重慶市大學城供水管地下管線探測技術方案設計書

1 重慶市大學城供水管地下管線探測技術方案設計書 區(qū)概況 本工程的測區(qū)位于重慶市大學城供水管線探測。本工程主要涉及到的技術有：地下管線探測技術、工程測量技術、計算機和地理信息系統(tǒng)技術等。 根據(jù)業(yè)主要求，探明測區(qū)范圍內的給水管道，測量地下管線特征點的三維坐標，編繪專業(yè)管線圖，建立專業(yè)地下管線數(shù)據(jù)庫并支持常規(guī)應用。 2. 施工依據(jù)與技術要求 3. 總體工作流程 本工程主要涉及地下管線探測、地下管線點測量、管線圖編繪、建立地下管線數(shù)據(jù)庫以及支持應用等環(huán)節(jié)。 首先是根 據(jù)委托方提供的現(xiàn)有管線資料，在實地探明所有現(xiàn)狀地下管線管道，其中金屬管線主要采用電磁法原理，非金屬主要采用探地雷達原理，并輔助以現(xiàn)場調查、釬探法以及局部開挖等方法完成，并在實地標識管線特征點，編號并記錄其屬性； 其次是用常規(guī)測量方法，先用 星定位系統(tǒng)，在首級控 2 制點的基礎上，布設 E 級 ，再用全站儀布設圖根導線并測量各管線特征點的三維坐標； 再次是根據(jù)探查流程提供的管線屬性信息和測量流程提供的管線空間信息，用普查之星 2010地下管線智能成圖系統(tǒng)，生成帶屬性專業(yè)管線圖，建立地下管線數(shù)據(jù)庫； 最后是 在日常工作中，可以利用普查之星 2010對本工程完成的管線管道信息進行查詢、維護、統(tǒng)計、分析等，滿足應用。 具體的工作流程主要包括施工前的準備工作，地下管線探查，地下管線測量，地下管線數(shù)據(jù)處理與成圖，日常應用等。 4. 施工前的準備工作 施工前，與委托方進行有效溝通，弄清楚委托方的真實需求，并根據(jù)其具體要求制定詳細的技術設計書，設計地下管線探查記錄表（不漏記，不冗余），進行工作前的技術適應性訓練，可以有效地提高工作效率，保證工作質量，避免因誤讀而造成的后期返工，確保工作成果的良好運行。 具體在外業(yè)施工中 ，施工前的資料搜集與整理、現(xiàn)場踏勘、施工組織、儀器設備的一致性校驗、探測方法的有效性試驗等準備工作也是必須的，以確保人員到位，儀器良好，方法有效，保障得力。 施工前的準備工作流程圖為： (見下頁 ) 3 工作量評估地理條件施工組織人員 設備 方法詳細技術設計管線調繪圖 控制網資料 現(xiàn)狀地形圖資料搜集與委托方有效溝通可信度踏勘 現(xiàn)場踏勘 現(xiàn)勢性踏勘位置保存情況方法試驗交通條件埋設情況一致性試驗導線控制選點適應性處理地形分幅適應性培訓全體人員進場施工審核通過噴繪供施工用測量前期進場探測前期進場計算機前期進場質監(jiān)與安全接受任務施工前準備情況流程圖 4 （若委托方堅持要求先找一區(qū)域試測，另行商議另案處理） 5. 地下管線探查 述 根據(jù)本工程的特點，地下管線探查在充分搜集和分析已有調繪圖等資料的基礎上，采用實地調查、儀器探測和輔助方法等相結合的方法進行。探測過程遵循從 已知到未知，從明顯到隱蔽，從金屬管線到非金屬管線的順序進行，分組分區(qū)域逐片完成。 查內容 主要查明地下管線的平面位置、走向、埋深，并調查其管徑、材質、壓力、埋設年代等相關內容。 查方法 述 根據(jù)不同管線敷設特點，地下金屬管線主要用地下管線探測儀探明，非金屬管線（ ）主要用探地雷達輔助以調查進行，有條件的地方用釬探法探明，局部疑難地區(qū)輔以開挖驗證、利用原有資料等方法進行。