重庆市大学城供水管地下管线探测技术方案设计书

1 重庆市大学城供水管地下管线探测技术方案设计书 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。 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 星定位系统，在首级控 2 制点的基础上，布设 E 级 ，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 ) 3 工作量评估地理条件施工组织人员 设备 方法详细技术设计管线调绘图 控制网资料 现状地形图资料搜集与委托方有效沟通可信度踏勘 现场踏勘 现势性踏勘位置保存情况方法试验交通条件埋设情况一致性试验导线控制选点适应性处理地形分幅适应性培训全体人员进场施工审核通过喷绘供施工用测量前期进场探测前期进场计算机前期进场质监与安全接受任务施工前准备情况流程图 4 （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 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。 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。 查方法 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（ ）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 明显点调查 隐蔽点探测金属管线探测 非金属管线探测管线草图管线探查记录表录 入 并 1 0 0 % 校 对 无 误转交内业（管线成图）资料整理与质检转交测量（管线点测量）合格不合格重测管线仪探测 雷达探测可以探明的 不可以探明的钎探法 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。 蔽管线点探测 6 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。 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： 7 管线探测定位示意图 （ a） （ b） 大值法 （ c） 小值法 管线探测定深示意图 （ a） 0% 法 （ b） 0%、 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 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， 8 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。 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。 探法和开挖验证法探测 9 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。 查精度 隐蔽管线点的探查精度为：平面限差 0% h，埋深限差 5% 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。 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 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 ， 10 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 述 本工程采用的平面坐标系统和高程系统与 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： 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 I、 控制点编号为 11 控制点的平面坐标采用 星接收机，在首级控制点的基础上测量完成，没有 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 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 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 符合要求的必须进行返工处理。 12 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 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 010（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。 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/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； 13 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。 14 作流程（如下图） 建立工程文件生成接图表工程参数适应性设置逻辑查错导入空间信息(坐标)导入属性信息(记录)生成管线图检查并修改不通过通过管线错误修改管点错误修改 坐标错误修改地下管线数据库管线图分幅地形图标准图框逻辑查错无错误有错误检查探测单位外业输入探测单位内业输出分幅管线图委托单位输入生成阀门卡片生成用户卡片生成其他内容 15 绘方法 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。 形编绘要求 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： 天然气管道中压天然气管道 低压天然气管道 注记标准： 类型 方式 字体 字高（ 说明 管线点号 字符、数字 中等线 管线注记 字符、数字 中等线 16 线点符号 尊重委托方的用图习惯和符号，并自定义到管线系统中。 门卡片与用户卡片的编绘 为了使该成果资料在日常工作中更方便，根据管 线系统特点，我们可以在管线图的基础上，生成阀门和用户卡片，该项工作在管线图完成编绘并定稿后自动生成。 件命名与数据格式 总图文件名保存为： 测区号 分幅管线图保存为：图幅号 分幅地形图保存为： 幅号 幅号 输出数据库：文件名 阀门卡片保存为：点号 用户卡片保存为：点号 8 日常应用 常应用主要包括查询、维护、统计、分析等功能，满足工作需要。 询主要包括点、线查询，可以由图查询 到属性，也可以由属性查询到图。 