危险的城市地下管线施工组织设计

1 危险的城市地下管线 城市地下管线对于现代城市正常运行具有重要影响，一方面，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。另一方面，受历史和地理因素影响，当前我国城市地下管线普遍存在着设备老旧、分布不合理且过于密集等特点，成为影响城市运行和市民正常生活的潜在危害隐患，甚至成为当地居民的“夺命线”。 2014年8月1日，台湾高雄市前镇区多条街道陆续发生可燃气体外泄，并引发多次大爆炸，造成32人死亡，321人受伤，损失初估超过数十亿新台币。台湾相关部门称是丙烯外泄肇祸，高雄环保部门也说，华运仓储管线连接到李长荣化工，造成石化液体流到路旁的侧沟，再到箱涵，沿着雨水下水道一直流窜，最终让多家单位的地下管线发生连环爆炸。经高雄市政府等单位调阅管线图，却找不到该箱涵位置，也无法确认该箱涵的建造单位及建造时间。高雄市副市长吴宏谋于7日表示，市府是综合所有搜集的图资，判定气爆箱涵应属1991年至1992年间的岗山仔二之二号道路排水干线工程。水利局副局长廖哲民则称该局不知有此箱涵，因此未列入巡查范围。中油发言人张瑞宗表示，当年管线施工时曾因发现下水道箱涵而更改设计，推测是后来施工的下水道工程，将管线包覆进去。 2013年11月22日，山东省青岛市中石化东黄输油管道发生泄漏爆炸事故（简称“11·22”事故），这起被称为中国油气管道史上最惨烈的事故，共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失75172万元。 从2013年“山东省青岛中石化输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠爆炸致62死”的事故，到2014年的“台湾高雄市1日凌晨发生燃气爆炸，至少造成32死321伤”。再到并不少见的各种城市地陷事故，是什么让城市的地下管道如此危险？除了管线老旧等客观原因，更多的则是因为人为因素：规划缺位、多头管理、重建轻养，最终导致反复开挖路面的“马路拉链”现象成为“家常便饭”，一些事故也因此而生，轻者停水、停气、断电及通讯中断，重者危险气体泄漏、燃气爆炸事故。 图左：高雄可燃气体外泄爆炸现场 图左：青岛中石化输油管道泄漏爆炸现场 统计数字显示，2009年到2013年，全国共发生75起典型管线事故，直接因地下管线事故而产生死伤的事故共27起，死亡人数达117人，全国地下管线事故正从潜伏期进入爆发期。     数据来源：中国城市规划协会地下管线专业委员会 2 管线普查的问题与现状 中国城市规划协会地下管线专业委员会专家委员会副主任、天津市勘察院副总工程师江贻芳在2012年所做的国内地下管线的调查显示，2000年-2011年间，中国共有253个城市开展过城市地下管线普查工作，尚有很多城市未进行地下管线普查。 受历史、地理以及其他方面因素影响，我国城市地下管线现实中“情况不明”，“谁都在管，谁都不管”，存在着诸多问题，主要表现为： 1) 受传统城市管线管理观念影响，在对城市管线进行规划和施工中缺乏规范性、科学性和合理性； 2) 由于前期城市地下管线设计施工中缺乏对管网分布等基础性资料的整理汇总，造成城市地下管线基础性资料相对欠缺； 3) 由于对城市地下管线缺乏足够重视，造成在管理城市地下管线过程中监管力度不足，整体管理混乱； 4) 一般城市的地下管线的产权主体涉及至少几十家单位，例如自来水公司、排水公司、燃气公司、热力公司、电信公司、电力公司、政府、部队和各工矿企业等，管线的规划、建设、维护管理大多由各单位自行负责。除各自为政造成的巨大资源浪费外，城市地下管线信息不详、道路无人统管，也是造成管线维护和管理毫无章法的原因； 5) 在对城市地下管线管理中，过多注重对城市管线的敷设施工，而缺乏相应的维护保养，造成城市地下管线使用寿命严重缩短。  随着科技技术不断进步，城市地下管线在数量、材质以及敷设方法等方面较过去有较大改变，这对城市地下管线管理和普查技术提出了更高要求。基于此，应不断的改进和完善地下管线普查技术，为城市地下管线管理的顺利开展提供重要支持。 　　