黄鹏飞，张奎，柴银君，王明兵，杨杰锋

(宁波市鄞州区测绘院，浙江 宁波 315000)

1 引 言

目前，国有建设用地必须贯彻“净地”出让原则，为满足建设用地出让需求，前期须对出让宗地用地红线内及周边区域给水、排水、燃气、电力、通讯等地上及地下管线进行详查和确定，并进行管线迁移。管线迁移是土地出让前期的重要环节，迁移效率影响宗地拍卖进度。宁波市曾在2005年～2007年和2015年～2017年分别开展地下管线普查，因以往管线普查投入资金、装备、技术方法等局限性，城市综合管线普查成果或多或少遗留了一些探不准、说不清的地下管线，其成果能满足城市规划宏观管理需求，但往往难以满足建设工程设计、改迁、施工等需求。在保障城市正常运转、建设资金合理化的前提下，如何保障管线安全运行，是规划管理部门、管线权属单位、市政建设相关单位须高度重视的基础建设[1]。而现状地下管线的数学精度和可靠性准确与否决定了城市健康发展的可持续性，在后普查时代，管线详查是摸清现状管线的重要技术手段，也是土地出让、市政工程前期必不可少的重要环节。

2 管线详查

2.1 管线详查的意义

城市地下管线是物质流、能量流和信息流的主要通道，是城市重要的基础设施和生命线[2～4]。现代城市是一个开放的复杂系统，城市运行中的各种风险因素时刻影响着地下管线的安全运行，如挖掘工程的破坏、自身结构性隐患、周围土体病害等因素。自地下管线普查以来，地下管线施工、运营和维护过程中各种事故仍然时有发生，严重影响人民生命财产安全和城市正常秩序，地下管线安全管理工作形势依旧不容乐观[5]。2019年10月～2020年9月，全国相关地下管线事故共 1 008起，如表1所示。

全国地下管线相关事故情况表 表1

其中地下管线破坏事故737起，占地下管线相关事故总数的73%，以上事故造成巨大经济损失。事故主要原因是工程建设前期未对建设区域进行管线详查，而现状管线数据多由普查和权属单位移交而来，其获取方式、采集方法、执行标准不同，数据的完整性、准确性、现势性等方面存在较大差异，直接影响工程建设规划。

地下管线详查是对普查成果的进一步确认，在管线普查的基础上，对指定范围内的管线进行有针对性的详细探查。对已有管线数据进行核实、纠正、更新，新敷设管线探测数据进行入库，为工程建设规划、设计、施工保驾护航，避免事故频发。管线详查也是动态更新管线数据库的重要技术手段，将数据融合更新入库，实现对数据库的动态更新、维护以及信息共享，充分发挥地下管线信息数据库的社会效益、经济效益[6]。

2.2 管线详查的特点

管线详查根据工程具体需要，可以对管线属性进行选择性探查，或针对某些属性进行详细探查，它与管线普查比较主要有以下特点，如表2所示。

管线普查与详查特点对比 表2

3 管线详查流程

任何市政工程设计、施工前都应对工程范围内及周边现状管线进行详查。技术人员接受详查任务后应与业主沟通，明确工程目的、数据用途。通过现场探勘与资料分析，确定物探技术方案[8]。其中资料收集是重中之重，在拥挤的地下空间，为避开障碍或其他管线，新建管线敷设往往不能按原设计路径进行，会存在“几字形”上下弯、变径、变深等，这类特征点物探仪器难以捕捉[9]。资料收集应贯穿整个详查过程，地下管线不同于地下资源勘察，地下空间内管线应是“已知”的，资料收集得当可以事半功倍，是避免遗漏、错测、规避风险的重要手段，业主单位、管线管理部门、详查单位都应紧密配合。

