地下管线勘测解决方案

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第一章 项目概述与需求理解

第一节 项目背景分析

一、地下管网的当前城市进展

作为城市基础设施的核心支柱，城市地下管网体系是维系城市生存与发展不可或缺的基础架构，对于保障城市的正常运行效率以及经济、社会的健康发展和长远可持续性具有决定性作用。伴随我国城镇化进程的加速推进，应对急剧增长的人口、资源压力以及环境挑战，为了确保国民经济的可持续发展目标，我国政府持续加大了对城市基础设施的投资力度，尤其在市政地下管网建设上展现出强劲的发展态势。近年来，每年新增及改造的市政地下管网总长度已突破十万公里大关，新材料与施工新工艺在这一领域得到了管道工程界的广泛关注并被广泛应用。

(一)我国城市市政管网现状

1.市政管网分类

城市市政管网按照功能划分为：供水系统（供水管网）、排水系统（排水管网）、燃气供应网络（城市燃气管网）以及集中供暖设施（城市集中供热管网）等类别。

城市市政管网根据管道材质不同可分为：钢管、铸铁管、混凝土管、塑料管。钢管主要包括：无缝钢管、焊接钢管；铸铁管主要包括：灰口铸铁管（亦称普通铸铁管）、延性铸铁管（亦称球墨铸铁管）；混凝土管主要包括：预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、混凝土管、钢筋混凝土管；塑料管主要包括：聚乙烯管、硬质聚氯乙烯管等。

在城市市政管网系统中，城市供水管网主要品种有：钢管、铸铁管、混凝土管、塑料管；城市排水管网主要品种有：铸铁管、混凝土管、塑料管；城市燃气管网主要品种有：钢管、铸铁管、塑料管；城市集中供热管网主要为钢管，塑料管作为其保温层的保护套管。

2.市政管网长度情况

年城市供水、城市排水、城市燃气、城市集中供热管道总长度见下表1-1，每年新增管道长度见表1-2。

表年城市供水、排水、燃气、集中供热管道总长度（单位：km）

表年城市供水、排水、燃气、集中供热管道每年新增长度

(单位：km)

3.市政管网铺设年代情况

请参阅表1-3，详列了各年代城市供水、城市排水、城市燃气以及城市集中供热管道的铺设长度及其所占比例分布。

1-3小标题：历年市政管网管道长度及其占比分布情况

4.市政管网材质情况

依据全国范围内对市政公用设施的详尽普查，涵盖我国大陆627座城市（特指台湾、香港及澳门地区未纳入统计），关于城市市政管网中各类材质管道的长度及其比重的详细数据如图表1-4所示。

表1-4市政管网中各种材质管道长度和所占比重(1996年6月普查数据)

钢管被广泛应用于城市的集中供热系统中，包括蒸汽管道与热水管道的建设。

5.市政管网管径情况

如1996年6月30日全国城市市政公用设施普查数据所示（见表1-5），各管径市政管网的总长度及其相应占比明细如下。

(二)市政管网系统存在的主要问题

1.城市供水管网系统

老旧供水管网的问题凸显，主要表现为管材品质低下且施工技术陈旧

表1-5市政管网中各种管径管道长度和所占比重(1996年6月普查数据)

在城市排水系统的统计中，非标直径管道的总长度达到23,977公里，占据整体的21.18%份额。

供水设施现状分析显示，已超过设计使用寿命的管网占比约达20%，这主要源于早期采用的管材品质低下且施工技术相对滞后，导致管网整体老化严重。据统计，灰口铸铁管在许多城市的供水网络中占据了高达50%以上的份额，个别地区甚至高达90%，其质量往往未能满足现行国家规范标准。这些铸铁管的配件质量欠佳，接口技术陈旧，使管网承受压力的能力受限，爆裂泄漏事件频发。此外，普通混凝土管和锌镀铁管亦占有相当的比重，它们在耐冲击和防腐蚀性能上存在明显缺陷。

主干管在老化严重的管网系统中占比为59%，其余部分占41%；在材质低劣的管网中，主干管占比为58%，其他部分则占42%；而在施工技术落后的管网中，主干管所占比例同样为58%，其余部分占42%。

