內(nèi)河航道下穿管線普查方法可行性分析

張 旭

(上海山南勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，上海 201206)

內(nèi)河航道作為交通系統(tǒng)的重要組成部分，具有安全性、可靠性，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，符合節(jié)能環(huán)保理念。“十三五”期間，我國(guó)水運(yùn)事業(yè)迎來黃金發(fā)展期，內(nèi)河航道建設(shè)及內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展取得了顯著成績(jī)，對(duì)支撐流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。1979年和2002年全國(guó)先后開展了兩次內(nèi)河航道普查，時(shí)隔30年，我國(guó)航道發(fā)展和建設(shè)逐漸趨于完善，但由于長(zhǎng)期的河流淤積、航道疏浚，改道，使航道狀態(tài)發(fā)生了很大變化。雖然目前還沒有開展第三次全國(guó)內(nèi)河航道普查工作，但各省市已經(jīng)相繼啟動(dòng)了各自的普查計(jì)劃。2018年9月，上海市航務(wù)管理處下發(fā)了《關(guān)于開展下穿航道管線專項(xiàng)排查的通知》，全面排查轄區(qū)內(nèi)所有航道下穿管線；2020年11月，江蘇省啟動(dòng)第四次內(nèi)河航道普查，完成約3700km省干線航道、約6000km市干線航道數(shù)據(jù)采集；其他各省也在制定相關(guān)普查計(jì)劃。

航道下穿管線是航道重要的基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，穿越航道的管線數(shù)量和種類越來越多，由于管線權(quán)屬單位與航道管理部門沒有隸屬關(guān)系，航道周邊設(shè)施綜合管理體系尚未建立，航務(wù)部門難以準(zhǔn)確掌握所有穿越航道的管線信息，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

a.由于航道每年均有泥沙淤泥沉淀，需定時(shí)清淤，保障通暢；此外，隨著航運(yùn)發(fā)展，船舶噸位不斷增加，也需進(jìn)行航道疏浚。在航道清淤、疏浚、改道等施工過程中，引起過河管線位置產(chǎn)生相對(duì)變化，現(xiàn)有資料失去了原有的技術(shù)指導(dǎo)作用，存在安全隱患。

b.目前航道下穿管線大多采用“定向鉆”“頂管法”“拖拉管”等施工方式穿越航道，具有一定的隱蔽性；鋪設(shè)較早的管線，或沒有管線竣工圖紙，或年久遺失，或后期施工變更，圖紙未更新，失去了指導(dǎo)價(jià)值。

c.由于管線的建設(shè)和維護(hù)由管線權(quán)屬單位負(fù)責(zé)，航道下穿管線資料分散在各權(quán)屬單位或者其下屬分管部門，雖然管線權(quán)屬單位正在建設(shè)各自的管線數(shù)據(jù)庫(kù)，但尚未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，沒有形成一個(gè)完整全面的內(nèi)河航道下穿管線數(shù)據(jù)庫(kù)。

本文通過對(duì)比分析城市道路地下管線與航道下穿管線的特點(diǎn)和差異，說明城市道路地下管線探測(cè)方法并不適用于航道下穿管線探測(cè)，由此開展水上物探方法在內(nèi)河航道下穿管線普查中的可行性分析，探尋全面、準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)的普查方法，為即將開展第三次全國(guó)內(nèi)河航道普查，有效管控和降低航道安全風(fēng)險(xiǎn)，提高航道信息化管理水平提供技術(shù)支撐。

1 城市道路地下管線探測(cè)方法在航道下穿管線普查中可行性分析

1.1 道路地下管線與航道下穿管線特點(diǎn)

城市道路路面承載交通通行，地下則是市政配套管線的主要通道。道路地下管線種類齊全，一般平行道路鋪設(shè)，根據(jù)管線類別，依次分布在機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道和綠化帶之下，每隔一段距離設(shè)置工作井、檢查井、閥門或測(cè)試樁等管線相關(guān)設(shè)施，保障地下管線的正常運(yùn)行、管理和維修。隨著城市進(jìn)程加快，道路地下管線空間占用率越來越高，特別是城市核心區(qū)道路地下管線，道路與管線比可達(dá)1 ∶15～1 ∶30，管線上下重疊，道路地下管線分布見圖1。

圖1 城市道路地下管線分布示意圖

航道下穿管線主要包括連接兩岸居民正常生產(chǎn)生活的電力、信息、燃?xì)獾裙┙o管線，以及長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)暮接?、原水等主干管線，廣泛分布于航道沿線，部分集中于跨河橋梁和公路兩側(cè)；鋪設(shè)時(shí)多采用頂管或拖拉管線等非開挖方式施工，一般埋深在0～30m之間，埋深變化大，隱蔽性強(qiáng)，航道下穿管線分布見圖2。

