市政道路施工中地下管线探测与保护技术研究

近年来，城市建设规模不断扩大，市政道路作为城市交通网络的重要组成部分，其建设频率和复杂度持续提高。然而，随着城市地下空间的高度利用，各类管线设施交织密布，管线破坏事故时有发生，已成为影响施工安全与城市运行的重要隐患。传统的地下管线管理主要依赖纸质档案和经验判断，无法满足现代施工对高精度、高效率的要求。面对现有挑战，如何科学、精准地探测地下管线位置与状况，合理制定保护措施，避免管线损坏和次生事故，已成为市政工程领域亟需解决的问题。通过引入先进探测设备与信息化手段，并结合规范的施工管理制度，有望提升地下管线的安全保护水平，为城市建设提供有力支撑。

一、市政道路施工中地下管线探测技术分析

（一）地下管线类型与特点

市政道路施工中常见的地下管线主要包括给排水管道、燃气管道、热力管道以及电力和通信线路。给排水管道多为钢筋混凝土管、球墨铸铁管或PE 管，埋深通常为1.2 米至2.5 米，受地形和功能影响而变化。燃气管道一般采用PE 管或钢管，常见埋深在0.8 米至1.5 米之间，具有柔性连接和防腐涂层。热力管道多为预制保温直埋管，外层设有保温层和外护管，埋深2.0 米以上。电力和通信管线主要为电缆或光缆，埋深通常在 0.6 米至 1.2 米，具有密集、分布无规律等特点。这些管线布局复杂、埋深不一致、材质多样，给探测工作带来了技术挑战。

（二）地下管线探测技术现状

目前常用的地下管线探测技术包括地质雷达（GPR）、电磁感应、超声波检测和三维激光扫描等。地质雷达是一种利用高频电磁波探测地下异常反射体的设备，常用频率范围为100MHz~2.6GHz，高频适用于浅层高精度探测，低频适用于深层结构勘察。GPR 适合探测非金属和金属管线，但对湿润土壤和高盐含量地区效果较差。

电磁感应技术主要依靠感应线圈激发电磁场，通过接收装置感知金属物体产生的二次磁场，适用于钢管、电缆等金属管线探测 [1]。典型设备如 RD8100 系列，探测深度可达 3 米，定位精度 ±5cm 。但无法有效识别非金属管线。

超声波检测技术多用于管道内部检测，结合机器人和CCTV 系统，可识别管道内部破损、淤积、结构异常。三维激光扫描技术结合 BIM 系统应用日益广泛，采用全站仪或车载激光扫描设备，快速获取道路及地下设施的空间点云数据，误差在1~3cm 范围内，便于形成数字化模型与施工图比对。

实际应用中，多数项目会采用“资料收集 + 现场探测 + 开挖验证”三步结合的方案，以提高探测结果的准确性和可靠性。资料收集主要包括管线档案、竣工图等；现场探测则结合多种设备，形成技术交叉验证；开挖验证是最终确认手段，但由于成本高、施工影响大，通常只用于重点部位。

（三）地下管线探测技术应用实践

在实际施工中，地下管线探测需严格遵循规范流程。首先由施工单位委托专业探测机构进行全面调查，结合 GNSS 定位技术和高精度测量仪器，确定管线平面位置和埋深。探测作业一般采用矩形网格布设测线方式，测线间距 0.5~1.0 米，根据管线复杂程度适当加密。数据处理后需进行现场验证，采用小范围试掘检查，对比设备探测结果与实际情况。最终成果包括平面图、剖面图以及三维模型，为后续施工提供依据。

二、市政道路施工中地下管线保护技术研究

（一）地下管线保护原则与要求

市政道路施工过程中，地下管线保护应坚持“不破坏、不中断、不影响使用”的基本原则，优先保障城市公共服务设施的正常运行。保护工作要求做到施工前有充分的调查与准备，施工中有实时的监测与控制，施工后进行必要的检查与恢复。特别是在穿越或邻近地下管线区域作业时，应合理安排施工工序，避免采用可能对管线产生振动、挤压、冲击等影响的机械设备。对于管线密集或情况复杂的区域，应设置明确的警示标志和防护围挡，安排专人值守和巡查，确保施工操作不干扰地下管线的结构和功能。同时，施工单位需根据实际情况动态调整施工方案，及时采取补救措施，防止因突发情况造成管线破坏。