如下圖： 5 明顯點調查 隱蔽點探測金屬管線探測 非金屬管線探測管線草圖管線探查記錄表錄 入 并 1 0 0 % 校 對 無 誤轉交內業(yè)（管線成圖）資料整理與質檢轉交測量（管線點測量）合格不合格重測管線儀探測 雷達探測可以探明的 不可以探明的釬探法 顯管線點調查 逐一打開管線檢查井、閥門井，直接用鋼尺量測管線到地面的距離（即管外頂埋深），讀數(shù)至厘米，并調查其相關參數(shù)。閥門井的井蓋中心位置和管線中心位置偏離 20厘米以上的，其管線中心位置作為偏心井記錄，井蓋中心作為閥門井記錄。 明顯點調查后，我們遵循從已知到未知的方法，探明與該明顯點有關的隱蔽點，直至探明該區(qū)域所有地下管線。 蔽管線點探測 6 述 隱蔽管線點探測是在明顯點調查、調繪圖研讀和現(xiàn)場掃面等基礎上，根據(jù)不同區(qū)域的地球物理條件和管線材質情況，選用不同物探方法、儀器、頻率進行，一般對金 屬管線采用頻率域電磁法，非金屬采用探地雷達法，有條件的用釬探法，局部疑難區(qū)域用開挖驗證的方法實現(xiàn)探測。 本測區(qū)地處低緯度地區(qū)，介質電阻率低，因此在選用儀器時要求工作頻率、輸出功率具有可選性，對埋深較大管線盡可能采用低頻、大功率，以滿足不同條件的管線探測要求和精度。 率域電磁法探測 金屬地下管線探測一般采用頻率域電磁法進行探測，主要采用的儀器是管線探測儀，該方法具有輕便、快捷、準確的特點。 根據(jù)電磁感應原理，在金屬管線上方（或附近）放置有交變電流的發(fā)射線圈，線圈受交變電流的作用產生交變電磁場 并向周圍傳播，該電磁場稱為“一次場”。因穿過金屬管線的“一次場”磁通量的大小、方向不斷變化，使金屬管線產生感應電流，其大小正比于磁通量的變化率，頻率與“一次場”相同。同理，該感應電流在其周圍產生頻率相同的感應電磁場，即“二次場”。通過接收裝置在一定距離外接收“二次場”信號，分析其分布特征，從而達到尋找地下金屬管線的目的。如下圖： 7 管線探測定位示意圖 （ a） （ b） 大值法 （ c） 小值法 管線探測定深示意圖 （ a） 0% 法 （ b） 0%、 50% 法 （ c） 45法 以有源感應法搜索探查，探得管線準確位置后，用歸零法感應，排除其他相鄰管線，再繼續(xù)感應搜索，如此循環(huán)交替的方法進行有源掃描、探查。用 查找原因重新定位。 努力利用一切有利條件進行直聯(lián)法、夾鉗感應法施加探測信號，以克服與其他管線距離密集（尤其是與自來水管道之間）、埋深過大等造成的探查困難，從而保證探查精度。探查過程中必須打開與目標管線相關的窨井等附屬設施，量取其管線實際埋深， 8 并與儀器探測深度 相比較，結合方法試驗，求出儀器測深修正系數(shù)，對測深結果進行修正，以提高探查精度。 地雷達法探測 不能現(xiàn)場調查探明的非金屬管線管道，我們一般可考慮采用探地雷達法探測。探地雷達是利用介質中電性差異（電導率、介電常數(shù)等）分界面對高頻電磁波（主頻數(shù)十到數(shù)百兆赫）的反射來探測目的體。然后根據(jù)周邊情況調查，判斷哪一個具體的目的體是管線管道信號。 用一個天線發(fā)射高頻電磁波，另一個天線接收來自地下介質界面（如非金屬地下管線與土壤的界面）的反射波，在介質中一定深度范圍內如果存在有異常物體，并且異常物體與周圍 介質存在有電性差異時，探地雷達天線在地表發(fā)射高頻電磁波時，在介質中傳播的電磁波遇到異常物體與周圍介質分界面，電磁波反射回地表，被地表的接收天線所接收，根據(jù)所接收的反射信號的雙程走時，通過對接收到的反射波的分析處理，便可確定異常物體的位置，從而達到探測地下非金屬管線的目的。 地質雷達成果要根據(jù)異常特征、被探對象的條件選擇“迭加”、“濾波”、“變換”進行圖像處理，要求斷面圖像橫坐標必須對應地表管線點，縱坐標要換算成深度，圖像異常要根據(jù)現(xiàn)場調查和明顯點情況，判斷并標出被探對象的名稱，篩選出我們所需要的管線管道信號 和相關信息。 