖管线，第二类为以燃气、上水为代表的管道状非开挖管线[2]。目前工程中出现问题最多的是第一类，究其原因主要是此类非开挖管线材质为柔性非金属、各线缆间无法紧密固定位置，且埋深一般较大，多在10m左右，少数可达20m的埋深。虽然上述二类非开挖管线均已有相应的探测方法，但对于通信、电力类线缆集束状非开挖管线无预留空管的探测，一直是工程界的一大难题。

1 线缆集束状非开挖管线的空间分布形态

通信、电力为代表多孔线缆并行的集束状非开挖管线通常因其埋深大、材质为非金属，探测方法主要以导向仪、陀螺仪法进行，但2种方法均需探测设备进入预留空管作为探测通道。当所有非开挖管线孔中均布有线缆、或个别预留空管堵塞时，探测将无法顺利进行。虽然我们也尝试采用静力触探的方法对整束非开挖管线进行探查，但此方法探测工作量大、且探测点的选取具有盲目性，同时因此类非开挖管线具有柔韧性，触探探头遇到管线时也会因挤压等作用而无法感知其存在，具有较大的漏探、错探风险。在解决此类问题之前，我们需从其施工等情况开始进行了解、探究。

1.1施工工艺

国际上通用的分类方法是以小型水平定向钻进行“导向钻进”[3]，导向钻进一般是指用于铺设小直径、长度较短的管线。一般导向钻进多用于浅部、短距离、软土层中，采用水射流和鸭嘴式钻头成孔，成孔后以稍大直径导向头进行扩孔，由步行式导航仪实现钻头位置和钻孔轨迹测量，该方法用来铺设直径小于400mm的各类管线，铺管长度可达400～500m。最后以拖拉的方式将管线成束的由孔中拖拉穿入。示意图见图2、图3。

1.2空间分布

由该类管线的铺设方法可得知，理论上管线在地下应以束状存在[4]，但象上海地区浅层以回填土、粘性土、砂质粉土主的，易受覆土挤压、软土塑性变形、砂性土的水土流失等因素影响，整束非开挖管线在地下分布形态可能会变的不那么紧密、规则，通常较窨井口处截面会大出很多，且多呈诗扁平状，习惯上称之为非开挖管线的发散现象。为了充分了解发散幅度，我们选取不同地方、不同分类、不同建造年代等的非开挖管线进行探测。

1.2.1探测原理

探测以美国DIGITRAK ECLIPSE月蚀导向仪探测开展工作，原理属于有源电磁法。仪器由接收机、传感器组成。工作时打开窨井盖，将传感器固定在玻璃钢穿缆器的端部推入探测的电力、通讯类等管线的预埋孔内，在地面用接收机追踪传感器发射的电磁波信号，接收机显示出前定位点FLP和后定位点RLP的方位，操作员可根据定位点指示的方位移动接收机，使接收机准确地移动到定位点处确定前、后定位点的位置，然后在前、后定位点之间找到定位线。当定位线与前后定位点的连线垂直时，确定传感器的位置和埋深，从而获得深埋管线的轨迹。图4为导向仪探测原理示意图。

1.2.2实测100个通信类非开挖管线探测中的部分探测结果

实测100个通信类非开挖管线探测中的部分探测结果如图5～图22所示，统计分析如表1、表2所示。

注：序号20为在上海世博园建设期间一条最大间距为2.2m的信息非开挖管线。

非开挖管线地下空间分布形态占比分析如图23。综上可知，通信类非开挖管线在地下均会有一定程度的散开，而非窨井口处所见的规则、紧密相靠的集中成束状，其散开距离虽符合现行规范允许要求[5]，但工程项目有时不可接受。经研究，分散副度小于0.5m、1.0m、1.5m、2.0m及大于2.0m的概率依次为10.45%、35.15%、76.00%、92.15%、95.00%（考虑到统计样本局限性等因素，概率计算时均作95%的折减）。

2 工程应用

2.1施工需下方穿越非开挖管线

在张江集电港张东路与集电路路口处需顶管埋设一根直径600雨水管，由于周边附近其它管线与已建成的工作井影响，该污水管必须从一条横穿集电路电力排管下方通过，需对该非开挖管线的下底界面进行精准探测，为该电力非开挖管线是否搬迁提供科学的依据。

