对城市地下管线测量技术运用分析

　　摘要：本文地下管线测量为研究对象，在分析了国内地下管线管理现状和存在的一些问题的基础上，重点对地下管线竣工测量的作业过程及作业方法以及内容进行分析，并结合笔者长期工作实践基础，相信对加强地下管线的管理具有积极的意义。
　　关键词：地下管线；内容；控制网
　　日前，全国已有近三分之一的城市正在或即将进行地下管线普查。地下管线普查结束的城市，管线普查档案巳陆续进馆。城市地下管线是一个动态系统，它随着管线的新建、改建、扩建和维修而不断发生变化。做好变化地段地下管线的竣工测量工作，是更改地下管线图或数据库，保持地下管线普查档案与现况相符的关键。随着城市建设的飞速发展，地卞管线的建设规模也不断扩大，种类也越来越多，越来越密集。合理开发利用城市地下空间资源，整合地下管线信息资源，实现地下管线信息共享，为城市管理、规划设计、建设以及应急管理等提供现势、准确和完整的地下管线信息，避免施工破坏地下管线事故，都迫切需要城市地下管线竣工数据的准确性。《城市地下管线探测技术规程》DB11／316—2005已于2005年11月1日颁布实施，各城市地下管线测量有了可以遵循的地方标准，将有利于各地下管线竣工测量工作的规范。
　　一城市地下给水管线管理中存在的问题
　　给水管线是城市的重要基础设施之一，城市给水管线建设的过程是与城市基础设施的建设同步进行的，在这个过程中，由于历史的原囡和客观条什的限制．给水管线的基础资料缺损不全，准确度也较低，严重制约了给水管线管理水平的提高，以致影响到城市供水管网的改善和发眨。这种情况主要表现存以下两个方面：一是旧城的地下给水管线铺设时间较长、构成复杂，过去仅凭有关人员来记忆，个个相传，不够准确，就是有一些档案记载的资料也流失而残缺不全，这种状况给对旧管道的更新改造工作带来诸多不便，地下给水管道埋设不清而导致的误挖误伤地下给水管道的现象时有发生，从而造成管道破裂、断裂等供水事故，给国家、企业和个人造成不必要的损失。二是给水管线资料现势性差，有的管线资料已经过时，但没有及时更新。建立完善的给水管线竣工测量以及数据更新机制刻不容缓。
　　二管线测量实施竣工测量主要内容
　　根据竣工测量成果所做的竣工图是施工单位在工程竣工后移交生产前所提供的技术文件之一，它也是设计图经过施工后实际情况的全面反映，这与一股的测绘图完全不同，为了使实测竣工图能与原设计图相比较，实测竣工图的各项要求，如平面座标及高程系统、比例尺、图例符号等一股应与设计图相同，以便于设计、建设单位使用。地下给水管线下程的竣工测量应在役土前进行，测量的主要技术依据为：《城市测量规范》(CJJ8—99)；《城市地下管线探删技术规程》(CJJ6l一2003)。
　　测量的内容包括：其一，资料收集与处理，包括测区内已有的地形图、控制点成果以及地下给水管线的有关设计资料；其二，建立测量控制图，为管线特征点联测和管线图测绘提供基础；其三，进行管线特征点的联测，确定管线特征点的平面位置与高程，调查并标注管线的材质、埋深、断而尺寸、埋设年月等；其四，整理测量成果数据、编绘管线竣工图并填写给水管线工程竣工测量成果表。
　　2．1平面和高程控制网的建立
　　建立精度适用，密度适宜，点位不易被施工破坏的平而和高程控制网是提高效率、保证质量的蕈要前提。我们在实际工作中是按照有关规地的技术要求来布设平和高程控制点的。面控制点以现有三、四等控制点及I，II级导线点为起算数据。由于城市的给水管线一股都是沿城市道路铺设的。所以导线测量控制点也要沿道路布设，布设导线时一股布设成Ⅲ级导线，要充分利用城市基本控制网成果，以减少工作量；高程控制点以现有等水准点为起箅点，按四等水准测量的技术要求施测，导线和水准测量必须采用附和线路。
　　2．2管线特征点的测绘
　　管线特征点的测量是在已有各等级控制点的基础上进行的，测量时使用全站仪，采用极坐标法施洲其平面位置，采用电磁波三角高程施删特征点高程或者测地面高，量出管线埋深求管顶高程。这样用一台全站仪眺可以删出管线特征点的二维坐标，既满足了测量精度的要求，又节省了时间，提高了效率。由于管线特征点的测量比一般的地物碎部点测量精度要求高，测量时使用对中杆配合施测。测量管线特征点时的精度要求按照《城市测量规范》中的规定执行，即管线点的平面坐标中误差(指测点相对邻近控制点)不大干±5cm，高程测量巾误差(指测点相对于邻近高程控制点)不大于±3cm。地下管线图上测量点中误差不得大于图上±0．5MIN。
　　三地下管线竣工测量方法
　　解析法管线测量，就是最终提供的测量成果为解析数据，即用解析坐标和高程来表示地下管线点的竣工位置。以下将分别介绍测量管线点高程和坐标的方法。
　　3．1测量管线点高程的方法
　　(1)对于直埋管线，由于还没有覆土，可以将所需要的管线变化的点位用测量水准的方法直接联测该点高程，主要包括电力，煤气，上水等。
　　(2)有检修井的管线，测量高程时，可以先测量检修井的井面高程，然后根据管线调查资料，用井面高程减去所量比高，即可得到管外顶
　　或管内底的高程。自流管道可根据各测点的管内底高程依流向检查是否高程越来越低，如果出现不合理的情况，应到实地重新量比高，检查是否量错了或是管线有其它情况。主要包括下水(雨污水)，电力，电信(有管块小室)。
