李昌澤

(上海市測繪院浦東分院，上海200120)

一、引 言

為滿足規(guī)劃、信息化建設(shè)的需要，準(zhǔn)確掌握城市地下管線現(xiàn)狀，合理開發(fā)和有效利用地下空間，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)和管理水平，筆者所在單位承接了浦東新區(qū)內(nèi)環(huán)道路區(qū)域內(nèi)地下管線普查項(xiàng)目的普查任務(wù)?，F(xiàn)普查工作已經(jīng)完成，在進(jìn)行成果三維平臺發(fā)布時(shí)，發(fā)現(xiàn)管線有相撞的情況，這與實(shí)際管線埋設(shè)情況不符合?，F(xiàn)以02和03測區(qū)為研究對象，通過實(shí)地重復(fù)探測，確定管線的實(shí)際位置，分析撞管產(chǎn)生的原因，提出撞管處理的建議，并對以后的普查工作提出相關(guān)預(yù)防措施。

二、管線普查概況

02、03測區(qū)的普查范圍為:羅山路—昌邑路—源深路—楊高中路—民生路—錦繡路—羅山路圍成的環(huán)形區(qū)域，張楊路北側(cè)為02測區(qū)，南側(cè)為03測區(qū)，共涉及211幅1∶500標(biāo)準(zhǔn)分幅圖，管線總長度889 km，約占內(nèi)環(huán)區(qū)域內(nèi)普查總工作量的34．2%。在本次撞管檢查探測中，堅(jiān)持以實(shí)地調(diào)查為主的原則，對02和03測區(qū)的所有撞管點(diǎn)現(xiàn)場進(jìn)行了復(fù)核。

三、撞管調(diào)查流程

1．撞管現(xiàn)象描述

02和03測區(qū)總計(jì)發(fā)現(xiàn)撞管2189處，平均每公里撞管點(diǎn)數(shù)2．5個(gè)，按撞管種類分為6類:明顯管線與明顯管線、隱蔽管線與隱蔽管線、明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線、線纜與線纜。其中明顯管線為雨水，污水管線;隱蔽管線為給水，燃?xì)夤芫€;線纜為信息類，電力類管線。

按撞管程度的大小分為4個(gè)等級:A(≤7．5 cm)、B(7．5～15 cm)、C(15～30 cm)、D(＞30 cm)。撞管統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 撞管情況統(tǒng)計(jì)表

從撞管種類來看，撞管現(xiàn)象主要集中在明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線，分別占總撞管數(shù)的20．7%、21．1%、35．2%。

從撞管程度上來看，撞管現(xiàn)象主要集中在7．5～15 cm和15～30 cm兩個(gè)區(qū)間，即B類撞管程度占35．4%，C類撞管程度占38．7%，此兩類撞管程度占總數(shù)的73．9%，而撞管程度小于或等于7．5 cm的A類和大于30 cm的D類所占的比例分別為12．6%和13．3%。

從撞管分布上來看，在非路口處主要表現(xiàn)為支管與順路主管發(fā)生相撞，而在道路路口處管線密集分布區(qū)域發(fā)生相撞較多。

2．外業(yè)調(diào)查工作

(1)調(diào)查工作的目的

針對普查成果中三維撞管的情況，經(jīng)過分析討論，以02和03測區(qū)為研究對象，對其出現(xiàn)的管線撞管點(diǎn)處進(jìn)行實(shí)地復(fù)測，一方面對撞管點(diǎn)處普查成果進(jìn)行校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，排除因普查探測的偏差而產(chǎn)生的撞管;另一方面，通過外業(yè)復(fù)測及到排管施工現(xiàn)場調(diào)查，充分了解不同類型撞管管線的實(shí)際空間位置關(guān)系，找出產(chǎn)生撞管現(xiàn)象的原因，提出解決方案，為以后的普查工作提供相關(guān)指導(dǎo)意見。

