浅谈测绘物探技术在暗埋箱涵测量中的应用

浅谈测绘物探技术在暗埋箱涵测量中的应用

王佳卿

华昕设计集团有限公司 江苏省无锡市 214000

摘 要:本文主要介绍了在某暗埋箱涵勘测工作的过程中，综合运用现代化的测绘技术，顺利完成了该项目的测绘工作，并就工作中遇到的问题及解决的方法进行阐述和总结。

关键字：暗涵测绘、物探技术与测绘技术的集合

一、前言

无锡，人称“小上海”，它不仅是一座有着悠久的历史和现代文明气息的江南名城，还是闻名遐尔的鱼米之乡。无锡位于长江三角洲的中东部地区，地处国家级风景名胜区—太湖之滨，东靠上海，北依长江，南接浙江省、安徽省，西临南京，建城已有3000多年，有着优美的自然环境和得天独厚的旅游资源。

无锡城内水网密布，是一个著名的水乡城市，由于种种原因，城内的小河道被改造成暗埋的箱涵，这些箱涵都存在不同程度的淤积，这些暗涵的水质情况令人堪忧，大多数的暗涵的水质常年发黑发臭，这些污染的水源进入太湖，严重影响了太湖的水质，水体富营养化，导致近些年太湖蓝藻时常爆发，对社会和经济造成了巨大的影响和危害。

某暗涵位于无锡市梁溪区，大体呈南北方向分布，北侧连接梁溪河，南侧与太湖大管涵沟通蠡河，沿线多为大型购物中心、居民区和学校。

箱涵内部有大量污水流入，导致水体发黑、浑浊并伴有刺鼻的恶臭味，不仅对当地的水体环境造成了严重的污染，同时也对百姓的生活生产带来了严重的影响。

为保护好当地的生态环境，改善百姓的居住条件，相关部门决定对该段箱涵进行综合治理，主要采用控源截污和箱涵清淤相结合的方法，既治标又治本，从根源上解决水污染的问题，给百姓造就一个健康、舒适的环境。

我院测量队受区政府相关部门的委托，对该箱涵进行工程勘测工作，希望通过本次勘测工作，能够查明箱涵尺寸及平面位置、排污口的位置、淤泥厚度等信息，为后期污水整改及箱涵清淤工作提供基础数据。

二、项目的准备

在接到该项目后，我院测量队组织了相关技术人员对项目现场进行了踏勘。踏勘后，结合业主的要求和相关的经验，总结本项目的主要工作内容如下：

1、地形测绘；

2、地下管线探测；

3、对箱涵走向进行勘测；

4、对淤泥深度及箱涵尺寸勘测；

5、排水口测绘；

根据本项目的工作内容，本项目拟投入的主要仪器设备：探地雷达1台，测距仪1台，DM探测仪1台， RTK 2台，全站仪2台，水准仪2台，冲锋舟1艘，防毒面具（含制氧器）3套，摄像机1台，对讲机4部，汽车2辆，计算机14台，打印机1台，绘图仪1台。

为保证优质、高效地完成任务，我院测量队组织了包括2名高级工程师、1名注册测绘师、3名工程师及若干名辅助人员在内的测量队伍，投入该项目的工作之中。

三、地形测绘

先整体后局部，先控制后碎部，从高级到低级，这是测绘的一个大的方针。

首先在JSCORS的系统下, 利用单位数据库内的平面高程控制点制作转换参数，用GNSS RTK布设一系列的用于地形测绘的图根控制点，并检核测区附近布设的未用于转换参数计算的平面和高程控制点,坐标较差小于限值,然后配合全站仪对该项目范围内的带状地形进行地形测量。其中平坦开阔地带用网络RTK直接施测井位与特征点的坐标与高程；当地形复杂无法直接使用GPS观测时，在测区范围内利用无锡CORS网络RTK技术施测图根点坐标，而后架设全站仪采用极坐标法施测各探测点及地形地貌的平面及高程。施工的测量坐标系统采用无锡城市坐标系，高程采用1985国家高程基准。首级控制为RTK控制点。管线点坐标由全站仪极坐标法采集内业成图。

