天津市市政工程设计研究院天津300201
摘要:地下管线探测是城市测量的一个重要领域,其在客观上受管线的材质、电磁信号的干扰等诸多因素的影响,致使探测时间过长、精度不高,直接影响经济效益和社会效益。本文结合多年来的实践经验,对地下管线探测的精度及技术难点进行分析,并提出了切实有效的解决方法,最后给出工程实例。
关键词:电磁感应;地下管线;信息管理
1、引言
随着城市的日益繁荣和扩展,作为市政设施重要组成部分的地下管网变得日趋复杂,且相关资料残缺不全,给地下管线的管理和维修带来了很多麻烦。施工时经常遇到由于不清楚地下管线的走向和深度而挖断供水、供气、输油管线和电缆的情况,给生产和生活造成巨大损失和不便。地下管线探测技术与计算机CAD绘图相结合,极好地解决了这方面的问题,使市政设施管理实现微机化,简单、清晰、快捷。
2、工作原理
主机接通后,以管线为中心产生电磁感应圈,接收机接收电磁脉冲后,形成电流转化成数字信号,根据数字信号的强弱,确定管线的位置(在管线的垂直上方最强),探测精度可达10cm。
3、地下管线探测的方法
地下管线探测的主要内容包括定位和测深。定位方法有连接法(直接法、夹钳法)、感应法;测深方法有直读法、精确测深法。
3.1直接法
是将发射机信号输出端直接连在被测管线上。其特点是信号输出强、抗干扰性强,是主要采用的方法。
3.2夹钳法
在无法将发射机信号输出端直接连在被测管线的情况下,可采用夹钳法。它用地下管线探测仪的专用夹钳套在被测管线上,适用于管径较细的管线。
3.3感应法
将发射机直接放在被测管线上方,依靠发射机的自身感应传导信号。在无法采用上述2种方法的情况下,可采用感应法。其缺点是信号较分散、易被干扰。
3.4直读法和精确测深法
测深一般可用探测仪的测深功能直接测取(直读法),但在现场信号较杂乱或对直读结果怀疑的情况下,可用精确测深法,常用的有50%和80%法。
4、影响地下管线探测精度的分析及对策
4.1环境因素
主要体现在信号的干扰和管线的判别上。对此应加强抗干扰措施(如:采用直接法、改变频率等),以及针对不同管线采取不同的施测方案。例如:根据不同材质管线的埋设特点和对信号的感应性,制定不同的探测方案:①对于金属管线,由于主线管径大、感应信号持续长、传播远,利于采用“从主线到支线”的探测方案。②对于电力电缆由于自身可产生50Hz电力信号,主线多走同一电缆沟,故采用“从支线到主线”,减少信号干扰。
4.2人员因素
不熟悉管线流程、经验不足造成的错判、漏判是影响探测质量的主要因素。对此应从管线工艺流程入手,分析管线的特点,提高对复杂情况的判断能力和信号的分析能力。
4.3设备因素
设备的性能(分辨率、抗干扰性)直接影响探测效果。为此应选择分辨率高、抗干扰性强的管线探测仪。
5、难点分析及解决方法
5.1多通处的探测
沿主线探测时,如果在有效测程内(不包括供电不足)出现信号衰减,则应考虑可能是由于三通或多通处引起的信号分流。此时应在信号衰减处做圆周探测,找出各方向的分支,再用交会法探测出多通点。注意:应先确定可能存在的支线,再依次探出支线;多通点通常是管线变经径点,由于信号衰减较快,主机应分别挪至支线处探测。
5.2并行管线的探测
如果在管线上方横切时,信号衰减异常缓慢,则应考虑可能存在并行管线,但还需进一步判定。首先减小接收机的功率,用以区分是否存在2个峰值。如果仍不能确定,可通过管线的分叉处求证。如果是1条管线产生的多通,则在多通处存在信号急剧衰减;并行管线产生线路分叉则不存在信号衰减。
5.3地下电缆的探测
由于电缆本身产生50Hz电力信号,对探测仪发出的信号产生叠加影响,在实际工作中较难判别。为此,可将发射机置于支线,以减小信号干扰,由支线汇总,找出主线。可先探测用户到变电柜的支线,再由变电柜汇总到变电房,其中信号叠加部分为主电缆沟。
6、专题图的制作
管线探测完毕,需在主要探测点处设置标志桩进行标识,利用计算机CAD绘图技术将管线的三维坐标(X、Y、H)或相对坐标(a、b、h)绘在平面图上。在制作中,应积极与建设单位联系,收集已有的管线信息。如:介质、材料、管路、变径点等。
7、工程实例
7.1工程概况
某社区建成时间较早,辖区内管线纵横交错。由于地下管线年久失修,缺乏统一管理,造成管线控制流程混乱,供水、供电结构不合理,流失严重,仅生活用水一项每年流失70%。由于缺乏地下管线详尽资料,社区一直不能采取有效的管理措施和管网改造。
7.2难点分析
该区地下管线布设年代较早,可用资料极少,对探测方案的整体实施产生不利影响;新老管线相互搭接,造成同一线路上的多回路,不易识别;现场的电力设施、微波站对信号干扰较大。
7.3技术措施
(1)优化方案:结合测区情况,对金属管线和电缆采取不同方案。金属管线采用“从主线到支线,逐级复核”的探测方案;电力电缆由于自身可产生50Hz电力信号,主线多走同一电缆沟,故采用“从支线到主线”的探测方案,减少信号干扰。
(2)对多回路的处理:探出每条与其关联的所有管线后,加以汇总,根据各线路间的控制关系,剔除废弃管线,绘制管线的实际流程。
(3)抗干扰措施:采用“直接法”和“夹钳法”相结合,减少信号干扰;在工作频率的选择上,选用抗干扰性好、信号易分辨的8Hz为工作频率;用“峰值法”精确定位。
(4)简化工序、提高工效:根据本项目入户的管线和电缆多为直伸埋设,且平行建筑物的特点,在现有地形图基础上采取“单点定位”法,主线、支线一次完成。
7.4资料的管理
对采集的数据及相关信息进行建库,采用分层管理,建立可查询的地下管线信息管理系统,图形与属性信息一一对应,实现微机化管理。
7.5成效显著
在探测过程中,探出10条废弃管线,5条非法连接管线,查明造成生活用水严重流失的主要原因;探测各种管线150km、电缆50km;绘制了供气、供暖、排污和雨水6种专题图50多张;用户以此实施管网改造,经现场开挖验证,管线定位准确率在85%以上,为社区的市政设施管理提供了详实、准确的基础资料。
8、结语
由于管线探测是一种经验性很强的工作,在探测方法和信号的识别上必须经过长时间的探索和实践,才能更好地解决探测过程中出现的各种问题。展望地下管线探测技术的发展,在管径和断点的探测方面还需进一步完善;抗干扰性仍需提高;结合计算机技术,实现地下管线探测技术的数据采集、传输一体化以及实现管线跟踪的智能化等等。
参考文献:
[1]朱军.城市地下管线综合探测[J].四川测绘,1996,1:39~43.
[2]于建刚,王林.地下管线深度探测实用公式[J].三晋测绘,1996,3:31~32.