張曉靜

（上海佳友市政建筑有限公司，上海 201202）

0 引言

電纜入地主要有3種方式，分別是直埋電纜、排管和水平定向鉆進（HDD）敷設。采用HDD技術敷設電纜或管線，具有交通阻礙小、施工占用工作界面小、工期短、對環(huán)境污染少等特點，還可在常規(guī)開挖無法作業(yè)的環(huán)境中實現(xiàn)電力管線的穿越敷設，比如穿越江河、重要廣場、主干道或高速公路、鐵軌等場合。近年來在電力工程中，越來越多的新線敷設、老線改造等入地項目，大多采用HDD技術。

電力管線建設無論是開挖還是非開挖，產(chǎn)出的成果是一致的，即電纜／管線埋入地下運營。大量的地下線纜建設量以及高節(jié)奏的都市建設步伐，為線纜安全運營和新建線纜工程的安全，提出了更高要求。目標是找到電纜／管線真正的位置，這就需要依賴先進的竣工測量新技術。但常規(guī)的測量技術存在使用局限性，不能實現(xiàn)在非開挖的狀況下對地下線纜準確檢測。因此，HDD電力管線竣工測量技術被引進和應用。

1 HDD敷設電力管線的要求

隨著HDD敷設電力管線量的逐年增加，交錯于上海大都市地下已建、在建、擬建電力管線的安全運營風險越來越大。為此，近年來對電力竣工管線測量資料的提交，作為電力管線驗收和規(guī)劃的必備資料。

在上海，嚴格執(zhí)行上海市工程建設規(guī)范《管線定向鉆進技術規(guī)范》，包括電力管線在內的各類運營管線，均要求管線的允許偏差在規(guī)定范圍內。比如，要求成孔管線與設計管線的偏移量小于或者等于1.5m，并建議用軌跡測量儀進行測量。尤其是采用HDD敷設電力管線，必須嚴格執(zhí)行上海市工程建設規(guī)范管線定向鉆進技術規(guī)范DG／TJ08－2075—2010和上海市電力公司電力管道軌跡測量系統(tǒng)管理規(guī)范Q／SDJ1281—2010的要求。根據(jù)規(guī)范要求，使用推薦的軌跡測量儀及所需提交的成果形式，如CAD圖形、管線軌跡空間三維形態(tài)圖、可編輯的文本、數(shù)據(jù)等資料。

2 軌跡測量技術

在“軌跡測量技術”發(fā)展前，導向軌跡間接法和“通棒”間接測量法被大范圍應用于竣工管線測量。工程竣工后的鋪管軌跡竣工圖，大多為導向孔的軌跡圖或利用“碳棒通棒”方法間接測得探測軌跡圖。這兩種軌跡圖成圖數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過人工手動記錄或電腦自動記錄或者通過間接測量工具（碳棒、GPS系統(tǒng)和全站儀、物探儀）的數(shù)據(jù)而形成，嚴格來說是不完全真實的鋪管軌跡圖，以致發(fā)生多起重大線路受損事故。究其原因，主要是管道竣工資料不準及物探成果誤差大。

目前正在試行的行業(yè)規(guī)范也未趨于統(tǒng)一。對于管線鋪設質量的控制，僅僅限定在出入土點可見處軌跡的測量和觀測，對于地下不可見部分還沒有相應的檢驗方法和評定標準。同時，國內市場還沒有用于非開挖導向鉆進管道鋪設軌跡測繪的設備和儀器出現(xiàn)，因而通過采用新技術解決頂管管道鋪設的精確探測問題迫在眉睫，具有重大的現(xiàn)實意義。

由于目前探測技術的局限性，無法對頂管管道進行精確探測，嚴重阻礙了頂管工程技術的推廣和應用，并對電力電纜的規(guī)劃管理、建設施工及地下空間的合理利用產(chǎn)生不利影響，給電力部門的生產(chǎn)管理帶來極大的困難。

鑒于上述問題，研究電纜頂管的三維探測應用技術，有利于直觀、真實地反映地下管線鋪設的位置狀況，有利于電力電纜管道鋪設工程施工質量的提高和規(guī)范，有利于整個非開挖行業(yè)的健康發(fā)展，也有利于大都市地下空間資源的監(jiān)測和規(guī)劃。

3 測量技術的區(qū)別

由于直埋電纜和排管的測量方法基本相同，而且排管與采用HDD敷設電力管線，均是針對護管的測量。雖然HDD電力管線測量與排管測量同屬于地下管線的測量，但由于測量對象、作業(yè)環(huán)境、工作流程、使用儀器、測量原理、成果標準等方面的差異，在具體操作和關鍵技術方面有著明顯區(qū)別。

3.1 測量對象

排管測量大多隨著開挖工程的實施進程進行，而HDD敷設電力管線，要求在管線工程結束后對竣工管線進行測量，所以排管的測量對象大多裸露可見，而HDD電力管線測量對象，除了工井接管段外，全部為地下不可見。因此，在HDD電力管線測量中，常規(guī)的控制測量、水準測量、三角高程測量等方法，仍可應用于管線兩端點的測量，但已經(jīng)不能滿足HDD電力管線全線測量的需求。

3.2 測量方法

排管完成的管線基本為水平線。測量利用基準點或基站引點逐點測量，測點根據(jù)要求選取，人工打點。打點人員逐點跑點，儀器操作人員進行測量和記錄。而HDD敷設電力管線呈三維彎曲狀，基本為“直線段－曲線段－直線段－曲線段－直線段”形態(tài)，如圖1所示。

