数字化管道施工及竣工阶段的数据采集

3 4 石 油1 程 建 设 数字化管道施工及竣工阶段的数据采集 王孟辉 ，尹 更 ，冉国锋 2 (1 长厌油田分公司建设工程处，陕西西安7 0 0 0 0 ；2 中国石油天然气股份有限公司 北京输油气分公司，北京1 0 2 4 0 0 ) 摘 要 ：数字化管道施工和竣工过程中数据采集的全面性和准确性对于管道的数字化建设有着非常重 要的影响。文章介绍了施工、竣工中控制桩、管沟开挖、管材、穿越工程、阴保、水工保护、竣工测 量和复测等数据的采集内容。对竣工测量数据采集过程中出现的问题提出了改进的方法。 关键词：数字化管道 ；现场数据 ；竣工测量数据；复测数据 d o i ： l 0 3 9 6 9 4 i s s n 1 0 0 1 - 2 2 0 6 2 0 1 3 0 2 0 1 0 0 引 言 数字化 管道技 术是利用计算机技术对管道从 设计 、采 办到施工全过程 的数据 、信息 、图片等 进行采集并 录入制订 的系统 而后集成管道 的各 类信息 借此在施工过程 中进行设备采购及调度 管理 、施工进度管理 、质量监控管理和施工进度 展示 的技术 管道数字化建设是一项系统工程 需 要 系 统 开 发 、技 术 更 新 与维 护 、数 据 采 集 与输 入 、使用 与监督等各方 的共 同协作 。数据采集作 为其 中一项工作 地位尤其重要 。 l 施 工 过程 中现场 数据 采集 Z - 5 1 1 交桩、移桩、测量放线数据采集 在正式施工前 设计单位与施工单位在现场进 行控制( 转角 )桩 的交接时 ，应采集控制 ( 转角) 桩的桩号 、里程 、设计三维坐标 、实测三维坐标 、 桩间距 、地貌特征 、穿跨越情况 ( 应拍摄穿跨越的 全景 照片) 、交桩 日期等信息 。进行测量放线时 ， 应采集桩号、设计和实测 的三维坐标 、测距 、水平 转角 、纵向转角 、穿跨越情况描述 、村镇名称、放 线 宽 度并拍 摄 地貌 照片( 管道 经过 特殊 地段 时 ，如 村庄 、保护区、地震断裂带 、转角)等 。 在施工过程中该部分数据采集常见 的问题主要 是村镇名称与管道桩号无法统一。问题产生的原因 在于测量人员常常只关注桩号的地理位置 ，不关心 行政位置而外协人员则刚好相反。因而管道桩号 与其对应的行政位置常常出现差错。因此 ，在数据 采集时需对数据采集人员进行相应的行政区域地 理 知识 以及 责任 心培训 1 2管沟开挖数据采集 进行管沟开挖时 ，应采集 开挖方式 、开 始位 置、结束位置、沟底深度 、沟底长度 、沟底宽度 、 土壤类别 、中线偏差 、沟底标高 、变坡点位移 、沟 底坡度等信息。当遭遇地下电缆 、地下光缆 、地下 油管 、地下水管等其他地下障碍物时 ，应及时采集 地下障碍物名称 、所属单位及联系方式 ，并拍摄地 下障碍物照片 1 3管道材料数据采集 管道材料的信息数据采集是一项多单位参与并 且相互制约的工作 该项工作中需人工采集的数据 量 大 较难 处 理 的 问题 是 第 一 手 数 据 采 集 的 准 确 性 以管材编号数据采集为例 ，钢管厂喷制或录入 管号时难免出现喷制错误 f 现场施工遇到过喷制编 码位数不足的管材)或录入错误 ：中转站管材调拨 等信息也难免出现手误或数据录入滞后现象 ；而且 现场安装时采集的第一手资料由于人为或者客观原 因也 存在 不少偏 差 以上 三方 面 的错误 都将 导致 焊 V I 信息无法维护 进而影响后续防腐 、检测、竣工 测量等数据的维护 数据采集 中出现的上述问题理论上可通过钢管 厂及 中转站数据制约下游数据的方式予以解决 ，但 在实际操作中仍会出现问题 。兰郑长成品油长输 管 道 工程采 取 了上游数 据制 约下 游数据 的方 式 ，但 第 3 9巷第 2期 干孟辉 等 ：数字化管 道施 工及竣工 阶段 的数据采集 3 5 在执行过程中由于中转站数据滞后 造成全线焊接 数据大量滞后 ，进而防腐 、检测等后续数据均无法 维护 连锁反应过大 ，造成数据不准确。