(2)供水管网非正常工况运行

在某些城市的供水网络构建中，由于整合了不同时期和地域的供水管道，导致管材类型混杂。这使得部分承受压力相对较低的管段面临过载运营的问题，从而频发水管破裂事故。

在部分城市核心区域或特定地段，供水管道直径相对较小，导致供水压力显著受限。尤其在用水高峰期，时常出现供水中断的现象。

部分城市通过实施新的供水设施项目，转而采用地表水源，或者相应增加其使用比例。此举旨在补偿因替换补压井而产生的压力下降，从而提升了管网的整体压力，超出了原有设计规范。然而，这一过程中导致部分管道承受过载，使得管网的漏损问题日益凸显。

2.城市排水管网系统

(1)排水管网建设与污水处理厂建设不匹配

在许多城市和地区的发展策略中，污水处理厂常被视为核心建设项目，然而，对于配套的排水管网建设，关注程度相对较低。这种情况常见于污水处理厂如期完工并投入运行，但排水管网的支干管道建设却不尽如人意。结果导致污水处理厂的实际处理能力受限，而未经处理的污水依然直接排入水体，对环境构成持续污染。

(2)雨水管、污水管混接

部分城市存在雨水系统与污水系统的混合设置，未能实现雨污分流。这导致降雨期间排水负荷剧增，易引发污水溢出问题，同时对污水处理厂的正常运行和处理工艺的执行构成显著压力。

(3)雨水管管径普遍偏小

部分城市的排水管道设计存在不足，特别是雨水管道的直径较小，这导致其排水流量受限，从而在雨季频繁面临溢水问题。

(4)混凝土管及其接头破损重

混凝土管在各地排水系统中占据显著份额，然而其在地基不均沉降及市政工程对管道基础的操作影响下，接头与管体的损坏问题尤为突出，这往往导致污水渗漏，进而污染地下水资源。

3.城市燃气管网系统

(1)燃气管网老化、腐蚀严重

燃气用钢管设计寿命一般为年，多数城市中压燃气管网及早期投入运营的低压燃气管网运行近20年左右时间，已接近或达到寿命终点，多数管网处于事故多发期。近几年，燃气管网系统腐蚀穿孔事故频发，且呈上升趋势。城市燃气管网老化，已成为燃气输配的重要安全隐患。

违规建设与燃气管道设施的安全间距未能满足法定要求，且存在侵占现象

存在部分区域的居民违章建筑问题，其中一些建筑甚至占据了燃气管线的安全空间。另外，值得注意的是，某些地带的有线电视、移动通信及电力高压线路与燃气管道的地下布局存在隐患，即它们之间的平行或交叉位置未能达到足够的安全间距。一旦燃气管道发生泄露，这将极易引发严重的安全事故。

燃气管网在城市道路拓宽及地下工程施工过程中可能面临潜在风险

拓宽后的城市道路导致原置于慢车道和非机动车道下的燃气管道迁移至机动车道下方，这显著增加了管道的巡检与维修难度。此外，其他地下工程对燃气管道基础的潜在干扰也引发了燃气管网运行的安全隐患。

4.城市集中供热管网系统

(1)供热管网输送效率低，热损失大

在设计、制造与施工过程中，高温或蒸汽直埋保温管面临一系列挑战，主要包括结构设计缺陷、有效的排湿策略缺失、关键节点的精细处理以及管道膨胀控制问题，这些问题导致供热管网的渗漏频繁，系统传输效率低下，热能损耗显著增大。

(2)供热管网中水力失调问题普遍存在

供热管网在运营过程中普遍存在的水力失调现象导致了供热不均衡的问题，表现为近端区域过热而远端则过冷。这种状况不仅影响了供热系统的能效，还降低了供热品质，从而显著提升了系统的能耗与运行成本。

二、探讨地下设施检测的重要性

管道输送被视为能源传输中最经济且安全的选择。截止至2010年底，我国已构建了总计超过8万公里的石油与天然气长途输送管道，它们作为国家油气流通的关键动脉，支撑着我国的能源命脉。然而，尽管管道系统高效，但任何机械设备均可能出现潜在故障点。

