电力非开挖管线探测工程实践分析——基于嘉兴市有轨电车T1线一期电力非开挖管线专项探测工程研究--中国期刊网

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电力非开挖管线探测工程实践分析——基于嘉兴市有轨电车T1线一期电力非开挖管线专项探测工程研究

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：王磊

[导读] 摘要：非开挖电力管线的建设具有经济性、可行性、先进性的优势，管线一般选择非金属材质，对于探测工作带来较大挑战。

        （身份证：31010919860424xxxx；上海非开挖信息工程技术有限公司）
        摘要：非开挖电力管线的建设具有经济性、可行性、先进性的优势，管线一般选择非金属材质，对于探测工作带来较大挑战。本文以嘉兴市有轨电车T1线一期工程为例，围绕设备、技术等方面探究电力非开挖管线专项探测工程的主要内容，进而准确定位管线，规避外力破坏事故的发生机率，减少电力安全运行隐患。
        关键词：电力管道；探测工程；非开挖管线
        前言
        电力非开挖管线施工难度较大、过程复杂，需要提前开展非开挖勘测工作，进而提升施工可靠性和精准性。在建设有轨电车电力管道时，有必要深入研究非开挖探测技术。针对电力管线实际情况和探测环境，选择合适的探测方式，进而优化非开挖管线项目建设质量，维护城市电力管道运行的稳定性和安全性。
        1工程项目分析
        本课题以嘉兴市有轨电车一期项目为案例，该工程主要内容包含有轨电车T1线、T2线。其中，T1线涵盖嘉兴南站至安乐路站，而T2线包括环城南路站至月河北站，项目还包括车辆段以及市政配套项目，整条线路总长度大约是15.6千米。在此有轨电车项目建设中，布设型号为φ300和φ400的PHC管桩，其纵向桩距为3-6m，横向桩距约为1.7m，距离较小，部分位置的安全距离不足。在提前物探工作中发现，有轨电车沿线管辖十分集中，存在非开挖管线多腔顶进的问题[1]。
        同时，大部分燃气管道属于非金属材料，无法借助正常手段准确定位管线。在新开设的路段中包含测试线，会对施工区域的电力、通讯等模块增加浅部信号干扰，导致探测误差加大，增加管线安全隐患。因此有必要在有轨电车建设中，针对非开挖管线完成专项检测。本工程主要对电力非开挖管线进行专项探测，针对距离设计桩低于2m的区域完成专项探测，明确管排边界以及相关精确点位，为后续项目施工提供参考方向。项目于2020年4月15日-5月5日开始探测工作，并于在5月30日结束报告编写。
        2电力非开挖管线专项探测工程分析
        2.1设备选择
        探测工程中需要结合线路实际情况选择设备，若是有空孔线路，建议选择惯性陀螺仪；对于无空孔线路，应选择微型惯性陀螺仪。本项目中，对非开挖电力管线的专项检测可以利用惯性陀螺仪技术开展，能够极大程度地提升施工精确度和质量，并使用导向仪示踪手段进行辅助，完成对腔体位置的确认。注意在使用导向仪开展探测工作之前，需要通过抗干扰实验。
        专项探测工作中精度相关要求如下：其一，陀螺仪探测精度需控制在-0.3%L至0.3%L间（L是被检测管线的总长）。其二，导向仪探测精度。需要结合《城市地下管线探测技术规程》中精度要求进行设置，一般平面位置的误差应不超过0.05h，而埋深误差低于0.075h（h单位是cm，是地下管线位置的中心埋深）。其三，测量精度要求。平面区域的误差应低于±5cm，且高程的测量误差不超过±3cm。
        2.2惯性陀螺仪检测技术
        2.2.1原理分析
        陀螺仪主要借助角动量守恒原理完成探测应用，该技术的关键是设备内部位于轴心位置存在可以旋转的转子。当设备开始旋转时，由于转子具有角动量，因此设备会产生抵抗方向变化的趋势。借助加速度计、陀螺仪可以测量出定位仪在相对惯性中3个坐标系分量和转角速度[2]。在转变坐标后，能够将加速度转变为导航坐标系方向的加速度，得到定位仪的实际速度、位置、水平形态和航向等数据。
        2.2.2应用优势
        陀螺仪在当前属于新式电力非开挖管线定位手段，应用三维精确测量定位技术具有较多的优势。具体包含以下内容：该技术在测量过程中不会受到施工深度、地形和电磁等因素的影响，能够应用于所有材质的地下管道区域。同时，其测量定位的精度较高，在测量后会自动形成三维空间曲线，可以和GIS技术联合使用。本项目中主要使用REDUCT公司生产的惯导陀螺设备，对电力管道完成探测。
        2.2.3探测过程分析
        惯性陀螺仪探测包含前期准备、测量过程、定位测量、数据处理等内容。在准备过程中，施工人员应提前勘测现场环境，清除杂物，检验设备；绘制地形图、管线穿越地面的多种断面图，为后续检测工作提供资料支持；测量管线起点和终点的三维坐标值，将其作为惯性陀螺仪测量的最初计算资料，得到管线的三维坐标；将测量单元放置在管线中，借助“置中技术”将测量位置设置在管道的中心轴线；明确参数值，利用惯性陀螺仪的测量主机计算管线进口和出口轨迹；分析现场测量数据，判断数据的精度和质量，视情况决定复测工作；将测量数据输入计算机系统内，借助三维坐标软件得到管线三维坐标、三视图，再编制报告，得出探测结果。