地形图测绘方法、要求，以及内容取舍按《工程测量规范 GB50026-2007》第四章执行，独立地物能按比例尺表示的，应实测外廓，填绘符号；不能按比例尺表示的，按地形图图式准确表示其点位；高程注记点每格不得小于10个；等高线的计曲线必须标注高程。

四、地下管线探测

地下管线的探测，主要是探地雷达和DM探测仪探测管线埋深和位置、GPS配合全站仪采集关键点位坐标来实现。在具体的实现过程中，主要做到遵循以下几点：

①地下管线探测遵循从简单到复杂，从已知道位置的原则；

②对排水口相连的雨水井进行开井勘测进一步判断管道的排污情况；

③记录管道的管径、材质、埋深等信息；

④复杂地方充分利用夹钳法、感应法、直连法、示踪法、探地雷达等手段相互验证；

⑤ 将数据整理后绘制管线平面位置图。

五、对箱涵走向进行勘测

一接到该项目，经我们现场踏勘后发现，箱涵走向进行勘测，应该是该项目中的一个技术难点。因为经潜水员拍摄来的视频分析，该箱涵的边并不是直线，而是有曲折的，且现状地面并没有明显的标记，能够分辨出箱涵边界的位置。如果用传统的方式，则需要筑围岩，将箱涵内的水抽干、清淤后，测量仪器进入内部进行测量，这种方式成本太大，第一时间被我们否决了。

在经过地形测绘、地下管线探测，将数据整理后绘制管线平面位置图后，我们发现，在现状箱涵的地面上，有着一个个的检修井能够直通箱涵内部，每两个检修井的间距为30-40米左右。检修井照片如下所示。

我们初期的想法，每次打开三个检修井，在一个检修井内架设仪器，用二井定向（在两井筒各下放一根垂球线，然后在地面和井下分别将其连接，从而把地面坐标系的平面坐标和方位角引测到井下）的方法测量箱涵的内壁，从而得到箱涵走向的数据。但实际操作起来，发觉这个方法完全行不通。原因在于，第一，箱涵内淤泥太厚，污水较深，没有那么长的测量脚架能固定住仪器；第二，即便仪器在箱涵内设站到位，由于箱涵内有毒气体的存在，测绘人员进入井下必须佩带防毒面具，但佩带了防毒面具后，全站仪便无法操作。因此，这个二井定向直接测量的方式，也被我们摒弃了。

经过集思广益，我们想到，是不是可以在两个检修井之间，穿一根电缆，将电缆贴合在箱涵的侧壁上，地面上用DM探测仪测量电缆的走向，从而得到箱涵的位置呢？

为了验证这个方法的可行性，我们在附近的1座小箱涵上进行了验证。发现用DM探测仪测量电缆的走向得到的箱涵的边界，与实际的箱涵边界的误差，在3厘米以内。因此，我们决定，用布设示踪电缆，电缆固定于箱涵侧壁，地上用DM探测仪测量电缆的走向得到的箱涵的边界来开展工作。

首先，打开相邻的两个检修井A和B，利用小艇在箱涵内部布设示踪电缆，电缆固定于箱涵侧壁；

其次，利用我院大功率DM仪器，从井A到井B，在地面上对示踪线进行追踪探测，复杂地区再利用探地雷达进行复测，每隔2米在地面上做一个探测标记点。从A探测到B后，重新用DM仪器，从井B到井A，在地面上对示踪线进行追踪探测，每隔2米在地面上做一个探测标记点。两侧探测的结果的中间值，即为该测段箱涵的边界位置；

用GPS或者全站仪采集探测点的坐标[1][2]后，将探测点进行测绘，得到箱涵的平面位置图。

经过数据整理后发现，箱涵大致呈南北走向，基本位于现状某条小区内部道路以下，箱涵起全长613.7m。

本箱涵一共有三种断面形式：

六、对淤泥深度及箱涵尺寸勘测

本项目中，因为箱涵内水面的标高，通过打开检修井的量测，发现上下游是一致的。因此，由水面标高作为基点，箱涵尺寸勘测采用了直量法、激光测距法；箱涵内淤泥厚度勘测采用了直量法。主要工作内容如下：