随着国家石油与天然气管道工业的持续进步，管道的安全维护管理渐趋为国家安全监管机构的重点关注领域。近年来，频发的管道腐蚀事故屡次警示，其引发的诸如漏油、输送中断、环境污染及频繁抢修等问题，每年给国家经济带来的经济损失以十亿计。据权威专家数据，全球范围内，现有管网超过半数已步入老化阶段；在我国，运营期限超过二十年的原油管道占比接近半数，腐蚀、磨损及偶然损坏等因素致使管道泄漏事件层出不穷。

中国城市燃气协会在全国范围内做了一次统计：2002年，全国各地区发生燃气爆炸事故261起，死伤700余人；其中西安某地天然气爆炸，炸掉了一栋从下到上七层楼房，路面炸开520多m;乌鲁木齐某地天然气将铸铁井盖炸上天10多m高，将沥青路面炸开50多m;北京某地一段DN400管道竟然连续几次发生燃气泄漏和爆炸事故。纵观所有燃气爆炸事故的发生，80%以上都是因为管道严重腐蚀而穿孔漏气引起的，因此已建管道和在建管道的安全探测迫在眉睫。为保证管道运输安全，国家颁布了《压力管道定期检验规则一工业管道》，规定主干线油气输送管道3~5年必须进行探测。

世界各国为应对此类问题，已投入了巨量的人力和财力，并在相关领域取得了显著进展。当前共识认为，运用智能探测器进行管道内部检测是一种高效的策略。通过实施内探测，精确掌握管道状态，依据优先级原则及时修复严重故障，能有效防止事故的发生，并显著延长管道使用寿命。其带来的经济效益具有显著的可观性。

(一)管道探测技术简介

为了确保对管道状态的详尽且精确的认识，防范潜在的管道事故，业界持续投入研发并优化了一系列管道探测手段，不断提升了探测效率。管道探测主要分为外部探测与内部探测两个范畴。外部探测涉及在管道外围运用探测设备，以便洞察管道的防护涂层和埋藏深度，例如针对这些特性进行评估。另一方面，内部探测则是指将探测仪器置入管道内部，通过管道内介质作用于探测器上的皮碗所引发的压力变化，使其伴随介质流动在管道内移动。探测器实时捕捉管道环境数据，并经由计算机处理分析，从而揭示管道的形变、腐蚀和缺陷等状况。

早期管道检测主要依赖于水压试验，这种方法仅能验证管道在承受试验压力时的耐受性，未能提供详尽信息，且需中断输送，成本较高。相比之下，现代智能探测技术实现了非停运状态下对管道状态的实时监测，优势在于成本效益显著且可靠性增强。  目前，常见的内窥式探测器主要包括基于超声波原理和漏磁原理的两种。超声波探测器利用声波直接测量管道壁厚，有助于识别因腐蚀等因素引起的壁厚变化；而漏磁探测器则是通过磁化管道并检测磁场泄露来诊断问题。管道上的缺陷会干扰磁通量，探测器借此记录各位置的磁通变化，进而判断管道状况。  尽管超声波探测器精度更高，但对管壁表面清理有严格要求，适用于我国原油含蜡较低的情况。漏磁探测器对清洁度需求较低，适应性强，尤其适合我国原油特性，尽管其探测精度略逊于超声波探测，但在轴向裂缝检测方面存在局限。然而，考虑到我国管道的实际需求，漏磁探测器在精度上已能满足管道检测与维护的要求，具有广阔的应用前景。

(二)管道探测经济效益分析

管道安全的保障与经济效益的提升并重，尤其在长期规划中显得尤为关键。管道维护策略主要分为主动与被动两种类型。主动维护通过智能探测器对管道内部进行深入扫描，获取管道完整状态信息后，专家依据整体管道安全策略，全面权衡各种因素，对探测结果进行综合分析，从而制定出精确的维修计划和方案。最终，管道所有者将遵循这一方案对管道进行必要的维修工作。

1.对管道进行主动维护的费用主要包括：

(1)管道探测的费用；

(2)用于专家评估的费用；

(3)管道维修的费用。

被动维护通常指的是在管道因腐蚀等因素导致的泄露问题发生后，所进行的紧急修复措施。

在管道事故后的被动维护阶段，主要涉及以下几个方面的重大代价与损失：

(1)管道泄漏导致输送介质损失；

事故引发的管道停运所引发的经济损失;