探法和開挖驗證法探測 9 不能用上述方法探明的管線管道，如果地面條件允許，我們可以視情況采用釬探法，用機械探棒，在可疑地點直接觸探到管線管道，并根據(jù)觸探情況，記錄其屬性信息。 如果上述方法都不能奏效的特殊情況下，為保證探測成果質量，在可疑地點，采用人工開挖的方法，直接揭露管線管道，以求得其屬性信息。 查精度 隱蔽管線點的探查精度為：平面限差 0% h，埋深限差 5% h（其中 h 為地下管線的中心埋深，當 h 小于 1 米時以 1米代入計算）； 明顯管線點的量測精度為 ：埋深限差 10 厘米，中誤差小于 5 厘米。 查記錄 不論用何種探測方法探明的管線管道，我們均應現(xiàn)場用紅油漆、竹簽、道釘、木樁等方法標記出準確點位，編制點號，將探明的屬性信息詳細記錄表地下管線探查記錄表中，現(xiàn)場繪制管線草圖。 管線點號要求全測區(qū)唯一，采用“分組編碼順序號”等組成，一般為 2 7 位，如 號編制后，在以后的測量、內業(yè)數(shù)據(jù)處理、建庫與成圖、日常應用等過程均使用該點號，無特殊情況不更改。 將地下管線探查記錄表手工錄入到 ， 10 并進行 100%校對確保無誤后轉交內業(yè)部門進行數(shù)據(jù)、圖形處理，將草繪管線圖整理后轉交測量部門進行地下管線點測量。 6. 地下管線測量 述 本工程采用的平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)與 程系統(tǒng)相一致，起算點為委托方提供現(xiàn)有控制點（等級點）。 本工程測量主要包括控制測量和地下管線點測量兩部分。其中控制測量與地下管線探查同步進行，待地下管線探查成片完成后，再進行地下管線點測量。 其工作流程如下圖： 以已有首級控制點資料 為基準，沿測區(qū)主次道路加密布設城市 E 級 I、 控制點編號為 11 控制點的平面坐標采用 星接收機，在首級控制點的基礎上測量完成，沒有 號的區(qū)域用全站儀測量完成，高程采用水準儀測量完成。 這些控制點作為本次工程的平面、高程控制網（四等水準），其精度和技術要求必須滿足 下管線點測量 地下管線點測量采用全站儀在上述各級控制點上設站，按極坐標法進行測量，高程采用三角高程的方法測量。如有必要，在上述控制點的基礎上可布設圖根導線，圖根導線必 須符合或閉合，圖根導線的平面控制用全站儀測量完成，高程用三角高程法測量完成，其精度和技術要求滿足 要求，布設的圖根點應滿足地下管線點測量的要求。 管線點測量采用全站儀自動采集，各管線點的測量點號與探查點號相同，于現(xiàn)場輸入到全站儀內。極坐標測量的要求：角度觀測半測回，邊長觀測一次，在各級控制點設站時，均進行測站檢查，遇其他控制點時也進行控制點檢核，管線點測量的邊長不超過定向邊長的 3 倍，三角高程測量時均認真量取儀器高、覘標高（量取至毫米），并現(xiàn)場輸入到全站儀內。 測量完成后，將全站儀觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)?計算機中，用我公司相應的坐標計算程序計算成坐標，轉交給內業(yè)部門。同時將控制檢核資料生成檢核日志，以便備查?？刂泣c檢核必須符合 符合要求的必須進行返工處理。 12 下管線點測量精度 平面位置測量中誤差（相對于鄰近平面控制點）不大于 5厘米，高程測量中誤差（相對于鄰近水準點）不大于 3 厘米。 7. 地下管線圖的編繪與數(shù)據(jù)處理 述 根據(jù)探查作業(yè)組提供的管線屬性數(shù)據(jù)，測量作業(yè)組提供的管線空間數(shù)據(jù)（管線點坐標）以及委托單位提供的地形背景圖，以 010（或 以上版本）為處理平臺，用普查之星 2010地下管線智能成圖系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)處理和圖形編繪任務。