重庆市大学城供水管地下管线探测技术方案设计书.docx

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重庆市大学城供水管地下管线探测技术方案设计书

重庆市大学城供水管地下管线探测技术方案设计书

1.工程概况与工作内容

1.1测区概况

本工程的测区位于重庆市大学城供水管线探测。

本工程主要涉及到的技术有：

地下管线探测技术、工程测量技术、计算机和地理信息系统技术等。

1.2工作内容

根据业主要求，探明测区范围内的给水管道，测量地下管线特征点的三维坐标，编绘专业管线图，建立专业地下管线数据库并支持常规应用。

2.施工依据与技术要求

3.总体工作流程

本工程主要涉及地下管线探测、地下管线点测量、管线图编绘、建立地下管线数据库以及支持应用等环节。

首先是根据委托方提供的现有管线资料，在实地探明所有现状地下管线管道，其中金属管线主要采用电磁法原理，非金属主要采用探地雷达原理，并辅助以现场调查、钎探法以及局部开挖等方法完成，并在实地标识管线特征点，编号并记录其属性；

其次是用常规测量方法，先用GPS卫星定位系统，在首级控制点的基础上，布设E级GPS点，再用全站仪布设图根导线并测量各管线特征点的三维坐标；

再次是根据探查流程提供的管线属性信息和测量流程提供的管线空间信息，用《普查之星2010》地下管线智能成图系统，生成带属性专业管线图，建立地下管线数据库；

最后是在日常工作中，可以利用《普查之星2010》对本工程完成的管线管道信息进行查询、维护、统计、分析等，满足应用。

具体的工作流程主要包括施工前的准备工作，地下管线探查，地下管线测量，地下管线数据处理与成图，日常应用等。

4.施工前的准备工作

施工前，与委托方进行有效沟通，弄清楚委托方的真实需求，并根据其具体要求制定详细的技术设计书，设计地下管线探查记录表（不漏记，不冗余），进行工作前的技术适应性训练，可以有效地提高工作效率，保证工作质量，避免因误读而造成的后期返工，确保工作成果的良好运行。

具体在外业施工中，施工前的资料搜集与整理、现场踏勘、施工组织、仪器设备的一致性校验、探测方法的有效性试验等准备工作也是必须的，以确保人员到位，仪器良好，方法有效，保障得力。

施工前的准备工作流程图为：

（见下页）

施工前准备情况流程图

（若委托方坚持要求先找一区域试测，另行商议另案处理）

5.地下管线探查

5.1概述

根据本工程的特点，地下管线探查在充分搜集和分析已有调绘图等资料的基础上，采用实地调查、仪器探测和辅助方法等相结合的方法进行。

探测过程遵循从已知到未知，从明显到隐蔽，从金属管线到非金属管线的顺序进行，分组分区域逐片完成。

5.2探查内容

主要查明地下管线的平面位置、走向、埋深，并调查其管径、材质、压力、埋设年代等相关内容。

5.3探查方法

5.3.1概述

根据不同管线敷设特点，地下金属管线主要用地下管线探测仪探明，非金属管线（PE等）主要用探地雷达辅助以调查进行，有条件的地方用钎探法探明，局部疑难地区辅以开挖验证、利用原有资料等方法进行。

如下图：

5.3.2明显管线点调查

逐一打开管线检查井、阀门井，直接用钢尺量测管线到地面的距离（即管外顶埋深），读数至厘米，并调查其相关参数。

阀门井的井盖中心位置和管线中心位置偏离20厘米以上的，其管线中心位置作为偏心井记录，井盖中心作为阀门井记录。

明显点调查后，我们遵循从已知到未知的方法，探明与该明显点有关的隐蔽点，直至探明该区域所有地下管线。

5.3.3隐蔽管线点探测

5.3.3.1概述

隐蔽管线点探测是在明显点调查、调绘图研读和现场扫面等基础上，根据不同区域的地球物理条件和管线材质情况，选用不同物探方法、仪器、频率进行，一般对金属管线采用频率域电磁法，非金属采用探地雷达法，有条件的用钎探法，局部疑难区域用开挖验证的方法实现探测。