(2)調(diào)查工作的過程

①外業(yè)復(fù)核

外業(yè)復(fù)核主要對兩條相撞管線的交叉處分別進(jìn)行探測，并對附近的探測點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)探測結(jié)果判斷管線的相對位置關(guān)系，進(jìn)行外業(yè)記錄。同時(shí)，到一些排管施工的現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，了解實(shí)際排管施工的具體情況，結(jié)合撞管問題，提出相應(yīng)的解決方案。

在作業(yè)過程中，根據(jù)不同類型的撞管管線，采取不同的探測方法。信息、電力類管線(除電力井中的電纜)主要采用夾鉗法探測，根據(jù)所夾管線在管塊中的位置，進(jìn)行平面位置及深度的修正;給水、燃?xì)忸惞芫€主要采用直連法或感應(yīng)法;雨水、污水類管線主要復(fù)查管線兩端窨井管底深度及管徑數(shù)據(jù)。

對于仍不能解決的且有導(dǎo)入口的部分管線，穿入鐵絲用直連法探測或采用穿入示蹤探頭用導(dǎo)向儀嘗試進(jìn)行探測。

②排管施工現(xiàn)場調(diào)查

根據(jù)到施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，可以了解到雨水支管材質(zhì)多為塑料的波紋管，而波紋管在施工中可以存在一定的起伏及變形;同時(shí)外業(yè)量測的管口為水泥砂漿涂抹，實(shí)際管口具有一定傾角縮在內(nèi)部無法量測，與外業(yè)量測數(shù)據(jù)有一定差值;同時(shí)觀察到新建道路排管施工時(shí)，雨水篦支管最后進(jìn)行埋設(shè)，多在已完工順路各類管線上方。

電力或信息管線在檢修井內(nèi)的橫截面排列整齊，有一定的間隙，而在兩井之間區(qū)域則沒有間隙緊密排列，普查作業(yè)時(shí)在井內(nèi)采集的管塊尺寸要大于實(shí)際埋設(shè)時(shí)的管塊尺寸，由檢修井向外相當(dāng)于存在變徑點(diǎn)，此點(diǎn)在覆土后無法探測;在排管施工中，如遇其他管線需要避讓，可將硬度較大的玻纖管等換成波紋軟管繞過，甚至將原先管束散開平鋪(如將4×3的改為6×2的)以避開管線。

根據(jù)信息排管的現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)兩路管線在同一溝槽中緊密排列，至其中一檢修井時(shí)，一路管線進(jìn)井而另一路管線以圓滑漸變曲線繞過井室后，兩路管線繼續(xù)在同一溝槽中緊密排列向前共同敷設(shè)，且由于是多根管材套接，雖總體上看為直線段，實(shí)際埋設(shè)時(shí)存在彎曲及起伏。

(3)調(diào)查中遇到的難點(diǎn)

1)路口處管線相撞較多，在探測過程中，車流量較大，增加了定點(diǎn)、測深的難度;對車流量極大的路段(昌邑路、民生路、張楊路、羅山路等)，出于安全因素考慮，調(diào)整了作業(yè)時(shí)間，在夜間進(jìn)行探測復(fù)核。

2)對撞管較嚴(yán)重的雨污水支管、信息預(yù)排管線采用穿鐵絲直連法探測或穿入探頭用導(dǎo)向儀探測，在管線中穿導(dǎo)向儀探頭或鐵絲時(shí)，由于不能確定其在管線中的具體空間位置，不好確定修正值，使探測結(jié)果產(chǎn)生了誤差。

3)出于安全因素考慮，電力公司不允許下到電力井內(nèi)使用夾鉗法探測，而電力管塊尺寸普遍較大，電纜排布較寬，使用感應(yīng)法探測誤差較大，不容易修正，很難確定管線的確切深度。

4)對于部分PVC、PE、PPR等非金屬材質(zhì)管線未能復(fù)核其位置埋深，僅復(fù)核了撞管點(diǎn)處與其相交有探測信號管線的位置埋深，初步判斷其空間位置關(guān)系。