在陕京三 线输气管道工程中项 目部取消了中转站环节对数 据 的制约 试图降低连锁反应 但现场弯头编号数 据与数据库中编号不符等现象依然制约了焊接数据 的维 护 。 既要体现上游数据制约下游数据 又不导致产 生连锁反应 可采取将制约改成标注提示 的方式 ， 则不论错误与否焊 口信息均能进行维护 。仅将存在 问题的管材在数据库中标注 出来 这样问题既在第 一 时间显示出来了又不会 由于任何一方的问题而 制约其他数据维护 施工单位数据维护人员也可在 第一时间追溯 、核查数据问题的来源 ，而不至于将 问题堆积 引起其他问题 1 4穿越工程数据采集 ( 1 )穿越工程与线路工程在管道焊接及验收 、 管道防腐和保温、管道清管和试压等阶段应采集的 数据项相同可以共用相同的表格 ( 2 )穿越工程施工时应采集 出入土点三维 坐 标 、穿越长度 、穿越名称等信息 ( 3 )采用挖沟敷设方法施工的穿越工程 ，在管 沟开挖时应采集穿越位 置、开 口宽度 、沟底宽度 、 设计与实测沟底标高 、设计与实测沟深 、开挖长度 等数据 ：在管道下沟就位后 应采集 穿越 起止位 置 、设计与实测管顶标高 、检查 日期 、中心偏移等 数 据 。 ( 4 )采 用定 向钻 方法施 工 的穿 越工 程 在穿 越 管道就位后 ，应采集钻机型号 、出人土点位置 、穿 越管道长度 、穿越管直径等数据 ( 5 )采用顶管方法施工的穿越工程在穿越施工 时，应采集顶管机型号、起始时间、结束时间等数据。 ( 6 )穿越 工程 中采 用套 管作 为保 护 措施 时 ，需 要采集套管起止位置 、套管长度 、套管规格 、穿越 名称等数据 ；采用浆砌石、混凝土、压重块 、压石 笼、复壁管灌浆或打桩等稳管措施进行稳管时需 要采集起止位置、长度 、稳管措施名称、数量 、穿 越名称等数据 1 5阴极 保护 工程 数据 采 集 ( 1 )阴极 保 护 管道 防腐 绝 缘 数据 在 防腐 层外 观 检查 、用 高 压 电火花 检 漏仪 做 漏 点检 测 和 防腐 层地 面检测 阶段应采 集相关 的检测 数据 穿 越工 程 中 采 用钢 套 管 间设 置绝 缘 支撑 进 行 电绝缘 时 ，应 采 集钢 套 管位 置 、穿 越名 称 等 数 据 。 ( 2 )阴极保 护设备安装数据 。强制 电流法 阴 极保护设备安装 其辅 助阳极 安装时应采集地床 位置 、埋深 、阳极数量 、材质 、所属恒 电位仪 编 号等数据 ，测试桩埋设 时应采集埋设 位置 、埋深 、 桩体结构等数据 并拍摄 照片 牺牲 阳极法 阴极 保护设备安装 其牺牲 阳极埋设 时应采集埋设位 置 ，牺牲 阳极型号 、数量 、重量 、埋深 、填包料 量 ，各接 点质量及绝 缘情 况 ，所在 地点 的 、y 坐标 、地表高程 、管道埋深 、施 工方式 、埋设方 式等数据 1 6水 工保 护工 程数 据采 集 管 道建 设 中所有 防 护工程 如截水 墙 、浆 砌等 水工保护工程 应采集水工保护类型 、起止位置等 数据 并拍摄照片。 1 7其他 数据 采 集 施工过程数据采集还包括伴行路数据 、站场和 阀室数据 、通信工程数据等。 