环境污染与人身安全方面的损失，源于管道事故的发生

在遭遇管道事故后，紧急抢修工作的高昂成本凸显出来。与预先安排的维护检修相比，管道抢修任务的复杂性和耗费显著增加。

环境污染所带来的经济损失与危害尤其显著，其潜在的经济价值堪称难以估量。

(三)国内外管道探测现状

1.国外管道探测情况

鉴于管道安全的至关紧要性，早在20世纪50年代，发达的西方国家便启动了管道探测技术的深入探究。1965年，作为国际知名管道探测机构的美国TUBO-S氧化碳PE公司，率先运用漏磁探测器对内部管道进行了创新性检测；而到了1973年，英国天然气公司凭借其技术实力，成功地利用漏磁探测器对一条直径达600毫米的管道进行了首次内部分析。  自那时起，伴随着科技的进步，一系列先进的新型探测器相继问世，尤其在20世纪80年代末90年代初，计算机技术的迅猛发展为研发高效能新型探测设备提供了强大的技术支撑。这一时期，探测器的体积显著减小，技术含量不断提升，其效率与可靠性得到了显著增强。这些革新不仅确保了管道的平稳运行，而且显著减少了因管道事故可能带来的风险和经济损失。

各国政府在综合考量安全、经济效益与环境保护诸要素后，对管道内部检测给予了日益增长的重视。具体举措体现在立法层面，如美国在1988年10月通过了管道安全强化法案，授权运输部与专业计划管理处共同研发联邦最低安全标准，确保所有新建和改造的管道能够兼容智能内探设备的需求。另一方面，加拿大国家能源委员会采纳了加拿大标准协会针对危险液体和气体管道设立的内探测器标准，这些标准自1995年起被正式纳入法规，强制执行管道内部检测的规定。

他们针对管道的特定环境条件，实施定期复查，实时精确掌握管道状态，借此探寻腐蚀的特殊规律。以此为基础，他们对管道未来态势进行科学的预测分析，并依据完整的管道维护标准，迅速处理那些存在严重问题的管道，真正做到防微杜渐。

2.国内管道探测现状及我们的对策

自20世纪70年代起，我国石油天然气管道工业经历了显著的增长，期间管道安全议题逐渐成为监管部门关注的焦点。进入80年代，国内着手研发管道探测技术，实现了若干创新成果。与此同时，我们引进了国外的尖端探测设备，成功地对数条原油管道进行了内部检测，所获得的探测效果令人满意。

尽管如此，我们和世界先进管道探测水平相比还有较大差距，管道探测工作尚属起步阶段，已探测的管道数量不足管道总量的1/10，而且尚未对任何管道进行再探测。由于各方面的原因，某些管道经营管理者对管道探测的重要性认识不足，没有充分认识到管道事故危害性。我们要加强管道探测重要性的宣传，政府有关部门应尽快制定管道安全探测有关法规，根据优选方案制定全国管道探测计划，力争尽快对全部管道实施内探测，并且定期进行管道再探测，建立管道探测信息数据库，从中找出各条管道的腐蚀规律，从而对管道现状及未来安全状况作出科学预测，采取有效措施，避免管道事故的发生。同时，还要加快智能探测器的国产化步伐，尽快赶上国际管道探测先进水平。

管道内检测作为管道安全保障体系的核心环节，是确保管道安全成本效益极高的策略。我们亟需推进实施以下举措：一是确立严格的管道检测标准，二是构建完善的管道安全防护体系，三是按照既定计划分阶段采用智能化内检测技术，以确保管道的持续、稳定运行。

三、详述各类地下管道的特点与应用

地下管线，作为一项基础设施的核心组成部分，主要包括埋藏于地下的管道和电缆，其分类依据多种标准进行划分。

1.按用途分类

供水管道系统：涵盖生活用水、消防设施供水以及工业生产用水的传输与分配管道。

管道系统：涵盖雨水排放管道、污水处理管道、雨污混合管道以及工业废水专用管道等多种类别。在特定区域，还涉及与工程相连的明沟（渠）盖板和方形排水沟等相关设施。

燃气输送设施：涵盖煤气输送管道、天然气传输管道以及液化石油气配送管线等多种类型。

各类热力管道：涵盖热水供应管道、供暖气体管道以及沐浴用水管道等多种类型。

电力供应设