3．調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

(1)撞管點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在確保安全的前提下，對有條件的撞管點(diǎn)進(jìn)行了復(fù)核。復(fù)核時(shí)可明確的撞管點(diǎn)1206處，占總撞管數(shù)的55%，復(fù)核后仍未明確的撞管點(diǎn)983處，占總撞管數(shù)的45%。

(2)復(fù)核后仍未明確的撞管點(diǎn)

此類撞管點(diǎn)由于環(huán)境限制，不能明確管線的埋深，未記錄撞管數(shù)據(jù)，主要分以下兩類:

1)經(jīng)探測仍不確定的撞管點(diǎn)(500余處)，此類撞管點(diǎn)位于管線極密集區(qū)域、管線緊湊平行分布區(qū)域、道路的圍欄處，在撞管處無法準(zhǔn)確定點(diǎn)測深。管線極密集區(qū)域多分布在路口處，管線無法精確區(qū)分;埋深較大管線造成的撞管點(diǎn)，由于深度大，感應(yīng)信號很弱，受淺層管線信號干擾嚴(yán)重(如羅山路管徑1000 cm的給水管線)。

2)不能進(jìn)行有效探測的撞管點(diǎn)(300余處)，此類撞管點(diǎn)有的位于現(xiàn)階段施工封閉區(qū)域(如浦東大道路段、部分楊高路段和南洋涇路段)，有的位于封閉圍墻區(qū)域或高密綠化帶內(nèi)(如羅山路楊高路立交橋下綠地)，在這些區(qū)域內(nèi)無法對目標(biāo)管線連續(xù)追蹤至相交處精確定點(diǎn)測深。

(3)復(fù)核時(shí)可明確的撞管點(diǎn)

復(fù)核時(shí)可明確的撞管點(diǎn)包含了明顯管線與明顯管線、隱蔽管線與隱蔽管線、明顯管線與隱蔽管線、線纜與明顯管線、線纜與隱蔽管線、線纜與線纜的各類管線。經(jīng)復(fù)核后，在撞管點(diǎn)加探測點(diǎn)，管線完全分開，撞管問題徹底解決的有593處，占復(fù)核時(shí)可明確撞管點(diǎn)總數(shù)的49．2%，管線輕微碰撞(≤15 cm)但相交管線上下位置關(guān)系明確，可基本解決的有217處，占復(fù)核時(shí)可明確撞管點(diǎn)總數(shù)的18．0%，依然嚴(yán)重碰撞(＞15 cm)撞管問題無法處理的有396處，占復(fù)核時(shí)可明確撞管點(diǎn)總數(shù)的32．8%，見表2。

表2 撞管點(diǎn)復(fù)測后撞管情況統(tǒng)計(jì)表

4．普查成果分析

02、03測區(qū)管線普查結(jié)束后經(jīng)過驗(yàn)收，其數(shù)據(jù)質(zhì)量和地理精度均滿足設(shè)計(jì)要求，在本次撞管外業(yè)核實(shí)中，復(fù)測了262處明顯管線點(diǎn)，超差點(diǎn)6個(gè)，合格率為97．7%。同時(shí)對302個(gè)隱蔽點(diǎn)也進(jìn)行了復(fù)測，超差點(diǎn)11個(gè)，合格率為96．4%，復(fù)測結(jié)果表明普查成果的數(shù)據(jù)質(zhì)量是可靠的。

5．外業(yè)成果分析

綜合以上調(diào)查數(shù)據(jù)，對02和03測區(qū)的撞管現(xiàn)象有了進(jìn)一步的了解:①從復(fù)測的數(shù)據(jù)來看，撞管點(diǎn)附近的普查成果數(shù)據(jù)質(zhì)量是可靠的;②經(jīng)復(fù)測后，半數(shù)的撞管問題可以基本解決，但是仍有近一半的撞管點(diǎn)無法解決。