圖1 HDD敷設電力管線軌跡

圖中：B為管線水平段起點（穿越障礙起點）；C為管線水平段終點（穿越障礙終點）；α1為管線入土角，（°）；α2為管線出土角，（°）；H為管線埋深，m；R1為管線入土彎曲半徑，m；R2為管線出土彎曲半徑，m；L1為管線入土造斜段投影長度，m；L2為管線出土造斜段投影長度，m；L為管線水平段長度（穿越障礙距離），m。

由圖1可看出，HDD變向點較多，且有弧度測量區(qū)域。利用專業(yè)儀器全線連續(xù)測量，除兩端點需要人工打點外，全程儀器自動采點測量。兩端點由打點人員逐點跑點，儀器操作人員進行測量和記錄，軌跡測量儀由管線兩端操作人員往返拖拉行程，完成全線測量。

3.3 測量儀器和工器具組成

排管測量使用的主要儀器有GPS、全站儀、水準儀、水準尺。輔助工器具主要有皮尺、鋼釘和噴漆等。

HDD電力管線測量使用的主要儀器有軌跡測量儀、GPS、全站儀。輔助工器具主要有鐵牛、皮尺、噴漆、繩盤及絞車、通棒絞盤、抽水機、發(fā)電機、榔頭和撬棒、測爆裝置、鼓風機等。

HDD電力管線測量的核心儀器與排管測量用儀器的區(qū)別，在于“軌跡測量儀”及其配套“鐵?！钡氖褂?。

1）軌跡測量儀 軌跡測量儀基于陀螺儀原理，并與電子技術、傳感技術和信息技術相結合，專為HDD管線測量服務，是對敷設完成管線的中心軸線進行軌跡測量的儀器。采用管內測量方法，能夠連續(xù)獲得管線中心軸線上各點的三維坐標，最終形成三維軌跡圖，即地下管線空間位置曲線圖，其成果數(shù)據(jù)可滿足上海市電力公司生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）入庫要求。

2）鐵牛 鐵牛是使用軌跡測量儀的準備工具，其尺寸（主要指直徑和長度）根據(jù)所使用軌跡測量儀的尺寸而定，一般由甲方根據(jù)鋪管內徑選擇確定，主要有2個作用。

1）初判管線敷設質量 鐵牛作為軌跡測量儀的同尺寸模型，先行測試可通過性，避免因管線形態(tài)較差，導致軌跡測量儀進入后出現(xiàn)卡煞、報廢等狀況。

2）預估和清理待測管線管內環(huán)境 由于鐵牛具有一定的直徑，在行進過程中可將管內部分雜物攜帶出來，操作人員可根據(jù)鐵牛行進中的阻力狀況，預估軌跡測量儀檢測行進中的障礙點或障礙區(qū)域，便于采取有效措施。

3.4 測量操作流程

HDD電力管線測量與排管測量有著許多相同的流程，都需要在前期查看電力管線測繪作業(yè)指導書，如設計書、地形和區(qū)域環(huán)境、確定測量對象和范圍、測量和獲取成果等。但從技術實施的途徑和關鍵技術方面來看，HDD電力管線測量有著獨特的操作步驟：

1）采用管內測量方式直接獲取軌跡精確坐標值 測量儀器需要在管內行進，在測量前需要對管線內部進行積水、雜物清理，并確定管內有牽引繩，保證軌跡測量儀能夠順利通過。

在大工井內測量時需要進行通風、測爆及防爆監(jiān)測，必要時下井人員進出工井要做防毒防護，確保安全生產(chǎn)。

2）利用鐵牛完成前期準備工作 通過發(fā)揮配套鐵牛的功能，創(chuàng)造良好的孔內測量環(huán)境。

3.5 測量成果

無論采用排管工藝還是HDD工藝敷設電力管線，其成果都將被PMS調入，作為后續(xù)管線規(guī)劃、管線敷設交底、管線運營維護的重要依據(jù)。雖然兩者成果形式相同，即數(shù)據(jù)可以文本形式存取、可用CAD成圖，但是由于排管測量數(shù)據(jù)采用人工打點方式測點，獲得數(shù)據(jù)有限，而HDD電力管線測量采用儀器測點，采集頻率以毫秒計算，獲得數(shù)據(jù)量大，形成的測量成果圖線更貼近軌跡線的真實形態(tài)。

4 軌跡測量技術的應用

浦東錦繡路（龍陽路至羅山路）電力排管工程（架空線入地專項）作業(yè)區(qū)域環(huán)境復雜，部分穿越段物導向儀受到干擾，信號時有時無，難以判斷導向軌跡上每個測點的精確位置，即使已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)也有經(jīng)驗估算和估測的成分，增加了竣工管線位置的不確定性，埋下安全隱患。

該工程應用軌跡測量技術，精確測量出竣工管線（153.77m）在三維空間中的具體位置，并給出了導向偏差為0.96～1.64m（標準為小于或者等于1.5m），為竣工質量評定提供了依據(jù)，提高了歸檔或交底管線資料的精確度，降低了該管線被外破事故發(fā)生的可能性，確保了管線的安全運營和服務。

5 結論

綜上所述，雖然HDD工藝敷設的電力管線屬于排管工程的一部分，但因其敷設工藝方法、成果軌跡形態(tài)和空間位置等多方面的特殊性，所采用的測量方法不能簡單地直接與排管測量統(tǒng)一，還需要根據(jù)實際狀況考慮操作差異，并有針對性的制定測量方案。