（二）施工阶段地下管线保护措施

首先是施工组织设计的合理性。针对存在地下管线的区域，需提前开展详细勘查，并结合探测数据制定专项施工方案[2]。例如，可采取浅挖施工、半幅施工或分段施工方式，避开管线密集区，减少整体施工对地下管线的干扰。机械设备选型需严格控制，禁止使用大型冲击钻、强震动碾压机、夯实机等设备，以免对管线产生振动和挤压损害。在靠近高风险管线区域，宜优先采用人工开挖或小型机械配合人工作业，尤其是在电力、燃气和通信管线周边。

防护结构设置方面，应根据管线类型和施工条件选择相应措施。常用方法包括钢板桩支护、混凝土护套管包裹、设置保护槽盖板或采用柔性防护垫层。以燃气管线为例，可加设厚度不小于 10mm 的钢制或 HDPE 保护管，并在管线周围回填细沙或软土层，以防止尖锐物体或外力直接作用。所有防护设施应设有明显标识，如醒目的色带、警示牌和埋地警示带，便于施工人员及时识别。

监测与预警技术必须严格落实。在管线保护区域布设全站仪测点、位移监测点及应力应变计等设施，监测频率依据施工进展和风险等级合理安排。对于埋深较浅或结构较脆弱的管线，监测频次应提高，建议每天不少于 2 次。以电力电缆为例，可采用振动光纤传感器监测管线位移变化，实时采集数据，一旦拉力或应变值超过设定限值，系统自动发出报警，指导现场立即停止作业并检查隐患。

应急预案方面，施工现场必须配备专用应急物资和设备，如快插阀门、堵漏材料（如高分子复合修补剂、快速凝固剂）、抢修工具箱等。现场应设有24 小时值班机制和快速反应小组，人员须经过专门培训。发生地下管线事故后，应在 30 分钟内完成事故区域初步封堵与隔离，2 小时内实现功能性恢复，减少对城市运行和公共安全的影响。

（三）新型地下管线保护技术与材料应用

近年来，地下管线保护领域引入了多种新型材料和先进技术，有效提升了保护效果。高性能防护材料方面，自愈合混凝土和碳纤维增强复合材料（CFRP）已逐步应用于实际工程。自愈合混凝土通过内置微胶囊或反应剂，在受到微裂缝时能够自行修复，提高整体耐久性。CFRP 包裹层则广泛用于燃气和高压电力管线的结构加固，其抗拉强度高达 3400MPa，重量仅为传统钢材的1/4，具有优异的耐腐蚀和绝缘性能 [3]。

信息化手段方面，GIS（地理信息系统）与 BIM（建筑信息模型）集成管理平台已成为主流。通过建立三维管线信息模型，施工企业可实时查看管线的位置、埋深、直径、材质及使用状态，有效避免盲目施工。移动端设备如平板电脑、智能眼镜等也被应用于现场作业，提高施工人员对地下管线信息的掌握程度。

物联网（IoT）管线监测技术同样发展迅速。采用无线传感器节点安装于燃气、水管电缆等关键管线上，实时监控管道压力、温度、位移及泄漏情况 [4]。数据通过 NB-IoT 或LoRa 协议传输至云端平台，实现无人值守全天候在线监控。系统可设置多级报警策略，结合后台大数据分析，提前预测可能发生的风险。

实际案例方面，如某道路改造工程采用了“激光扫描 +BIM 系统 + 物联网监测”相结合的综合管线保护方案。施工前通过激光扫描快速建立地下空间模型，施工中实时使用 BIM平台指导操作，并通过物联网设备进行全天候管线状态监测。实施结果表明，该项目管线事故率较传统方法下降了 80% 以上，工程进度和安全性均有明显提升，同时整体投入与风险成本控制比优于单一防护方案，具有较强的推广价值。

三、市政道路施工中地下管线探测与保护技术优化策略

（一）地下管线管理制度建设

完善地下管线档案系统是基础工作。应建立统一标准的地下管线信息数据库，内容包括管线的具体位置坐标、规格尺寸、材质类型、使用功能、施工及维护年代、产权单位等详细信息。信息采集需采用高精度测绘设备与探测设备，例如全站仪和地质雷达联合测量，误差控制在 ±5 厘米以内。数据库应支持图形化管理，结合GIS 平台实现地图可视化标注。

同时建设信息共享平台，打通供水、电力、通信、燃气、热力等多个管理部门的数据壁垒，实现数据互联互通。以某区为例，当地市政部门推动“智慧管网”平台建设，将各类地下管线信息集中管理，并向建设单位、设计单位和施工企业开放查询权限，大幅减少因信息不对称导致的管线破坏事件。