该电力排管共16孔、每孔PE套管直径约10cm，所有孔中均穿有电缆线。针对目标体下界面的探测是物探界的一大难题，无论是地质雷达还是高密度电法，但结合我们的工作经验，决定采用导向仪法对可测孔进行探测，从其基本的分布轨迹着手进行解决。探测时10孔顺利完成探测，6孔因仪器无法顺利进入套管孔内部，故未能对其进行精准定位。探测详情如图24、图25所示。

从探测结果图25可知，新建雨水管距该非开挖管线的最近距离为0.9m，对应位置处非开挖管线剖面宽度范围为1.32m，即安全间距为2.22m。结合上述研究结果，安全概率应较高，安全概率为95.00%;若以实测轨迹中轴线计则为1.56m，安全概率也达76.00%。为了更进一步的确保施工安全，我们对该非开挖管线设计资料与实测结果进行了比对，如图26所示。

上图中青色为管线权属单位提供的管位资料，红色为不同套管孔的实测位置图。从图中可明显看出该非开挖管线的主线轨迹与设计路线基本一致，印证了非开挖管线大部分在新建筑雨水管的上方，结合实测多孔最下方距新建雨水管尚有0.9m的间距，及上文的研究成果，综合判断新建雨水顶管施工可以顺利进行，最终工程施工得以如期、顺利进行。

2.2满线非开挖管线探测

上海某小学新建项目施工区域内有一路6孔的通信管线（每孔直径约4cm，材质为硅锌管），每孔中均有线，另据信息管线单位介绍，该管线所有6孔线路均正在使用。由于管线搬迁的时间久、费用大，校方需对该管线进行精准定位探测，确保打桩施工的顺利进行。

经多方协商，由校方负责协调管线权属部门，对其中一孔管线剪断抽线，以此孔作为探测通道进行探测，随后立即对管线进行重排、连接，整个过程必须控制在4个小时内。即本项目必须以1孔的实测轨迹推测整束管线在地下的空间范围，项目难度与风险均极大。经探测，探测管线距最近工程桩距离平面位置如图27、统计表如表3所示。

经综合分析可知，除Z5、Z9号桩外其它桩的施工安全概率都很高，在确保钻孔灌注桩定位与钻进精度的情况下成桩有较高的安全把握。Z5、Z9号桩虽安全净距距离分别为0.88m、0.91m，若以实测轨迹线在距桩最远、最近處的极端情况考虑，安全概率分别为35.15%、76.00%（因净距接近本级上限下一分级的下限，安全性应更高些）。同时，结合上文信息类非开挖管线的施工工艺、该束管线为6孔、每小孔直径仅4cm等信息综合分析可知，Z5、Z9号桩的安全性也相对较高。后续在各方对成桩施工单位严格监管下，所有工程桩均安全施工完毕，为项目的顺利推进提供了前所未有的技术支撑与安全保障，节省了大量的时间与经费，得到了各方一致好评。

3 思考

通信类非开挖管线在地下存在分散现象，不同的施工队伍、不同的施工机具、不同的施工区域等所产生的分散幅度各不相同，当通信类非开挖管线需在相邻较近的位置进行再施工时，且当可测孔少或需在其下方穿越时，非开挖管线在地底下扩散距离问题研究就显得相当重要，具有较高的经济与社会价值。受工作样本数据少所限，安全概率分析可能存在局限性，今后应进一步完善数据样本等工作，为解决工程难题提供科学依据。

参考文献

[1] 杨振涛.非开挖管线探测方法及其适用性分析[J].上海国土资源，2011，32（2）：67-78.

[2] 唐筱蛑，裴世建.非开挖地下管线探测方法的探讨[J].工程地球物理学报，2009（S1）：77-79.

[3] 饶险峰，王治华，孙正浩.地球物理技术在非开挖工程中的应用评价[J].上海地质，2007，28（2）：52-55.

[4] 陈飞.非开挖导向钻进技术在穿越河道铺管中的应用[C]//第17届华东六省一市建筑施工技术交流会论文集.2008.