本测区地处低纬度地区，介质电阻率低，因此在选用仪器时要求工作频率、输出功率具有可选性，对埋深较大管线尽可能采用低频、大功率，以满足不同条件的管线探测要求和精度。

5.3.3.2频率域电磁法探测

金属地下管线探测一般采用频率域电磁法进行探测，主要采用的仪器是管线探测仪，该方法具有轻便、快捷、准确的特点。

根据电磁感应原理，在金属管线上方（或附近）放置有交变电流的发射线圈，线圈受交变电流的作用产生交变电磁场并向周围传播，该电磁场称为“一次场”。

因穿过金属管线的“一次场”磁通量的大小、方向不断变化，使金属管线产生感应电流，其大小正比于磁通量的变化率，频率与“一次场”相同。

同理，该感应电流在其周围产生频率相同的感应电磁场，即“二次场”。

通过接收装置在一定距离外接收“二次场”信号，分析其分布特征，从而达到寻找地下金属管线的目的。

如下图：

管线探测定位示意图

（a）ΔHx极大值法（b）Hx极大值法（c）ΔHz极小值法

管线探测定深示意图

（a）Hx70%法（b）Hx80%、50%法（c）45°法

以有源感应法搜索探查，探得管线准确位置后，用归零法感应，排除其他相邻管线，再继续感应搜索，如此循环交替的方法进行有源扫描、探查。

用ΔHx极大值初步定位，ΔHz极小值精确定位，若ΔHx与ΔHz所定位置超出限差范围，则查找原因重新定位。

努力利用一切有利条件进行直联法、夹钳感应法施加探测信号，以克服与其他管线距离密集（尤其是与自来水管道之间）、埋深过大等造成的探查困难，从而保证探查精度。

探查过程中必须打开与目标管线相关的窨井等附属设施，量取其管线实际埋深，并与仪器探测深度相比较，结合方法试验，求出仪器测深修正系数，对测深结果进行修正，以提高探查精度。

5.3.3.3探地雷达法探测

不能现场调查探明的非金属管线管道，我们一般可考虑采用探地雷达法探测。

探地雷达是利用介质中电性差异（电导率、介电常数等）分界面对高频电磁波（主频数十到数百兆赫）的反射来探测目的体。

然后根据周边情况调查，判断哪一个具体的目的体是管线管道信号。

用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面（如非金属地下管线与土壤的界面）的反射波，在介质中一定深度范围内如果存在有异常物体，并且异常物体与周围介质存在有电性差异时，探地雷达天线在地表发射高频电磁波时，在介质中传播的电磁波遇到异常物体与周围介质分界面，电磁波反射回地表，被地表的接收天线所接收，根据所接收的反射信号的双程走时，通过对接收到的反射波的分析处理，便可确定异常物体的位置，从而达到探测地下非金属管线的目的。

地质雷达成果要根据异常特征、被探对象的条件选择“迭加”、“滤波”、“变换”进行图像处理，要求断面图像横坐标必须对应地表管线点，纵坐标要换算成深度，图像异常要根据现场调查和明显点情况，判断并标出被探对象的名称，筛选出我们所需要的管线管道信号和相关信息。

5.3.3.4钎探法和开挖验证法探测

不能用上述方法探明的管线管道，如果地面条件允许，我们可以视情况采用钎探法，用机械探棒，在可疑地点直接触探到管线管道，并根据触探情况，记录其属性信息。

如果上述方法都不能奏效的特殊情况下，为保证探测成果质量，在可疑地点，采用人工开挖的方法，直接揭露管线管道，以求得其属性信息。

5.4探查精度

隐蔽管线点的探查精度为：

平面限差δts=10%·h，埋深限差δth=15%·h（其中h为地下管线的中心埋深，当h小于1米时以1米代入计算）；

明显管线点的量测精度为：

埋深限差±10厘米，中误差小于±5厘米。

5.5探查记录

不论用何种探测方法探明的管线管道，我们均应现场用红油漆、竹签、道钉、木桩等方法标记出准确点位，编制点号，将探明的属性信息详细记录表《地下管线探查记录表》中，现场绘制管线草图。

管线点号要求全测区唯一，采用“分组编码＋顺序号”等组成，一般为2～7位，如A1、F3382等，点号编制后，在以后的测量、内业数据处理、建库与成图、日常应用等过程均使用该点号，无特殊情况不更改。