在管理制度方面，建议城市管理部门推行“施工许可必须完成探测与保护方案备案”制度。即任何涉及市政道路施工的项目，在申请施工许可证前，必须提交符合要求的地下管线探测成果报告及专项保护方案，由相关部门审查备案后方可开工。这一制度在上海市黄浦区已实施多年，取得良好成效，有效降低了地下管线事故发生频率。

（二）技术集成与创新应用

多技术联合探测方案已成为地下管线探测工作的主流趋势。单一设备存在探测盲区或识别误差问题，因此通常结合使用地质雷达、电磁感应、激光扫描等设备。以南京市江北新区道路改造项目为例，项目团队采用地质雷达（频率 1GHz）、电磁管线探测仪（如 RD8100）及车载激光扫描系统，将三类设备的数据叠加分析，通过三维建模软件复核，实现了误差小于 10 厘米的高精度管线探测成果。相比传统单一方法，联合探测不仅提高了准确率，还有效提升了探测效率，原本需要 7 天完成的探测作业可缩短至 3 天内完成，降低了施工准备阶段的时间成本。

此外，推广智能化施工平台对地下管线保护同样具有重要意义。结合 AI 算法分析监测数据，可以实现监测数据异常自动识别与预警，实时调整施工参数，降低人为疏忽风险。当前较为先进的应用是“数字孪生系统”，该系统通过建立与现实施工环境一致的三维虚拟模型，实时仿真展示施工机械、土方开挖等行为对地下管线的影响。例如，某区部分重点道路施工采用数字孪生平台，每日模拟施工影响，提前调整施工机械位置和作业顺序，有效避免了高压电缆与主供水管道受损 [5]。此外，该系统还支持动态监控与数据存档，便于后期质量追溯和管理部门监管，有效提升了市政工程信息化和精细化管理水平。

（三）施工企业管理与人员培训

施工企业需配备专业的地下管线探测与保护技术人员队伍，保障各项作业安全、规范进行。企业内部应建立岗位技能培训和考核机制，定期组织员工参与技术更新培训。例如，某集团每季度组织一次地下管线保护技能比武，包括探测设备操作、现场风险识别、紧急处置演练等环节，成绩优秀者获得认证资格。

建议全面推行“持证上岗”制度，施工单位员工须通过相关部门或行业协会组织的技能考试，获得相应职业资格证书，方可参与地下管线探测与保护相关作业。参考标准如《城市地下管线工程技术人员培训大纲》和《建设工程施工特种作业人员管理办法》等。

施工操作规范方面，企业内部应统一编制《市政施工地下管线保护作业指导书》，明确机械设备最大允许振动值（如压路机激振力不超过 80kN）、手工作业深度界限（如人工开挖管线保护区土方不得超过 1.2 米），以及现场监测流程（如监测点布设间距不超过 15 米，数据采集频次每日 2~4 次）。例如在某区项目中，该指导书明确规定凡靠近燃气管线 1.5 米范围内，必须使用人工配合微型挖掘机作业，并实施现场双人互检制度。

总结：

市政道路施工中，地下管线探测与保护技术是保障工程顺利实施和城市运行安全的重要环节。通过系统分析各类地下管线的特点与分布，结合多种探测技术的实际应用，能够有效提高管线探测的准确性和可靠性。在施工阶段，合理的组织设计、有效的防护措施以及新型材料与信息化手段的引入，进一步增强了地下管线保护能力。实践表明，采用多技术集成探测与智能化管理平台，可显著降低管线损坏风险，提升施工效率和安全水平。未来，随着数字孪生、物联网等新技术的发展，地下管线保护工作将朝着更加精细、高效、智能的方向持续优化和完善。

参考文献：

[1] 张明 . 市政工程道路施工中地下管线施工技术分析 [J]. 散装水泥 ,2024,(03):124-126.

[2] 孙达 . 市政施工中地下管线施工技术 [J]. 四川建材 ,2023,49(01):93-94.

[3] 香雪梅 . 市政道路施工的交通组织设计要点分析 [J]. 运输经理世界 ,2023,(04):46-48.

[4] 夏新波 , 祝向东 , 张军 . 市政道路交叉口地下管线施工工艺 [J]. 中国高新科技 ,2024,(02):87-89.

[5] 李显杰 . 市政道路施工中既有地下管线保护措施研究 [J]. 北方建筑 ,2024,9(03):96-99.