城市地下管线是指城市范围内供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。根据不同分类标准，城市地下管线分类不同。按管线材料材质分，城市地下管线可分为金属管线（又分为以钢材和铸铁等金属为主的金属线和以铝、铜等金属为主的金属管线）、非金属管线和水泥管线。  　　当前，现代城市化进程加速发展，促进了城市地下管线呈现出系统化、多元化、复杂化、动态化以及隐蔽性等特点。敷设地下管线的方法也向着经济、安全、环保等方向发展，诸如地下管沟敷设、架空敷设、直埋敷设、非开挖敷设以及共同沟敷设等。 为摸清地下家底，2014年6月，国务院办公厅印发了《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发[2014]27号），提出了“2015年底前，完成城市地下管线普查，建立综合管理信息系统”的目标任务。2014年12月，住房和城乡建设部、工业和信息化部、新闻出版广电总局、安全监管总局和国家能源局等5部委联合印发《关于开展城市地下管线普查工作的通知》，正式启动全国城市地下管线普查工作，摸清地下家底。在普查的基础上，我国将建立地下管线综合管理信息系统和专业管线信息系统，这意味着经过全面“体检”的城市地下管线，将迈入大数据时代。2015年4月，为贯彻落实国务院办公厅《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，切实发挥测绘地理信息管理部门在城市地下管线建设管理中的保障服务作用，国家测绘地理信息局印发了《关于加强城市地下管线测绘保障服务的通知》。 3 普查的意义 目前随着我国城市发展进程加快，城市地下管线种类和数量也逐年增加。地下管线作为城市的生命线，影响到我们生活的方方面面。通过开展地下管线普查，形成完整、准确的地下管线档案信息资料，可以为地下管线信息化建设提供数据支撑，进而改变传统管理方式、提高管理水平和工作效率；同时为保障地下管线安全运行和减灾防灾、应急响应提供可靠的基础资料。因此，开展城市地下管线普查的意义重大，是一项战略性基础工作，主要体现在 ： 1) 开展普查有利于解决城市地下管线资料不全、不准和不现势的问题，建立完整准确的城市地下管线档案信息资料； 2) 开展普查有利于促进改变城市地下管线档案信息传统落后的管理方式和模式，提高管理水平和工作效率； 3) 开展普查为保障城市地下管线安全运行提供有力支撑，为城市建设发展和城市安全提供有力支撑； 4) 开展普查可以为管线信息化建设提供可靠、准确的地下管线基础信息，适应数字城市、智慧城市建设发展的需要。 4 地下管线普查方法与技术分析 开展城市地下管线普查时，应遵循一定的普查原则： 1) 先对具有明显特征的且容易普查的管线进行普查，再对具有隐蔽性的较难普查的管线进行普查，同时由浅及深的开展。 2) 管线普查过程中应优先选用具有高效、便捷和安全的普查方法，以此提高普查效果，降低普查成本。 3) 对于具有复杂性的管线普查过程中，应采取多种普查技术相结合的方法，增加普查结果的准确性和可靠性。 4) 通常在管线普查过程中，选用较为确定的管线作为验证参考点，并对普查管线进行相关验证。  总之，开展城市地下管线普查，应兼备科学性、合理性和高效性原则。  　　当前，我国城市地下管线管理和建设过程中面临着诸多挑战和困难，导致这一局面的一个重要因素就是缺乏完善的城市地下管线普查技术[2]。基于此，应加强对城市地下管线普查技术的研究和创新，就当前应用较为普遍的三种地下管线普查技术进行分析。 4.1 普查方法 通常情况下，将地下管线分为未还土的地下管线测量和已竣工的地下管线测量两种，未还土的地下管线是指通过直接测定地下管线的特征点来完成管线的测量工作，而已竣工的地下管线则指对所有的已还土的并且竣工完成的地下管线的测量工作，其主要是采取物探的方式将所有特征点反映到地面上，之后再测量定位出各类地下管线的特征点，并且在图上对其进行编辑，以形成需要的地下管线图。 