17 护主要包括点、线的增加、修改、删除等操作以及测量坐标的处理任务，与数据建库过程基本一致。 计主要包括管线长度统计和管线点统计，在统计管线长度时可以分管径、道路、长度、材质等多条件分类统计，在统计管线点时，可以分隐蔽点、明显点统计或按特征类型统计。 析主要包括纵、横断面分析等功能，在管线管道中常见的为纵断面分析，如叠加入其他管线，可以进行多管线的横断面分析功能。 18 19 要时，我们还可以增加点、线的扩展属性，以便将更多信息 处理到地下管线数据库中，如右图，这些属性信息不是 属性类型、名称也可以不固定，根据具体要求进行设置。 9 质量控制措施 公司采用作业组、项目组、质检部三级检查、项目组、质检部两级验收的质量控制办法，对探查、测量和计算机全过程实行质量监控； 过程执行相关的行业规程、规定以及委托方的相关规定；并贯彻我公司 001： 2000 质量保证体系，以确保提交的图形、数据资料符合要求，在日常管理、生产等环节发挥其应有的功能。 下管线探查的质量控制 20 地下管线探查作业前，我们在测区内选取典型的地段，用不同的仪器、方法、操作员对已知管线进行探测，将探测数据和已知数据进行对比，计算出相应的校正参数，并找出不同地理环境下最佳的探测方法。 地下管线探测作业中，我们有针对性选择部分地下管线进行重复探测，重复探测工作量不得少于总工作量的 5%，将重复探测的结果与原测结果进行互检比较，两者相差较大的必须找出原因，进行更正；待全部工作完成后交由项目组、质检部再分别进行 5%、 3%的抽检，抽检合格的方可提交。 业工作完成后，作业组、技术负责、 项目经理必须将草图带到实地进行比对，其比对工作量分别不少于 100%、 30%和 20%。 交内业进行图形数据处理过程中，要加强内、外业的双向反馈。 业将数据处理过程中发现的逻辑错误和图面上发现的问题（图面上更能直观反映出外业的问题），及时反馈到外业进行检查和处理。 业经数据处理成图后，将管线图打印出来，由作业组与工作草图进行 100%经对，技术负责进行 30%以上比对，项目经理进行 10%以上比对，发现错误的即时进行整改。 业根据检查出的问题和遗留问 题，到现场进行检查、重复探测、开挖验证等。并将整改中发现的错误及时反馈给内业进行图库联动修改，内业修改完成后再进行逻辑检查，直至无误。 21 量评定方法 显管线点量测精度（埋深中误差）： 12 ， 蔽管线点仪器探测精度： 平面中误差 12 埋深中误差 12 平面限差 n s（ 2%10 限埋深限差 n s（ 2%15 限 h 为埋深误差值， h，都不得超过规定限差的 蔽管线点开挖验证精度：其超限管线点的个数不超过开挖点数的 10%。 下管线点测量的质量控制 制测量完成后，必须进行控制点检查。 查点位是否合理，埋设是否牢固、标准，通视情况是否良好；作业组必须全部巡视，技术负责和项目经理巡视工作不少于 20%。 查图根布线是否合理，导线闭合差、最弱点中误差、相对闭合差、导线长度，平均边长是否满足规程要求，作业组和技术负责必须进行 100%检查，再交项目经理进行审核。 站重复观测地形点、地下管线点进行检查，检查工作量不低于总量的 5%，其平面中误差和高程中误差必须符合 22 绘完成后，由作业组进行 100%比对，发现问题即时改正，再由技术负责进行 50%比对，项目经理进行 20%对比。 目经理完成后，由质检部抽取不 少于 5%的检查工作量进行检查，检查结果必须符合 要求。 量质量评定标准 : 平面中误差122 高程中误差 12 x 和 y 为横、纵坐标较差， h 为高程较差， n 为检查点数。 5 厘米， 3 厘米。 据建库、图形处理、日常应用的质量控制 普查之星 2006地下管线智能成图系统是 2001年完成开发的，经过多年数百项大型工程的检验并完善而成的，软件 适用性较强，性能稳定，且操作熟练，完全满足本工程的要求。 所有手工录入的数据，必须进行 100%校对确认无误后方可入库处理，入库处理成图后，内业也必须进行 100%图面检查，经检查无误后再转交外业到现场进行检查。 图过程中，由于我们采用图库联动的先进技术，因此有效地保证了图库的一致性，提高了工作效率，工作质量也得到了保证。 生成管线图和编图工作完成后，用管线系统进行全面的数据逻辑检查，发现错误的查明原因，即时排除，并根据实际情况转交相关探查、测量作业组到现场处理。 23 询、维护、统计、分析等是本系统的基本功能，且可以增加自定义扩展属性，功能模块管理开放，用户自定义简单方便，操作容易上手，培训力度小。 10 工程组织与进度计划 员投入 工程实行项目经理负责制。 项目经理 1 人，具有物探高级工程师职称； 技术负责 1 人，具有地理信息系统（或计算机）工程师职称； 探测组 2 个，每组 2 人，组长具有工程师或助理工程师职称； 测量组 1 个，每组 2 人，组长具有工程师或助理工程师职称； 内业组 1 个，每组 2 人，具有工程师或助理工程师职称； 有后勤保障等人员 2 人； 个项目组由 12人组成。 工程施工中，各专业间要明确责任，相互配合，确保各项工作有计划、有步骤地进行，保证工期和工作质量。 目组织关系表： 24 探测一组探测二组探测三组探测四组探测五组探测六组测量三组测量二组测量一组内业二组内业一组保障一组保障二组技术负责项目经理注：各专业的一组为本专业的专业负责。 器设备投入 项目拟投入各类仪器设备及应用软件 7 台套。 D 8000 型地下管线 探测仪 2 台，全过程使用； 质雷达 1 台，全过程中使用； C 307/406 型全站仪 3 台，全过程使用； 32 水准仪 1 台，水准控制测量过程使用； 4 计算机 4 台，全过程使用，其中内业用 2 台，外业用 2台； P L 4 激光打印机 1 台，全过程使用； P 00 型 台，喷图中使用； 008 1 套，我公司管线系统 1 套，共 2 套软件系统。 度计划 期计划表 作业时间 作业内容 3天 30天 60天 120天 25 搜集、踏勘、试验 地下管线探查 地下管线点测量 数据图形处理 各专业质量监控 各专业质量检查 数据建库和应用 报告 编制 成果验收 间安排 2013 年 月 日全面进场， 年 月 日左右提交全部成果资料和数据光盘，总工期约 天； 资料搜集、现场踏勘、方法试验安排 12周时间； 地下管线探查安排 天时间（含质检）； 地下管线点测量安排 天时间（含质检，与探查时间交叉）； 数据图形处理安排 天时间（含质检，与上述时间交叉）； 质量监控贯穿整个工期，安排 天时间（由技术负责和各专业负责安排） ,其中具体质量检查时间约 天； 数据转库安排 2 周时间（含质 检）； 报告编制安排 天时间，最后安排 天时间进行成果验收。 11 安全文明生产 目组全体成员必须熟悉本岗位的安全保护规定，做到安 26 全、文明生产，确保本工程顺利完成； 目经理负责项目组的安全工作，持有安全生产管理资格证，必须在开工前做好相应的安全教育，随时检查安全设施的配备和