該系統(tǒng)在建庫和編繪過程中可以有較高的工作效率，可保證工作質量。 另外，如果委托方有要求，我們可以直接從管線圖中裁切，并根據(jù)地下管線數(shù)據(jù)庫的相關信息生成閥門卡片和用戶卡片等，以便委托方在日常管理中方便使用。 件特色 除了實現(xiàn)常規(guī)的數(shù)據(jù)處理、管線成圖等功能外，該管線系統(tǒng)還擁有以下特點： 良好的數(shù)據(jù) I/有普遍城市適應性和管種專業(yè)性； 可以根據(jù)實際情況將其數(shù)據(jù)輸出到不同的格式和平臺； 多方位的查錯功能，出 錯時可以直接追溯到相關責任人； 13 自動生成總圖和分幅圖；自動生成閥門卡片和用戶卡片； 圖庫聯(lián)動、點線屬性雙向查詢、實時維護修改、可選擇性注記和整飾、管線縱、橫斷面分析等。 14 作流程（如下圖） 建立工程文件生成接圖表工程參數(shù)適應性設置邏輯查錯導入空間信息(坐標)導入屬性信息(記錄)生成管線圖檢查并修改不通過通過管線錯誤修改管點錯誤修改 坐標錯誤修改地下管線數(shù)據(jù)庫管線圖分幅地形圖標準圖框邏輯查錯無錯誤有錯誤檢查探測單位外業(yè)輸入探測單位內業(yè)輸出分幅管線圖委托單位輸入生成閥門卡片生成用戶卡片生成其他內容 15 繪方法 繪目標 采用內外業(yè)一體作業(yè)機助方法，編繪 1： 1000 專業(yè)管線圖，將外業(yè)屬性、空間信息處理成地下管線數(shù)據(jù)庫。 形編繪要求 線分層 根據(jù)地下管線敷設特點，我們首先將不同管道進行分層處 理（類似于綜合管線中的不同管種），如有必要，還可以用管徑繼續(xù)分層，最后再將管線點、管線、管線點號、管線注記等內容繼續(xù)分層，如下圖： 天然氣管道中壓天然氣管道 低壓天然氣管道 注記標準： 類型 方式 字體 字高（ 說明 管線點號 字符、數(shù)字 中等線 管線注記 字符、數(shù)字 中等線 16 線點符號 尊重委托方的用圖習慣和符號，并自定義到管線系統(tǒng)中。 門卡片與用戶卡片的編繪 為了使該成果資料在日常工作中更方便，根據(jù)管 線系統(tǒng)特點，我們可以在管線圖的基礎上，生成閥門和用戶卡片，該項工作在管線圖完成編繪并定稿后自動生成。 件命名與數(shù)據(jù)格式 總圖文件名保存為： 測區(qū)號 分幅管線圖保存為：圖幅號 分幅地形圖保存為： 幅號 幅號 輸出數(shù)據(jù)庫：文件名 閥門卡片保存為：點號 用戶卡片保存為：點號 8 日常應用 常應用主要包括查詢、維護、統(tǒng)計、分析等功能，滿足工作需要。 詢主要包括點、線查詢，可以由圖查詢 到屬性，也可以由屬性查詢到圖。 17 護主要包括點、線的增加、修改、刪除等操作以及測量坐標的處理任務，與數(shù)據(jù)建庫過程基本一致。 計主要包括管線長度統(tǒng)計和管線點統(tǒng)計，在統(tǒng)計管線長度時可以分管徑、道路、長度、材質等多條件分類統(tǒng)計，在統(tǒng)計管線點時，可以分隱蔽點、明顯點統(tǒng)計或按特征類型統(tǒng)計。 析主要包括縱、橫斷面分析等功能，在管線管道中常見的為縱斷面分析，如疊加入其他管線，可以進行多管線的橫斷面分析功能。 18 19 要時，我們還可以增加點、線的擴展屬性，以便將更多信息 處理到地下管線數(shù)據(jù)庫中，如右圖，這些屬性信息不是 屬性類型、名稱也可以不固定，根據(jù)具體要求進行設置。 