　　(3)对于一些大的雨污水，电力，热力方沟，其断面一般均在2米左右，虽然也有检修井，但其中间位置均有变坡点，转折点，分支点等，为了使地面与地下建立统一的高程系统，就必须通过检修井将地面高程传递到地下去。常采用的方法是钢尺导入法。如图所示：
　　
　　图1
　　首先将检修井的井口钢梁便于读数处画上标记作为A点，在地面上由水准点按照水准测量的方法将高程引至A点为HA，然后井上一人将钢尺放入井下，在钢尺零端自由下垂所对准的井底地面做一个固定标记，井下之人持钢尺零端对准标记，与井上之人拉紧钢尺采用错尺读数法得出高差h，读数较差不应大于2毫米，并记下当时井上井下的空气温度。在地下方沟安置水准仪，再以B处标尺为后尺继续进行地下水准测量。地下水准起算的B点高程HB按下式计算：
　　HB=Ha-(h+＊hi+＊ht)
　　*hi表示尺长改正数，*ht表示温度改正数。反之，也可将地下点位高程再传到地面上。这样就可以做一条附合水准路线，减少了错误的出现。测定管线点位高程的精度要求是高程闭合差不大于(n为站数)。为保证每个测点高程都正确可靠，不允许采用中视法，且应用附合水准线路测量，禁止用闭合水准线路测量地下管线。
　　3．2测量管线点坐标的方法
　　(1)直埋管线坐标的测定。新测直埋管线，必须在覆土前进行竣工测量，可将直埋管线的转折点、变坡点、变径点直接连人导线或用极坐标法测定其点位坐标。主要有电力，电信，煤气等。
　　(2)有检修井的管线坐标的测定。布设导线并将可连人导线的检修井连人导线，其它不能连人导线的井位可以用极坐标法测定其坐标。主要有上水，煤气，市话等。
　　(3)由于现在一些地下管线工程距离地面比较深，一般深度在十米左右，如城市中的主要雨污水、电力方沟、热力方沟等，为了节约成本，也为了减少对地面交通等的影响，一些公司采用暗挖法，即在本工程的头尾和中间几个主要点做竖井，直接在地下作业。但是由于检修井之间距离远且少，所以对于管线竣工测量来说困难程度增大，有以下几种情况：
　　a：当所做检修井之间在地下是直线时(即井与井之间可以通视)，可以用准直仪将地面检修井中的坐标直接投到井下，在井下做附合导线，将变坡点、转折点、变经点处测定坐标，如下图：
　　
　　图2
　　导线可以用井2后视井1，然后根据方沟走向附合到井3，前视井4(井1，2，3，4在地面上均测定了井中坐标)
　　b：当检修井只在一个方向有时，且另一个方向的距离不远时，可用支导线法。如图：
　　
　　图3
　　井1，2在地下通视，用井2后视井1做支导线，测量到沟头，做支导线时，按照《城市地下管线探测技术规程》的要求，应采用左右角的方法测量每一个角度，支点数不能超过4个，长度不能超过450米。
　　c：当在工程的头尾各有一个检修井时，且井与井之间不通视时，如下图：
　　
　　图4
　　如果按a或b的方法，由于每一方只有一个井，而没有方向，无法测定地下方沟的变化情况。如果用检修井的边沿向地下传递坐标，由于检修井本身只有0．8米的圆井，在井下做方向太短，当从井1测到井2时，误差太大，已经超出了规范的要求，所以不可使用此方法。采取无定向法来测定坐标，误差减小，而且均满足规范要求，其方法是：首先测定井1，2井中坐标，并将其用准直仪传递到井下，然后在井下设站，先将井1到第一站的距离测定，然后第一站摆仪器，后视井1，测角度，沿方沟向井2做导线，当测到最后一站时(即井2前一站)导线做完。计算过程中，可将井1到第一站的方位角任意假定(最好概略方向一致)然后根据导线的角度和边长，推算出井2坐标，地下井2坐标与在地上测定的井2坐标不一样，这时根据地上测定的井1，2坐标，反算出其方位角和距离，再根据地上测定的井1坐标与地下井2坐标反算出其方位角和距离，两个方位角进行比较，会有一个方位角差值，用井1到第一站的假定方位角加上或减去此差值，得出一个方位角，此方位角即为井1到第一站的方位角，再计算导线，只不过闭合点为地上井2坐标，计算这条导线是否满足规范精度要求，如满足，可根据此条导线的各点坐标计算出方沟其它变坡点或转折点的坐标，这样所测量的管线竣工就满足了各方面的要求。还可以使用计算机软件AutoCAD结合外业所测量的地下导线的数据来计算：在AutoCAD界面下，利用外业测量的角度值和距离值以及两个已知坐标井的坐标，在屏幕上进行拟合计算，这样比手工计算方便快捷准确。如下图：
　　
　　图5
　　由于地下导线一般边长短，有时只有几米且只能借助于手电筒照明，因此要求仪器对中，照准更精细，光线要均匀，不要使对中和照准目标半明半暗，尽可能减少仪器对中误差及目标偏心误差的影响，不然，导线误差大，就需要重新观测，这样既费了时间又费了人力物力。
　　四、结语
　　城市不能只有华丽的外表，在市政设施建设和管理上，地上应该比地下更重要。因此相关城市管理部门要以地下管线为突破口，科学、有效、合理地利用城市地下空间，这不仅能有效的缓解“马路拉链”、城市内涝、“停水断电”等问题，而且是一种很好的提高土地资源的利用效率，缓解城市土地供应紧张的办法，甚至还能在一定程度上解决城市迅速扩展带来的交通拥堵、居住环境恶化等一系列问题。

《对城市地下管线测量技术运用分析》

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