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        2.3非开挖导向仪
        2.3.1工作原理
        该设备能够对非开挖管线进行探测，原理如下：借助穿缆器将12kHz固定频率传感器放入信息孔中[3]。在地面利用接收器获取传感器传送的电磁波信号，便能够明确传感器距离地面的平面位置和深度，达到信息管线的具体平面位置和埋深。由于本项目进行非开挖探测工作，因此可以使用猎鹰F1导向仪，通过地下定位系统完成管线探测，满足GB/T 19001-2008质量标准要求，具备简易、高效、抗干扰的优势。
        2.3.2参数设置
        当应用猎鹰F1导向仪地下定位系统进行管道探测工作前，应对施工区域进行定位，利用传感器、接收器完成单点校准，进而开展定位检测工作。在测量工作中可以将传感器和接收器的水平距离设为3米或6米，量取具体的探测距离，若满足要求再开展测量工作。同时，开启人孔盖，借助穿缆器使传感器移动到预定区域。地面的接收器可以实时追踪传感器发送的电磁波，工作人员能够直观地在接收器屏幕中找到定位线、目标对象位置、移动方向，获取传感器的埋深和实际位置，通过测量得到项目建设过程中信息管线的穿越情况。
        2.4其他测量技术
        其一，高程和平面测量系统中，主要结合国家高程标准（1985年）、嘉兴2000坐标系开展工作，其中包含型号是DR-HDD-4.2的三维陀螺仪以及R2的GPS设备。三维陀螺仪的水平精度在±0.25%L，垂直精度是±0.15%L；GPS设备水平精度为0.5ppmRMS±0.5mm，垂直精度要求是1ppmRMS±20mm。其二，管线测量点的判断。在测量管线点三维坐标中的起算点时，主要借助高程控制点、平面等部分，利用全站仪、RTK单基站确定高程和平面坐标。
        2.5探测工程质量控制
        第一，测量工作中，建议组建质量监督检查组，对测量结果开展检查工作。利用“全数检查”的方法完成最终检查。针对外业数据可以进行抽查，当检查结束合格后再制定检查报告。
        第二，按照要求进行施工操作。例如，在项目检测中，可以借助导向仪示踪技术，针对非开挖的电力管线进行腔体定位和确认，注意在确认前需要经过抗干扰测试，且周边仪器强度超过150时不适宜使用导向仪。同时，应用惯性陀螺仪开展测量工作时，应在测试前标注记程装置、设备的姿态系数、信号特点，结合探测管道半径，科学选择对应的探头和装置，确保管道中心和探头移动的位置吻合。此外，在探测时注意相同管道需要往返探测多次，并确保结果的统一。
        第三，在质量控制工作中，建议构建“三级检查”体系，包含施工组自检、质检组检测、项目组检查。施工组自检工作需要对检测结果完成互查和自查，及时克服施工漏洞；项目组检查工作应依据30%的比例详查外业结果，对于其他部分开展概查工作；质检组检测对项目中的关键位置完成指导和抽查。此外，注意在测量过程中需要结合嘉兴市以及国家检测工作标准，与测绘部门协调配合，一同开展探测工作。
        2.6探测工作注意事项
        其一，加强技术交底工作。在本项目检测工作中存在较多重难点，主要包含以下内容：检测目标周边的燃气管道属于PE管，无法借助管线仪进行探测，因此施工部门需要和设计部门、测绘部门优化技术交底工作，避免出现管线深度、位置等偏差情况。其二，项目中部分道路无法定位排水管线、雨污水管线的位置和走向，因此不能使用管线仪，且现场探查工作中道路井室较大，很难快速准确地得出管位，因此在施工阶段需要科学选择探测技术。其三，在探测过程中出现不明管线或者尚未找到明显点时，技术施工人员应在项目前期开槽验证。同时，对于多孔非开挖管线，也许会出现多腔顶进施工的情况，建议对管道完成精探。其四，当两条地下管线属于左右或上下结构分布，且距离较小时，施工阶段一般只能探测到浅层管线，无法测量深层管道。因此，若想提升施工安全性，建议在准备阶段通过“样洞开挖”的方式掌握管线具体情况，再制定施工方案。此外，对于新管线的施工和铺设，在检测时需要和权属部门完成交底，为后续补测工作提供数据支持。
        结论
        综上所述，本课题通过分析电力非开挖管线专项探测工程的具体内容，对嘉兴市有轨电车一期工程开展现场勘测工作，测量管线点，整理并分析数据库资料。通过对施工现场中疑难位置开展验证工作、设备探测等工作，进而提升管线探测精确度，灵活选择探测技术，满足有轨电车线路施工的精度和质量要求。
        参考文献：
        [1]李振海，刘建军.地下非开挖管线探测方法简介与应用[J].勘察科学技术，2019，（03）：55-60.
        [2]潘文俊，韩葵，胡朝辉.城市地下电力管道安全隐患排查及评估技术探讨[J].城市勘测，2018，（S1）：232-238.
        [3]方三芳.城市电力管道规划与设计要点研究[J].智能城市，2018，4（16）：79-80.