管线详查主要流程如图1所示。

图1 管线详查作业流程

4 管线详查技术

4.1 常规管线探查

常规管线主要指开挖敷设、埋深较浅的地下管线，包括金属和非金属管线。金属管线具有良好的导磁性和导电性，磁化率一般在(100～1000)×10-6×4SI，电阻率一般为(0.23～0.89)×10-4×Ω·m，与周围介质存在明显的物性差异，适合使用经济、高效的电磁法探测[10，11]。例如常见的管线探测仪RD8100、富士PL1000等。通讯和供电通常在出露点采用夹钳法进行追踪，场地干扰较小时也可使用感应法。非金属管线探查在疑难管线中详细介绍。

4.2 未知区域盲探

在测区无明显管线出露点、任何标示桩及管线资料条件下，需对该区域进行的盲探。盲探一般使用电磁法，分为无源扫测和有源扫测。两种方法结合使用可以降低测区遗漏管线概率[12]。

(1)无源扫测

该方法可以搜索未知区域内埋深较浅电力、通讯及其他可以主动向外辐射信号的管线。单独打开接收机，选择无源频率，调节增益到合适的读数，选择极大值法或极小值法，使接收机移动方向成一直线且尽可能与假设管线呈90°，在测区内以网格进行搜索。当发现异常信号时，立即停下做好标记。搜索完成后对所有标记进行追踪探测，当发现明显点时，宜采用夹钳法对场地内管线进行验证。

(2)有源扫测

分为平行扫测法和圆形扫测法。平行扫测法如图2，在盲探区域选择大于 30 kHz频率，发射机和接收机同时置于A、B两点，同步向箭头方向移动，探测是否存在异常信号，并做好标记。在C、D处重复以上步骤，扫测完成后对所做标记追踪探测，寻找不明管线明显点，确定管线属性信息。

图2 平行扫测法

圆形扫测法操作如图3所示。

图3 圆形扫测法

①发射机置于盲探中心位置O点，使接射机以O为圆心，15 m～20 m为半径顺时针扫测一圈，若有异常点做好标记。

②发射机在O点顺时针水平旋转90°，接收机再次扫测一圈并做好标记。

③按以上步骤重复旋转发射机至180°和270°进行扫测，并对所有标记进行探测。

对于盲探发现的疑似信号，常采用压线法进行探测，追踪一定距离后交换发射机和接收机位置进行验证，即可排除干扰信号，判断该标记是否为管线信号。

4.3 疑难管线专项探查

在常规管线探查完成后，针对疑难复杂的地下管线采用专项探查技术，准确查明特定管线的位置、深度。管线详查中的疑难管线主要指非开挖深埋管线，如图4所示。非开挖深埋管线深度一般在 4 m～20 m之间，管线轨迹在地下整体起伏较大，分为3个阶段：下降段、平直段、上升段，常见于给水、供电、燃气、通讯等，按材质分为金属和非金属管线。

图4 复杂的疑难管线

非开挖金属管线探测方法主要有电磁法、磁梯度、静力触探法等，两端均有开口的管线可采用三维轨迹定位法。其中三维轨迹定位数据处理简单、精度高，在探测过程中对技术人员外业经验的依赖大幅降低[13]。探测方法对比如表3所示。

非开挖金属管线探测方法对比 表3

深埋非金属管线多为聚乙烯材质(PE管道)，PE管道易运输、焊接少、造价低、不易腐蚀、对输送介质污染小等特点被广泛应用[14]。同时该材质不导电、导磁，与周围介质物性差异小。目前常用的探测方法如表4所示。

深埋非金属管线探测方法 表4

5 工程案例

鄞州区YZ08-04-a2地块位于钟公庙街道日丽西路与滨江南路西南侧，地块面积 21 491 m2。地面建构筑物拆迁完成后，对场地进行整平和建筑垃圾清理。达到场地探测基本要求后，甲方委托宁波市鄞州区测绘院进行管线详查，以便完成管线迁移并“净地”出让。该地块为年代已久的住宅小区和耕地。踏勘和资料收集完成后，本项目场地存在排水管线(污水、雨水)、给水及供电管线，其中排水及给水管线有普查成果，需要对其进行复查，特征点加密。供电管线为新敷设非开挖管，共16孔，分两束敷设，8孔为1束。