9 質量控制措施 公司采用作業(yè)組、項目組、質檢部三級檢查、項目組、質檢部兩級驗收的質量控制辦法，對探查、測量和計算機全過程實行質量監(jiān)控； 過程執(zhí)行相關的行業(yè)規(guī)程、規(guī)定以及委托方的相關規(guī)定；并貫徹我公司 001： 2000 質量保證體系，以確保提交的圖形、數(shù)據(jù)資料符合要求，在日常管理、生產等環(huán)節(jié)發(fā)揮其應有的功能。 下管線探查的質量控制 20 地下管線探查作業(yè)前，我們在測區(qū)內選取典型的地段，用不同的儀器、方法、操作員對已知管線進行探測，將探測數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)進行對比，計算出相應的校正參數(shù)，并找出不同地理環(huán)境下最佳的探測方法。 地下管線探測作業(yè)中，我們有針對性選擇部分地下管線進行重復探測，重復探測工作量不得少于總工作量的 5%，將重復探測的結果與原測結果進行互檢比較，兩者相差較大的必須找出原因，進行更正；待全部工作完成后交由項目組、質檢部再分別進行 5%、 3%的抽檢，抽檢合格的方可提交。 業(yè)工作完成后，作業(yè)組、技術負責、 項目經理必須將草圖帶到實地進行比對，其比對工作量分別不少于 100%、 30%和 20%。 交內業(yè)進行圖形數(shù)據(jù)處理過程中，要加強內、外業(yè)的雙向反饋。 業(yè)將數(shù)據(jù)處理過程中發(fā)現(xiàn)的邏輯錯誤和圖面上發(fā)現(xiàn)的問題（圖面上更能直觀反映出外業(yè)的問題），及時反饋到外業(yè)進行檢查和處理。 業(yè)經數(shù)據(jù)處理成圖后，將管線圖打印出來，由作業(yè)組與工作草圖進行 100%經對，技術負責進行 30%以上比對，項目經理進行 10%以上比對，發(fā)現(xiàn)錯誤的即時進行整改。 業(yè)根據(jù)檢查出的問題和遺留問 題，到現(xiàn)場進行檢查、重復探測、開挖驗證等。并將整改中發(fā)現(xiàn)的錯誤及時反饋給內業(yè)進行圖庫聯(lián)動修改，內業(yè)修改完成后再進行邏輯檢查，直至無誤。 21 量評定方法 顯管線點量測精度（埋深中誤差）： 12 ， 蔽管線點儀器探測精度： 平面中誤差 12 埋深中誤差 12 平面限差 n s（ 2%10 限埋深限差 n s（ 2%15 限 h 為埋深誤差值， h，都不得超過規(guī)定限差的 蔽管線點開挖驗證精度：其超限管線點的個數(shù)不超過開挖點數(shù)的 10%。 下管線點測量的質量控制 制測量完成后，必須進行控制點檢查。 查點位是否合理，埋設是否牢固、標準，通視情況是否良好；作業(yè)組必須全部巡視，技術負責和項目經理巡視工作不少于 20%。 查圖根布線是否合理，導線閉合差、最弱點中誤差、相對閉合差、導線長度，平均邊長是否滿足規(guī)程要求，作業(yè)組和技術負責必須進行 100%檢查，再交項目經理進行審核。 站重復觀測地形點、地下管線點進行檢查，檢查工作量不低于總量的 5%，其平面中誤差和高程中誤差必須符合 22 繪完成后，由作業(yè)組進行 100%比對，發(fā)現(xiàn)問題即時改正，再由技術負責進行 50%比對，項目經理進行 20%對比。 目經理完成后，由質檢部抽取不 少于 5%的檢查工作量進行檢查，檢查結果必須符合 要求。 量質量評定標準 : 平面中誤差122 高程中誤差 12 x 和 y 為橫、縱坐標較差， h 為高程較差， n 為檢查點數(shù)。 5 厘米， 3 厘米。 