将《地下管线探查记录表》手工录入到MicrosoftExcel中，并进行100%校对确保无误后转交内业部门进行数据、图形处理，将草绘管线图整理后转交测量部门进行地下管线点测量。

6.地下管线测量

6.1概述

本工程采用的平面坐标系统和高程系统与XX区域平面坐标、高程系统相一致，起算点为委托方提供现有控制点（等级点）。

本工程测量主要包括控制测量和地下管线点测量两部分。

其中控制测量与地下管线探查同步进行，待地下管线探查成片完成后，再进行地下管线点测量。

其工作流程如下图：

6.2控制点的布设与测量

以已有首级控制点资料为基准，沿测区主次道路加密布设城市E级GPS点（或I、II级导线控制点），控制点编号为Exxx。

控制点的平面坐标采用GPS卫星接收机，在首级控制点的基础上测量完成，没有GPS信号的区域用全站仪测量完成，高程采用水准仪测量完成。

这些控制点作为本次工程的平面、高程控制网（四等水准），其精度和技术要求必须满足CJJ8-99的有关要求。

6.3地下管线点测量

地下管线点测量采用全站仪在上述各级控制点上设站，按极坐标法进行测量，高程采用三角高程的方法测量。

如有必要，在上述控制点的基础上可布设图根导线，图根导线必须符合或闭合，图根导线的平面控制用全站仪测量完成，高程用三角高程法测量完成，其精度和技术要求满足CJJ8-99的要求，布设的图根点应满足地下管线点测量的要求。

管线点测量采用全站仪自动采集，各管线点的测量点号与探查点号相同，于现场输入到全站仪内。

极坐标测量的要求：

角度观测半测回，边长观测一次，在各级控制点设站时，均进行测站检查，遇其他控制点时也进行控制点检核，管线点测量的边长不超过定向边长的3倍，三角高程测量时均认真量取仪器高、觇标高（量取至毫米），并现场输入到全站仪内。

测量完成后，将全站仪观测数据传输到计算机中，用我公司相应的坐标计算程序计算成坐标，转交给内业部门。

同时将控制检核资料生成检核日志，以便备查。

控制点检核必须符合CJJ8-99的精度要求，不符合要求的必须进行返工处理。

6.4地下管线点测量精度

平面位置测量中误差（相对于邻近平面控制点）不大于±5厘米，高程测量中误差（相对于邻近水准点）不大于±3厘米。

7.地下管线图的编绘与数据处理

7.1概述

根据探查作业组提供的管线属性数据，测量作业组提供的管线空间数据（管线点坐标）以及委托单位提供的地形背景图，以AutoCAD2010（或以上版本）为处理平台，用《普查之星2010》地下管线智能成图系统完成数据处理和图形编绘任务。

该系统在建库和编绘过程中可以有较高的工作效率，可保证工作质量。

另外，如果委托方有要求，我们可以直接从管线图中裁切，并根据地下管线数据库的相关信息生成阀门卡片和用户卡片等，以便委托方在日常管理中方便使用。

7.2软件特色

除了实现常规的数据处理、管线成图等功能外，该管线系统还拥有以下特点：

良好的数据I/O接口，具有普遍城市适应性和管种专业性；

可以根据实际情况将其数据输出到不同的格式和平台；

多方位的查错功能，出错时可以直接追溯到相关责任人；

自动生成总图和分幅图；自动生成阀门卡片和用户卡片；

图库联动、点线属性双向查询、实时维护修改、可选择性注记和整饰、管线纵、横断面分析等。

7.3工作流程（如下图）

7.4编绘方法

7.4.1编绘目标

采用内外业一体作业机助方法，编绘1：

1000专业管线图，将外业属性、空间信息处理成地下管线数据库。

7.4.2图形编绘要求

7.4.2.1管线分层

根据地下管线敷设特点，我们首先将不同管道进行分层处理（类似于综合管线中的不同管种），如有必要，还可以用管径继续分层，最后再将管线点、管线、管线点号、管线注记等内容继续分层，如下图：

7.4.2.2注记标准：

类型

方式

字体

字高（mm）

说明

管线点号

字符、数字

中等线

2.0

管线注记

字符、数字

中等线

2.0