详查主要技术方案如下：

(1)排水管线。对检查井进行实地调查和量测，确定流向、深度、管径等属性，不明流向可采用示踪法探查，探查完成后与普查成果核对、更新。

(2)给水管线。给水管线工作井内条件良好，普查数据显示最大深度为 6 m，适宜采用PCM+电流测绘系统直连法探测，如图5所示。

图5 PCM+探测示意图

PCM+电流测绘系统是一种基于电磁法原理的设备，发射功率大、能捕捉深部异常信号、可连续追踪测量[18]。与常规金属管线探测仪比较具有以下特点：

①具有150 W的发射输出功率。

②近似直流的定位电流，一次连接可进行长距离探测。

③采用超低频信号。因此PCM+电流测绘系统能捕捉到常规管线探测仪无法探测的金属管线。

本项目给水管线特征点间距设为10 m，探查完成后与普查成果核对、更新。表3中的磁梯度法与静力触探法也能满足探测需要，但工序复杂，与PCM+电流测绘系统相比较增加了成本和工作量。使用PCM+电流测绘系统探测时，目标管线深度大于 10 m或场地干扰较大时，应采用其他物探方法相互验证[19]。

(3)供电管线。供电管线工作井内孔位分布复杂，如图6所示。A-J孔位未投入使用，从孔位分析A和J孔位有可能分别代表一束非开挖管，多孔束非开挖管探测常以整束管线中的1根空管轨迹来代表整束管线的轨迹[20]。

图6 孔位示意图

探查方案以三维轨迹定位为主，示踪法探测为辅。首先使用RIDGID SR-20结合微型示踪探头分别对A和J孔探测，如图7所示。

图7 孔位探测示意图

从检修井向前探测10 m左右即可判断是否为同一束顶管，避免惯性定位仪采集的孔位数据为同一束顶管。区分完成后，对孔位做好标记，采集出入口三维坐标并进行穿线，使用惯性定位仪进行探测，如图8所示。

图8 惯性定位仪运动示意图

采集间隔设为3 m输出成果，两束顶管数据(表5和表6)及电力管线图(图9)分别如下：

惯性定位仪采集第一段数据(部分数据) 表5

惯性定位仪采集第二段数据(部分数据) 表6

图9 电力探测图

(4)地块未知区域盲探。场地内条件复杂，地下水位较高，盲探一般使用电磁法，地质雷达通常作为辅助验证方法。

(5)成果编绘、检查验收，业主根据详查成果进行管线拆除或改建。

6 结 语

针对拟出让地块内管线详查或市政工程前期类似项目，应注意以下几点：

(1)开展多源探查。单一物探技术局限性较强，应结合管线场地和特点，将多种方法融合，对疑难管线完成探测、验证。例如多孔束非开挖管探测，采用示踪法区分管束，可以减少惯性定位仪的穿线盲目性，提高效率。

(2)避免遗漏管线。指定详查面积越小，探查难度越大，容易遗漏管线。尤其是穿越地块的非开挖管线、非金属材质管线，盲探无法发现。应适当扩大测区范围，在测区外寻找标示桩和顶管工作井，探测完成后由各权属单位审图确认。

(3)重视管束扩散现象。非开挖管线敷设完成后受覆土挤压、水土流失、相邻管线挤压等因素影响，引起整束非开挖管线在地下分布扩散、变形，单根或多根管线偏离整束管线，增加了平面位置宽度。成果提交后应提醒业主管束扩散现象，施工时应在相关规范基础上留足安全距离。

(4)落实技术交底。由于物探技术局限性，成果提交后应与业主、权属单位对探测中的问题进行说明，对于无法解决的特殊管线应在图面和报告中予以特殊说明。