據(jù)建庫、圖形處理、日常應用的質量控制 普查之星 2006地下管線智能成圖系統(tǒng)是 2001年完成開發(fā)的，經過多年數(shù)百項大型工程的檢驗并完善而成的，軟件 適用性較強，性能穩(wěn)定，且操作熟練，完全滿足本工程的要求。 所有手工錄入的數(shù)據(jù)，必須進行 100%校對確認無誤后方可入庫處理，入庫處理成圖后，內業(yè)也必須進行 100%圖面檢查，經檢查無誤后再轉交外業(yè)到現(xiàn)場進行檢查。 圖過程中，由于我們采用圖庫聯(lián)動的先進技術，因此有效地保證了圖庫的一致性，提高了工作效率，工作質量也得到了保證。 生成管線圖和編圖工作完成后，用管線系統(tǒng)進行全面的數(shù)據(jù)邏輯檢查，發(fā)現(xiàn)錯誤的查明原因，即時排除，并根據(jù)實際情況轉交相關探查、測量作業(yè)組到現(xiàn)場處理。 23 詢、維護、統(tǒng)計、分析等是本系統(tǒng)的基本功能，且可以增加自定義擴展屬性，功能模塊管理開放，用戶自定義簡單方便，操作容易上手，培訓力度小。 10 工程組織與進度計劃 員投入 工程實行項目經理負責制。 項目經理 1 人，具有物探高級工程師職稱； 技術負責 1 人，具有地理信息系統(tǒng)（或計算機）工程師職稱； 探測組 2 個，每組 2 人，組長具有工程師或助理工程師職稱； 測量組 1 個，每組 2 人，組長具有工程師或助理工程師職稱； 內業(yè)組 1 個，每組 2 人，具有工程師或助理工程師職稱； 有后勤保障等人員 2 人； 個項目組由 12人組成。 工程施工中，各專業(yè)間要明確責任，相互配合，確保各項工作有計劃、有步驟地進行，保證工期和工作質量。 目組織關系表： 24 探測一組探測二組探測三組探測四組探測五組探測六組測量三組測量二組測量一組內業(yè)二組內業(yè)一組保障一組保障二組技術負責項目經理注：各專業(yè)的一組為本專業(yè)的專業(yè)負責。 器設備投入 項目擬投入各類儀器設備及應用軟件 7 臺套。 D 8000 型地下管線 探測儀 2 臺，全過程使用； 質雷達 1 臺，全過程中使用； C 307/406 型全站儀 3 臺，全過程使用； 32 水準儀 1 臺，水準控制測量過程使用； 4 計算機 4 臺，全過程使用，其中內業(yè)用 2 臺，外業(yè)用 2臺； P L 4 激光打印機 1 臺，全過程使用； P 00 型 臺，噴圖中使用； 008 1 套，我公司管線系統(tǒng) 1 套，共 2 套軟件系統(tǒng)。 度計劃 期計劃表 作業(yè)時間 作業(yè)內容 3天 30天 60天 120天 25 搜集、踏勘、試驗 地下管線探查 地下管線點測量 數(shù)據(jù)圖形處理 各專業(yè)質量監(jiān)控 各專業(yè)質量檢查 數(shù)據(jù)建庫和應用 報告 編制 成果驗收 間安排 2013 年 月 日全面進場， 年 月 日左右提交全部成果資料和數(shù)據(jù)光盤，總工期約 天； 資料搜集、現(xiàn)場踏勘、方法試驗安排 12周時間； 地下管線探查安排 天時間（含質檢）； 地下管線點測量安排 天時間（含質檢，與探查時間交叉）； 數(shù)據(jù)圖形處理安排 天時間（含質檢，與上述時間交叉）； 質量監(jiān)控貫穿整個工期，安排 天時間（由技術負責和各專業(yè)負責安排） ,其中具體質量檢查時間約 天； 數(shù)據(jù)轉庫安排 2 周時間（含質 檢）； 報告編制安排 天時間，最后安排 天時間進行成果驗收。 11 安全文明生產 目組全體成員必須熟悉本崗位的安全保護規(guī)定，做到安 26 全、文明生產，確保本工程順利完成； 目經理負責項目組的安全工作，持有安全生產管理資格證，必須在開工前做好相應的安全教育，隨時檢查安全設施的配備和