蔡武宜（湖南省地質(zhì)測繪院，湖南衡陽421008）

探討復(fù)雜條件下的地下管線探測技術(shù)

蔡武宜（湖南省地質(zhì)測繪院，湖南衡陽421008）

復(fù)雜的地下管線是每個(gè)城市的生命線，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，地下管線的探測環(huán)境越來越復(fù)雜，因此，加強(qiáng)對復(fù)雜地下管線探測技術(shù)的研究是非常有必要的，在實(shí)際探測過程中，應(yīng)對現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，并確定出恰當(dāng)?shù)奶綔y法。本文主要對復(fù)雜條件下地下管線的探測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述，并結(jié)合實(shí)例對其具體應(yīng)用情況進(jìn)行分析，僅供參考。

復(fù)雜條件；地下管線；探測技術(shù)

1 引言

近年來，隨著現(xiàn)代化城市的不斷發(fā)展，地下管線在管線的材質(zhì)、種類、數(shù)量、敷設(shè)手段等方面都發(fā)生了較大變化，管線的探測工作也變得越來越復(fù)雜。目前，地下管線探測中主要使用的探測儀器為管線探測儀和探地雷達(dá)，管線探測儀具有高精度、低成本的特點(diǎn)，但受到其工作原理的限制，在非金屬管線和信號(hào)較弱的金屬管等探測盲區(qū)進(jìn)行管線探測時(shí)，無法保障其探測精度，而探地雷達(dá)管線的探測則更好的克服這一不足之處，只要地下管線和周圍介質(zhì)之間存在一定的電性差異就能被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，又因其具有抗干擾能力強(qiáng)、高效率、無損探測等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前地下管線探測的主要設(shè)備。

2 復(fù)雜條件下的地下管線探測技術(shù)

2.1 電磁感應(yīng)法

電磁感應(yīng)法的工作原理主要是通過相關(guān)電磁感應(yīng)原理，并結(jié)合地下管線及周邊介質(zhì)的導(dǎo)電性對地下管線施加一定的電磁信號(hào)，以此來達(dá)到探查的目的。具體方法如下：

（1）夾鉗法。將環(huán)形夾嵌套在管線上，夾嵌會(huì)產(chǎn)生一定的諧變磁場耦合到管線上，產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過測定磁場來確定地下管線的具體位置。

（2）直連法。該方法主要適用于地下管線管道有出露的金屬管，通過導(dǎo)線將管道和管線儀的發(fā)射機(jī)直接連接起來，以此來確定地下管線的具體位置。

（3）感應(yīng)法。管線受到發(fā)射機(jī)所產(chǎn)生的一次感應(yīng)電磁而產(chǎn)生二次電磁場，并通過接收機(jī)接收二次電磁場所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行探測。①垂直壓線法，該方法的發(fā)射機(jī)是直立于地面的，并產(chǎn)生水平磁偶極場，可有效探測出管線出現(xiàn)的異常之處，但缺點(diǎn)在于兩管線之間的距離較近，探測效果不明顯；②水平壓線法，可有效壓制鄰近管線的干擾；③傾斜壓線法，有利于抑制干擾管線的信號(hào)，大大提高了探測異常管線的效率。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法主要是利用高頻電磁波對地下管線的結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行掃描，通過電磁波發(fā)射可接受地下不同介質(zhì)的反射波，并以脈沖反射的形式將其記錄下來，可較為直觀的將電磁波在介質(zhì)中傳播的路徑、電磁場的強(qiáng)度和波形表現(xiàn)出來，且隨著介質(zhì)的電性變化而發(fā)生變化，因此，根據(jù)接收波的振幅、頻率等信息，可將地下管線的具體結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置確定下來。

2.3 高密度電法

高密度電法在探測地下管線的過程中，一般應(yīng)將幾十甚至上百根電極置于測點(diǎn)上，通過專用儀器來控制和處理相關(guān)的采集數(shù)據(jù)，從而得到地點(diǎn)斷面圖，該方法具有較好的抗干擾性。根據(jù)地點(diǎn)斷面圖中電阻率的實(shí)際分布情況，將斷面中特征相同的低阻區(qū)連接起來，即可獲得所探測管線的具體走向和深度。該方法通過電極向地下供應(yīng)直流電，并在地下形成一定的直流電場。

2.4 高精度磁測法

該方法主要是根據(jù)相關(guān)的磁場原理，對地下介質(zhì)的磁場特征進(jìn)行探測，并利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行處理，可有效檢測出隱蔽物的存在。該方法所使用的探測儀器速度較快，能夠探測地下50m左右的障礙物。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概述

某路道呈東西走向，是所在城市交通的主要干道，為了配合所在市的水環(huán)境整治工作，專門設(shè)計(jì)了一條橫穿該路道的污水管，并采用頂管的方式對污水管進(jìn)行鋪設(shè)。在頂管施工前，應(yīng)對頂管沿線地下管線的分布情況進(jìn)行確認(rèn)，由于各管線之間距離較短，為地下管線探測時(shí)的準(zhǔn)確定位、定深造成一定困難，由于外界干擾較大，采用單一的方法可產(chǎn)生較大誤差。因此，該大道決定優(yōu)選出幾種探測方法，將各種方法獲得的信息進(jìn)行綜合性分析，以此來提高對管線的分辨力。

3.2 探測技術(shù)分析

若管線探測工區(qū)存在一定干擾的話，首先進(jìn)行方法有效性試驗(yàn)，以此來確定方法技術(shù)和探測過程中所用儀器精度和相關(guān)參數(shù)的有效性、準(zhǔn)確性。比如在采用電磁感應(yīng)法探測管線時(shí)，應(yīng)通過方法試驗(yàn)來確定最佳的收發(fā)距離、工作頻率及修正系數(shù)，再通過多種物探手段，對復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行綜合性探測，若條件允許的話，可進(jìn)行開挖驗(yàn)證，有利于提高探測的精確度。