圖2 航道下穿管線分布示意圖

1.2 道路地下管線與航道下穿管線的區(qū)別

a.管線施工方式和埋藏深度不同。道路地下管線一般采用直埋方式埋設(shè)，深度一般小于2m，在路口或已有管線鋪設(shè)的情況下，使用非開挖方式施工；航道下穿管線多采用非開挖方式施工，航道兩岸設(shè)有工作井，管線剖面形態(tài)呈寬弧形，中間深，兩頭淺，航道內(nèi)管線埋深一般大于3m。

b.管線分布情況不同。道路地下管線一般平行于道路鋪設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)分布在道路的不同車道下方，地下空間占用率高，管線之間的距離較小；航道下穿管線一般與航道成90°直角或大角度斜交，根據(jù)航道兩岸基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和居民情況鋪設(shè)，存在分散性、多樣性和隱蔽性特點(diǎn)，部分集中鋪設(shè)于橋梁附近。

c.管線相關(guān)設(shè)施分布不同。道路地下管線的相關(guān)設(shè)施，如工作井、閥門等，一般每隔一段距離會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)，以保障管線的運(yùn)行和維護(hù)；對(duì)于航道下穿管線，河道兩側(cè)的工作井無明顯分布規(guī)律，有些工作井距離航道駁岸線較遠(yuǎn)，具有隱蔽性，甚至為了安全而設(shè)置暗井。

d.探測(cè)的干擾源不同。道路地下管線探測(cè)的干擾源多來自相鄰管線、路面鋼筋網(wǎng)、高壓線和過往車輛等；航道下穿管線探測(cè)的干擾源主要是跨河橋梁、河底沉積物和過往船只等，探測(cè)時(shí)會(huì)受到水面起伏影響。

e.管線探測(cè)方法不同。道路上主要采用管線儀法、探地雷達(dá)法探測(cè)直埋管線，采用導(dǎo)向儀法和陀螺儀法探測(cè)非開挖管線；航道下穿管線以非開挖管線為主，除采用導(dǎo)向儀法和陀螺儀法探測(cè)，還會(huì)采用水上探測(cè)方法。

f.管線探測(cè)成果表現(xiàn)側(cè)重點(diǎn)不同。道路地下管線探測(cè)成果，根據(jù)探測(cè)的目的，一般側(cè)重展示平面賦存情況，強(qiáng)調(diào)管線的完整性和前后連接關(guān)系；而航道下穿管線探測(cè)成果，則側(cè)重展示河口線或航道藍(lán)線范圍內(nèi)水下管線的埋設(shè)情況，特別是剖面圖中管線與河底、河岸的相對(duì)位置關(guān)系。

1.3 可行性分析

由于道路地下管線與航道下穿管線存在很大差異，管線儀法探測(cè)深度較淺，不適合航道的非開挖管線探測(cè)；導(dǎo)向儀法的接收機(jī)在水上難以保持穩(wěn)定，定位定深誤差較大，且需從工作井穿線探測(cè)，耗時(shí)費(fèi)力，成本高，不適合普查準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)的需求；陀螺儀法需將陀螺從航道一側(cè)的工作井穿到另一側(cè)工作井，探測(cè)精度雖高，但對(duì)外界探測(cè)條件的要求和成本也較高，該方法也不適用于在用的燃?xì)?、航油等管線，亦不滿足普查全面、快速、經(jīng)濟(jì)的需求。因此，常規(guī)的城市道路地下管線探測(cè)方法不適合航道下穿管線普查，需考慮水上物探方法在航道下穿管線普查中的適應(yīng)性。

2 水上物探法在內(nèi)河航道下穿管線普查中的可行性分析

目前，水上物探方法主要包括淺層地震法、淺地層剖面法、多波束法、側(cè)掃聲吶法、磁法、高密度電法、探地雷達(dá)法。通過對(duì)比上述七種方法在管線探測(cè)中的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合內(nèi)河航道和下穿管線特點(diǎn)，分析其在普查中的適應(yīng)性，見表1。

表1 水上物探方法在航道下穿管線普查中可行性分析

續(xù)表

根據(jù)全面、準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)的內(nèi)河航道下穿管線普查需求，首先應(yīng)選擇適合船載設(shè)備連續(xù)走航式探測(cè)的方法，即淺地層剖面法，多波束法、側(cè)掃聲吶法、瞬變電磁法、磁法、探地雷達(dá)法；其次，考慮到航道下穿管線一般埋設(shè)于水底面以下，且埋深變化大，可排除多波束法和側(cè)掃聲吶法兩種海底面探測(cè)的方法，以及探測(cè)深度有限的探地雷達(dá)法。淺地層剖面法和磁法均適合連續(xù)走航式探測(cè)，滿足快速、經(jīng)濟(jì)的普查需求；同時(shí)，淺地層剖面法對(duì)地層具有較強(qiáng)的穿透能力，可用于探測(cè)原水、雨污水、航油等管徑較大的管道，磁法靈敏度高，對(duì)電力、通信和鐵磁性的燃?xì)獾裙芫€探測(cè)效果較好，兩種方法相互補(bǔ)充，相互驗(yàn)證，以滿足全面、準(zhǔn)確的普查需求。

因此，本文推薦采用淺地層剖面法和磁法兩種連續(xù)走航式探測(cè)的方法作為內(nèi)河航道下穿管線普查的方法。

3 結(jié) 論

本文根據(jù)內(nèi)河航道和下穿管線特點(diǎn)，分別對(duì)城市道路地下管線探測(cè)方法和水上物探法在內(nèi)河航道下穿管線普查中的適用性進(jìn)行了分析，得出了淺地層剖面法和磁法兩種連續(xù)走航式探測(cè)方法可滿足全面、準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)的普查需求，為即將開展第三次全國(guó)內(nèi)河航道普查做好必要的技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)“數(shù)字航道”的建設(shè)也具有重要意義。