有半數(shù)的撞管問題仍不能解決說明普查成果還是有瑕疵的，但這些瑕疵是在規(guī)程允許范圍內(nèi)的，正是允許誤差的客觀存在，造成了一小部分的撞管，不能因?yàn)橛姓`差存在而否定普查成果的可靠性;除此之外，受目前探測方法和技術(shù)的限制，部分撞管問題無法得到解決。

四、撞管原因分析

1．普查規(guī)范未完善

由于普查規(guī)范的局限，未能完全滿足三維建模的需求，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面:

1)普查規(guī)范中對于管線相交處是否必須定點(diǎn)、測深未予明確，管線探測密度不能滿足三維建模的需求，不可避免發(fā)生撞管現(xiàn)象。

2)在外業(yè)采集管塊尺寸時(shí)，為了保證安全，管塊寬度、高度的尺寸均取相鄰工作井內(nèi)量測值的上限(即就大原則)，這也使部分信息和電力等管塊的尺寸大于實(shí)際尺寸，在三維顯示中造成部分撞管。

2．探測技術(shù)及施工環(huán)境的限制

現(xiàn)有的探測技術(shù)方法和儀器性能無法完全精確探明地下管線相近處的準(zhǔn)確坐標(biāo)和相對位置關(guān)系，無法達(dá)到在三維建模顯示中完全避讓的要求。

1)對于雨、污水管線，現(xiàn)階段基本采用打開窨井用L型量具進(jìn)行摸測，采集其管徑、管底埋深等數(shù)據(jù)，結(jié)合流向判斷其連接關(guān)系。而在實(shí)際施工作業(yè)中由于淤堵、井蓋打不開或被掩埋、井室過大或過深等客觀原因，會造成誤差;主管道向道路兩側(cè)的支管在探測范圍邊所定非普點(diǎn)，其平面位置及深度誤差更大。

2)此次普查工程執(zhí)行《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》(CJJ 61—2003)之精度要求，對于地下管線隱蔽點(diǎn)的水平位置限差:δts=±10%h，埋深限差:δth=±15%h。對于信號良好的金屬材質(zhì)管線，用管線儀采用極大值定位、70%法測深時(shí)，就可能產(chǎn)生10～15 cm的誤差，而路口管線密集相交處間間隔極小，極易產(chǎn)生撞管現(xiàn)象。

3)在管線密集、位置非常接近時(shí)，探測目標(biāo)管線時(shí)受到相鄰管線伴生磁場的干擾;對于長度較短的預(yù)留管線、接口處使用橡膠密封圈的球磨鑄鐵管等管線，探測信號極其微弱;大口徑管線由于趨膚效應(yīng)，測深時(shí)不好判斷是否為管線中心埋深值;這些情況都會造成探測誤差進(jìn)一步加大。

4)針對金屬管線探測儀無法探明的PVC、PE、PPR等非金屬材質(zhì)管線，本文嘗試了探地雷達(dá)等物探技術(shù)手段，但效果一般，不能連續(xù)有效地探明其走向埋深;為保證數(shù)據(jù)的完整性，其位置埋深等數(shù)據(jù)只能參照明顯點(diǎn)及現(xiàn)場施工痕跡比對。

管線公司反饋的成果資料(只有平面位置，沒有埋深)，采取內(nèi)插的方式進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，這樣也造成了部分撞管現(xiàn)象。

5)對于有空管的信息及電力非開挖管線，本文采取在空管中穿入示蹤探頭用導(dǎo)向儀進(jìn)行探測，由于拖拉管在施工過程中，管束會發(fā)生扭轉(zhuǎn)和形變，在非開挖探測時(shí)無法確定探頭所在空管在管束中具體位置，這樣會產(chǎn)生較大誤差，在非開挖管線的出地與入地段與淺部管線相交處產(chǎn)生撞管。