4.1.1 未还土地下管线测量的特点和测量方法 由于未还土，因此其是一边施工一边进行测量工作的，所有其没有预见性，也没有规律性；在完成施工后，应立即将管线埋上，这就要求施测工作必须有足够的准确性，建议应再复检一次；由于施工的时间比较长，因此应能够方便的保存控制点，控制点应可以多次反复的使用； 在进行测量工作之前，应先进行准备工作，为了更好的进行地下管线的测量工作，同时提高测量的效率，应将所有的管线设计图纸收集起来并且合理的利用，其具体的测量方法为：采用全站仪的方法对管道的各类特征点的内底和外顶的平面位置和高度进行测量，如果地下管道是处于建筑物不多的大马路、住宅区或者空旷的区域时，可以采用RTK的方式来测得每个特征点的三维坐标。 4.1.2 已竣工的地下管线测量的特点和测量方法 已竣工的地下管线测量工作的特点如下： （1） 数量多且密度大，并且很多管线还会出现交叉的情况，增加了管线探测工作的难度，探测时还容易出现点号混乱的问题 （2） 由于是已竣工的测量工作，管线已经埋在了地下，因此在测量时就容易出现探漏的问题； （3） 测量时的工作量大，并且时间较长，进行工作衔接时有一定难度，其外业工作主要有管线特征点的测量和管线的探查两道工序，前者必须在后者完成后才可以开始的，因此就可能影响整个工程的进度； 通常情况下，根据我国的《城市地下管线探测技术规程》中的要求，地下管线点的解析点坐标中误差应小于±5cm，高程中误差应小于±2cm，地下管线图上测量点位中误差不得大于图上±0.5mm。 探测管线的目的是确定管线的位置、埋深。地下管线与周围土体之间存在物性差异，各种地下管线探测技术原理追根究底都是利用这种物性差异来进行探测定位。不同的物性差异决定了不同的探测方法。根据探测时依据的不同物性差异可以将探测方法分为电磁感应法、地质雷达法、地震波法、高密度电阻率法、井中磁梯度法等。 4.1.2.1 电磁感应法 电磁感应法是地下管线探测的主要方法，是以地下管线与周围介质之间有明显的导电率、导磁率和介电性为主要物性基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间和时间变化规律，达到寻找地下金属管线或解决其它地质问题的目的。当地下管线与周围介质间电性差异明显且管线长度远大于管线埋深时，探测效果明显。根据施加信号的方式不同，电磁感应法分为直接法、夹钳法、感应法和示踪法。 4.1.2.2 地质雷达法 地质雷达法（又称探地雷达）工作时，由发射天线向地下介质发射（106-109Hz或更高）的高频脉冲电磁波，当电磁波在岩层中遇到探测目标时，电磁波会反射回地面，被接收天线所接收。分析接收到的反射波波形，波形的正负峰值分别以黑白色或灰阶或彩色表示，这样同相轴或等灰度、等色线就可形象的反映出目标管线的剖面图，从而达到定位目标管线的目的。雷达波在地下介质中的传播遵循波动方程理论，反射回地面的电磁波脉冲，其传播路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化，因此，从接收到的雷达反射回波走时（亦称双程走时）、幅度及波形资料，可以推断出地下管线的位置。 探地雷达既能探测金属管线，又能探测非金属管线，应用范围广泛。其探测效果主要取决于目标管线与周围介质的电性差异。 4.1.2.3 地震波法 地震波法又称浅层地震勘探法，基本原理是利用地下介质的波阻抗值（密度、速度）差异，当地下不同介质界面两侧的弹性波速度和波阻抗差越大时，地震波法探测效果就越好。  以地下各种介质的弹性和密度的差异为基础，在地表以人工方法激发地震波，在地下传播的地震波遇到不同介质的分界面时（如地下金属、非金属管线与周围介质的分界面），会产生反射、折射和透射；地震波在地下不同介质中的传播速度各不相同，研究分析人工震源产生的地震波的传播规律，通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下管线的位置和埋深。根据地震波不同，地震波法又具体分为直达波法、折射波法、反射波法和瑞雷波法几种。探测地下管线时，常用瑞雷波法，利用地下管线与周围介质的面波差异来定位地下管