①工作人员做好安全措施，进入箱涵内部，量测出淤泥表层深度、箱涵底板深度、箱涵顶板高度等数据；

②利用激光测距仪，测量箱涵宽度，将该数据与示踪法得到的宽度进行复核；

③测绘出高程数据后，得到箱涵的淤泥深度及尺寸信息；

工作现场照片如下所示。

经过成果整理后，得到以下结论：

有6处横梁穿越箱涵。具体数据见下表。

本次淤泥测量间距为20m，每次测量3个数据，分别位于箱涵的中部及两侧，通过数据比对发现：淤泥厚度呈北浅南深的趋势分布，最浅处23cm，最深处134cm；箱涵内有建筑垃圾，大多集中于检查井附近；箱涵内淤泥量估算约为1976.63m3，具体数据如下所示。

淤泥厚度数据表

淤泥量计算表

七、排水口的测绘

排水口的测绘，我们是通过小艇进入涵洞内量测排水口的材质、管径，通过水面标高推断排水口的管底标高，通过相邻的两个检修井，用交会的方法，得出排水口的具体位置。具体工作流程如下：

①利用物探方法，对箱涵周边排水口进行初步调查；

②从箱涵内部对排放口情况进行复核，判定是否有污水流入及排放口是否有遗漏；

③利用测绘仪器对物探探测点进行测量；

④最后再绘制出排水口平面位置。

经过调查后发现，箱涵内部共有19个雨水排放口，其中13个排放口有污水，排放口大多为砼管，管径300~800不等。

八、项目的总结与心得体会

经过一系列细致详细的工作，本次勘测基本查清了箱涵内部的淤泥堆积情况、排水口接入情况、箱涵自身结构等基础资料；箱涵总体上是口字形结构，局部位置无底板，整体性较好。本次勘测未见明显病害点，具有良好的清淤基础条件。存在的问题主要在于端部与管涵交接位置无挡墙封堵，造成管涵与箱涵交接位置土方塌陷，存在安全隐患，建议本次箱涵清淤时能一并解决该问题，消除安全隐患；箱涵内部除存在淤泥堆积外，同时存在较多的漂浮物和建筑垃圾堆积；接入箱涵的排水口主要是雨水排放口，但由于雨水管上游存在部分污水接入的情况，造成流入箱涵的排水中存在部分污水的情况，建议对上游存在接入污水的位置进行整治，将接入雨水管的污水管改造就近接入污水管网；

随着硬件技术的进步和软件技术的发展，测绘仪器也在不停的推陈出新。先进的测绘理念和测绘方式也在不断的被人提出并得到实践。在先进的测绘仪器和测绘方式的配合下，我们顺利完成了盛新桥浜箱涵的勘测工作。通过这个项目，尤其是该项目中箱涵边界位置的测绘内容部分，我们发现，随着社会的发展，测绘的对象在不断的变化，传统的测绘方式不一定能适应变化的测绘对象。因此，在现代测绘工作中，我们需要开动脑筋，勇于实践新的测绘方式和测绘方法，应该可以找到有别于传统测绘方式的简便快捷、数据可靠的测绘方式来完成我们的工作。

虽然在该项目中，我们通过用箱涵内布设示踪电缆，地上用DM探测仪测量电缆的走向得到了箱涵的边界，该方法前期也在小的已知箱涵上进行了验证，但我们在操作中发现，DM探测仪探测示踪电缆的误差，与箱涵盖板的厚度有着密切的联系。因此，在以后的工作中，该方法并不能够直接套用，如果需要使用该方法，我们建议还是要在已知的类似的箱涵或者简支梁桥梁上先进行试验段的测试，得到相关的数据，如平面误差与厚度的大概的比例关系、深度误差与厚度的大概的比例关系后，再用该方法开展工作。

参考文献

1、程效军，缪盾．全站仪自由设站法精度探讨．铁道勘察，2008，(6)：1—4

2、红英，王淑清，李晓萍．自由没站的应用体会．山西建筑，2008，34(5)：360一361

作者简介：王佳卿 男 1982年出生 江苏无锡人 同济大学 测绘工程 硕士毕业 高级工程师 现在华昕设计集团有限公司从事勘察测绘的工作。地址：无锡市滨湖区隐秀路901号联创大厦辅楼1楼  联系方式：13382881609 27154765@qq.com。