該大道地下管線的分布較為密集，高壓電線和煤氣、電信、水管的距離較近，且各個(gè)管線的材質(zhì)都不相同，煤氣罐為鋼管，電信管為塑料管，雨水管是混凝土管，這為探測工作造成諸多困難，再加上工區(qū)的電磁干擾和管線間的物理場影響十分嚴(yán)重，因此，根據(jù)工區(qū)的實(shí)際情況，綜合采用多種管線探測法，并結(jié)合開挖驗(yàn)證進(jìn)行分析。

（1）針對電信、電力管線，采用夾鉗法。由于電力自身具有較強(qiáng)的信號(hào)，用電測感應(yīng)法進(jìn)行探測定位時(shí)，可通過極大值法或極小值法來確定的異常位置，都無法保證其是管線的實(shí)際位置，在這種情況下，在檢查井處，可用夾鉗法對管線進(jìn)行探測和追蹤。由于管線探測的電磁信號(hào)頻率是單一的，該信號(hào)受鄰近異常的干擾較小，因此，定位的準(zhǔn)確度較高，可有效確定電力管線的具體位置。

（2）針對煤氣管線，采用電測感應(yīng)法。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，不允許采用直接法對煤氣管進(jìn)行探測，因此，通常采用電測感應(yīng)法對煤氣管線進(jìn)行探測，由于該管線的兩端分別靠近電力線和電信管線，受到的干擾較大，可采用不同頻率的極值法、70%定深法進(jìn)行反復(fù)測試，將管線的大概范圍確定下來，再每隔30m左右，在垂直管線走向的方向上進(jìn)行釬探，所釬探的結(jié)果表明，煤氣管的平面位置誤差和深度誤差為0.25m，由此可見，在干擾條件較大的情況下，應(yīng)結(jié)合釬探對煤氣管的平面位置和深度進(jìn)行探測。

（3）采用直接法對給水管線進(jìn)行探測。在干擾條件較大的條件下，可將直接法和電磁感應(yīng)法所探測的結(jié)果進(jìn)行比較和分析，從中發(fā)現(xiàn)這兩方法在對異常平面位置及其深度測量存在較大差異，具體結(jié)果詳見表1。

表1 直接法和電磁感應(yīng)探測法結(jié)果對比表

從表1可看出，當(dāng)干擾條件較大、管線埋深較大的話，采用直接法得到管線的平面位置和深度比電磁感應(yīng)法要小，可見，利用直接法所獲得的探測結(jié)果更為可靠。

（4）地質(zhì)雷達(dá)。由于混凝土介質(zhì)和周圍黏土介質(zhì)存在較大的波阻抗差異，形成較為明顯的波阻抗分界面，電磁波在波阻抗分界面上產(chǎn)生一定的反射，如圖1所示，反映地下管線的發(fā)射電磁同相軸呈拋物線形狀，拋物線頂端對應(yīng)管線的中心位置。另外，兩條管線的中心位置分別在測線距端點(diǎn)的3.1m和9.7m處，且在測線3.1m處的管線埋深較大，管頂深度在3.0m處；測線9.7m處的管線埋深較小，管頂深度在1.7m處。

圖1 兩水管地質(zhì)雷達(dá)探測剖面圖

3.3 結(jié)論和建議

3.3.1 結(jié) 論

在較為復(fù)雜的地質(zhì)條件下，針對不同管線應(yīng)采用不同的探測方法；在管線探測過程中，盡量采用直接法和夾鉗法，這兩種方法具有較強(qiáng)的可靠性和有效性，首先確定管線的實(shí)際走向和水平位置，再進(jìn)一步確定其埋深；采用相關(guān)的技術(shù)措施進(jìn)行壓制干擾，以此來保障采集數(shù)據(jù)的可靠性；在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行工作時(shí)，可采用各種適合的方法，在條件允許的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行開挖或釬探驗(yàn)證，以此來提高物探異常探測的可靠性。

3.3.2 建 議

結(jié)合我國地下管線探測現(xiàn)狀，應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，開展多學(xué)科交叉研究工作，有利于保障地下管線探測工作的順利進(jìn)行。加大對非金屬管線探測的研究力度，提高地下管線探測的整體水平；在鋪設(shè)非金屬管線的過程中，可在管線正上方埋設(shè)金屬檢測帶，以便開挖和檢測工作的順利開展。

4 結(jié)語

綜上所述，城市地下管線的主要擔(dān)負(fù)著城市水、電、通信能量的傳輸，為城市持續(xù)發(fā)展提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)保障，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，對城市現(xiàn)有的各類地下管線的具體位置和埋深、規(guī)格、尺寸等信息參數(shù)進(jìn)行確定，這對當(dāng)前城市建設(shè)和未來規(guī)劃具有重要意義。

［1］李 鳴，王 泉，湯正舉.復(fù)雜場地條件地下管線探測技術(shù)研究與實(shí)踐探討［J］.河南測繪，2011（4）：21～22.

［2］王斐祺.復(fù)雜條件下的地下管線探測模擬方法探討［J］.建材與裝飾，2016（24）：89.

［3］趙 欣，王希良，劉珍巖，等.復(fù)雜條件下近間距地下管線的探測模擬［J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2014（5）：45～49.

TU990.3

A

2095-2066（2016）29-0109-02

2016-9-30

蔡武宜（1982-），男，工程師，本科，主要從事地質(zhì)測繪工作。