6)測區(qū)內(nèi)道路車輛眾多人流擁堵，給探測工作增加了許多干擾，難以保證長時(shí)間仔細(xì)地反復(fù)探測;部分管線位于施工區(qū)域或綠化密集區(qū)域，無法保證連續(xù)追蹤;需定點(diǎn)測深處存在柵欄或車輛占壓等原因，給探測工作增加了許多難度。

3．主觀人為因素

由于探測者技術(shù)水平、經(jīng)驗(yàn)方面的差異，外業(yè)探查、記錄、收點(diǎn)、內(nèi)業(yè)錄入、建庫等各道工序間的銜接及轉(zhuǎn)換過程中的差錯(cuò)，雖經(jīng)100%核對及項(xiàng)目組、分院兩級質(zhì)檢，仍在復(fù)核中發(fā)現(xiàn)極少量的錯(cuò)誤。

1)在對撞管處相關(guān)管線的窨井進(jìn)行明顯點(diǎn)復(fù)核時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)超差點(diǎn)6個(gè)，數(shù)據(jù)進(jìn)行改正后，由此原因產(chǎn)生的撞管問題得到了解決。

2)外業(yè)探測過程中，未按照要求連續(xù)追蹤，漏定隱蔽探測點(diǎn)，不能準(zhǔn)確地反映管線空間變化趨勢。如在張楊路民生路口處，一路電信管塊(兩人孔井之間直線相連，未超過75 m)穿過給水閥門井發(fā)生撞管，但使用夾鉗法復(fù)核時(shí)，探測信號顯示其在平面位置上為具有一定弧度的圓滑漸變曲線，恰好讓開給水閥門井，此類撞管問題本可以避免。

4．客觀現(xiàn)實(shí)存在

在對撞管點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核作業(yè)時(shí)，確實(shí)有不同管線處在同一檢修井內(nèi)的現(xiàn)象。如給水管穿過信息人孔、電力井或雨污水窨井，路燈電纜和監(jiān)控線纜等通過雨水管道過路，以及污水管穿過雨水井室等情況都有涉及。

五、撞管解決方案

通過對02和03測區(qū)撞管的實(shí)地探測和綜合分析，以目前所有撞管點(diǎn)全部外業(yè)復(fù)測的工作方法處理撞管問題，對周期和人員配置方面要求較高;經(jīng)外業(yè)仔細(xì)復(fù)測后，仍有相當(dāng)一部分管線還存在撞管現(xiàn)象，考慮到各類管線的差異性及實(shí)際的工作情況，提出以下兩類解決思路。

1．三維演示數(shù)據(jù)庫與普查成果數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一

此思路要求三維演示數(shù)據(jù)庫與普查成果數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)保持一致，需對普查成果數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改;在確保安全、相對合理的前提下，建議采用三維優(yōu)化篩選—內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)整—外業(yè)復(fù)測核實(shí)的工作方案解決。此思路較靈活，方案選擇較多，兼顧了撞管處數(shù)據(jù)的可靠性與三維顯示的美觀性，但外業(yè)工作量有大量的增加，周期上得不到保證。

2．三維演示數(shù)據(jù)庫與普查成果數(shù)據(jù)庫分離

此思路在普查成果數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，另外建立三維演示數(shù)據(jù)庫，在三維演示數(shù)據(jù)庫中通過內(nèi)業(yè)調(diào)整的方法解決撞管問題。此思路不對普查成果進(jìn)行修改，不增加額外的外業(yè)工作量，三維演示效果好。但是演示與應(yīng)用分離，在三維演示時(shí)不能表現(xiàn)出管線的實(shí)際空間位置關(guān)系，對管線在實(shí)際環(huán)境中的復(fù)雜情況起不了提醒和警示的作用。

撞管解決方案見表3。

表3 撞管解決方案

六、三維作業(yè)指導(dǎo)建議

通過撞管問題的核實(shí)分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的規(guī)范未能完全滿足三維建模的要求，在以后的管線普查中，提出以下建議，盡量減少撞管現(xiàn)象的發(fā)生。