2竣工 测量 数据 及 复测数 据 采集 竣工测量包括的内容很多 其 中以焊 口坐标测 量的数据量比例最大 2 1 竣 工测量数 据 焊 口坐标测量是管道数字化建设过程中最重要 的环节 焊 口坐标不但能表示管道在地理环境中的 实际位置和走 向而且能够为管道维护提供准确的 定位信息 焊 口坐标测量是比较简单的单点测量工作 但 是 由于施工现场环境恶劣往往导致测量工作出现偏 差 竣工测量常见问题是坐标 “ 飞点”错误 冀宁管道临沂支线 2标段的线路焊 口坐标如图 1所 示 图 1 冀宁管道临沂支线 2标 段的线路走向 3 6 石 油工 程 建 设 图中红斑点为桩号蓝斑点为距离设计中心线不 大于 1 c m的焊口坐标 紫色斑点为距离设计中心线 不小 于 7 m 的焊 El坐标 从 图 1 看 出 在临沂支线 2 标段的线路焊 E l 坐标中，有三个点( 图中箭头所指) 是 飞点 即 由于录入 时输 入 了明显错 误 的坐标 数据 才 导致这些 点偏离 中心线 1 k m 以上 这种 问题 多属 人为输入错误 解决 的方法是加强数字化录入员及 机组数据采集员的责任心 提高工作质量 由于地形变化 测量焊口坐标时也会产生较多 误差或错误 在冀宁管道 、兰银管道施工 中我单位 主要采用“ 附合导线测量法” 将站点连成的折线 称为导线 将站点称为导点 测量每相邻两导点间 距离和每一导点上相邻边之间的夹角 从一起始点 的坐标和方位角数据出发 ，用测得的距离和角度数 据依次推算各导点的位置。 附合导线测量法布设灵活 、推进迅速 、精度分 布均匀 若在地势平坦地区采用导线测量法是非 常有利的 但在地势起伏较大的情况下 导线测量 检核条件少 方位传算误差大 一般来说 这种测 量导点误差引起的焊 口测量坐标与实际坐标偏差超 作业带的情况不会单独出现 而是集中表现在某 一 段的焊 口坐标普遍存在误差 针 对这 种情 况 ，根据 以往 的施工 经验 对 于地 势起伏较大地区导线测量法产生的误差 常用以下 两 种方 法进 行处 理 2 1 - 1 导点方位 角反算导点修正坐标 已知 B、C两点的坐标 ，修正 1和 2点的坐标 ( 如 图 2所示 ) 其 原 理就是 对 1点合 点 的方 位 角进 行修改 然后再根据距离计算该点的坐标值 D 图 2附 合 导 线 示 意 修正后方位角计算公式为 ： n = 0 + l , 1 8 0 。 一 R 式 中 h待求最终前方边方位角 ( 。 ) ； 。 已知后方边方位角 ( 。 ) ； 观测右角之和 ( 。 ) ( 参照导线前进 的方向在前进方向左边的是左角 右边 的是右角 ) ： 所求导点编号。 2 1 2 根据 坐标增量闭合差求解各个导点坐标改正 值 各导线点坐标改正值 。的计算公式为： 一 黼 一 黼 厶 I一 ， i I 改正后各点坐标 、“为 ： X i = + 1 Y = Y + J 式 中 、 近似坐标增量平均值 ： l ： 、 轴、Y轴向的修正系数 ； 、 竹 第 i 条边的近似坐标增量 ； 、， ， 各待定点坐标的观测值。 基于施工中对坐标的精度要求并不是很高一般 情况下不偏出规定范同的坐标可看作符合要求的坐标 2 2复测数 据 复测 的 目的在 于检查 焊 口坐标测 量 的质量 不 合格的要返工重测 焊 口坐标复测工作是按照一定 的比例抽查若干道焊 口其中必须测量具有控制意 义 的且能 够代 表管 道走 向的焊 口的坐标 即测量 管 道 转折处 的焊 口坐 标 还 要测 量穿越 段两端 的焊 口 坐标数据 要跟踪每一处穿越的施工计划 及时测 量 端点处 的焊 口坐 标 3结束 语 管道数字化建设过程中数据采集是一项重要的 工作 因此对于管道施T过程和竣工时数据采集的 内容和方法必须进行认真分析 数据采集必须做到 全面和准确 这样才 能有利 于管道 的数 字化建设 参 考文 献 ： 1 王勇， 赵 文杰， 高尚稳 数 字化管道技术 的应用 J 1 油气 田地 面工 程 ， 2 0 0 6， 2 5 ( 1 2 ) ： 4 3 2 于铁兵 管道施工数字化工作要点 J l _ 中国勘察设计 ， 2 0 0 6 ， ( 1 0 ) ： 5 8 6 0 3 杨茂 ， 牟健 ， 刘兵 管道数字化施工管理【 J J 天然气与石油， 2 0 1 0 ， 2 6 f 3 ) ： 2 3 4 刘欣 ， 田长林 ， 张亮 亮 数字化 管道技术在 榆林一