劉 濤 陳青松

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

引 言

地下管線(xiàn)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它擔(dān)負(fù)著傳輸信息、輸送能量及排放廢液的工作，被稱(chēng)為城市的“血管”和“生命線(xiàn)”。隨著國(guó)內(nèi)城市快速發(fā)展，各類(lèi)工程施工開(kāi)挖對(duì)城市地下管線(xiàn)的定位提出了更高要求。地下管線(xiàn)受損，往往會(huì)給城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)極大的影響，如高壓電纜、燃?xì)獾裙芫€(xiàn)受損時(shí)，極易引起人員財(cái)產(chǎn)損失?，F(xiàn)階段，地下管線(xiàn)探測(cè)行業(yè)已經(jīng)取得一定發(fā)展，探測(cè)方法多樣，特別是在探測(cè)儀器及處理軟件上有了較大程度的提高，為提高管線(xiàn)探測(cè)效率及探測(cè)質(zhì)量提供了很大的便利。但是，城市地下管線(xiàn)探測(cè)工作中，仍然存在著許多未解決的問(wèn)題，給管線(xiàn)探測(cè)工作帶來(lái)了困擾，嚴(yán)重阻礙了管線(xiàn)探測(cè)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 地下管線(xiàn)的現(xiàn)狀特征

近年來(lái)國(guó)內(nèi)城市高速發(fā)展，城市面積不斷擴(kuò)張，結(jié)合道路改建擴(kuò)建，不斷加大地下管線(xiàn)設(shè)施建設(shè)力度。但國(guó)內(nèi)絕大部分城市都還未建設(shè)地下綜合管廊進(jìn)行綜合管理，各類(lèi)管線(xiàn)均以平鋪直埋的方式埋設(shè)，管線(xiàn)雜亂無(wú)序呈蜘蛛網(wǎng)狀遍布整個(gè)城市。缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致道路出現(xiàn)屢次開(kāi)挖修復(fù)等工程，而由于各類(lèi)管線(xiàn)資料未統(tǒng)籌管理、野蠻施工等原因，地下管線(xiàn)受損事故頻頻發(fā)生。

地下管線(xiàn)主要分為給水管道、排水管道、燃?xì)夤艿馈㈦娏?、通訊管線(xiàn)幾大類(lèi)。

（1）給水管道：城市的給水管網(wǎng)都是由輸水管線(xiàn)和配水管線(xiàn)組成的網(wǎng)絡(luò)，埋深一般在（0.5～3）m之間。組成網(wǎng)絡(luò)的管道直徑小則Φ20mm，大則Φ2000～3 000 mm，材質(zhì)有鋼、混凝土、鑄鐵、球墨鑄鐵、玻璃鋼、PVC管等。一般大口徑如Φ1 200 mm 以上的輸水管道材質(zhì)為鋼或混凝土，Φ1 000 mm～600 mm 的混凝土管居多，Φ400～100 mm的鑄鐵居多。

（2）排水管道：排水管道主要為混凝土管、螺紋塑鋼管、PVC管以及漿砌石箱涵等材料。管徑從Φ100 mm圓管到幾米寬箱涵不等，埋深（0.5～5）m之間。

（3）燃?xì)夤艿溃喝細(xì)夤芫€(xiàn)分高壓管、中壓管和低壓管。燃?xì)夤苤睆叫tΦ10 mm，大則幾百毫米，材質(zhì)有鋼、鑄鐵、球磨鑄鐵、PE等。一般埋深在1.5 m左右，部分頂管埋深可超過(guò)5 m。

（4）電力管線(xiàn)及通訊管線(xiàn)：電力及通訊管線(xiàn)一般埋設(shè)在慢車(chē)道或人行道內(nèi)，深度范圍一般在（1～3）m之間，埋設(shè)方式一般以管溝和管塊為主。

2 地下管線(xiàn)探測(cè)方法

隨著探測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，地下管線(xiàn)探測(cè)方法也越來(lái)越多，針對(duì)不同類(lèi)型的管線(xiàn)管道，則有不同方法進(jìn)行探測(cè)。

（1）電力通訊管線(xiàn)探測(cè)。

電力管線(xiàn)一般埋深較淺，且對(duì)管線(xiàn)探測(cè)儀電磁信號(hào)響應(yīng)較為強(qiáng)烈，一般在管線(xiàn)普查中容易被發(fā)現(xiàn)。因此在電力管線(xiàn)探測(cè)中，一般使用管線(xiàn)探測(cè)儀無(wú)源模式法直接追蹤電力管線(xiàn)，結(jié)合工區(qū)地面附屬物情況確認(rèn)電力管線(xiàn)走向。對(duì)于信號(hào)不強(qiáng)，而又被其他管線(xiàn)信號(hào)影響的弱點(diǎn)管線(xiàn)，可考慮使用夾鉗法增強(qiáng)信號(hào)。當(dāng)管線(xiàn)彎曲時(shí)，在圓弧起點(diǎn)和中點(diǎn)上設(shè)置管線(xiàn)點(diǎn)，圓弧較大時(shí)，增加管線(xiàn)點(diǎn)密度，正確表達(dá)了管線(xiàn)的彎曲特征；遇到管線(xiàn)轉(zhuǎn)折時(shí)，首先在管線(xiàn)延伸線(xiàn)上找出信號(hào)消失位置，然后在管線(xiàn)兩側(cè)追蹤信號(hào)并確定其準(zhǔn)確位置，用兩個(gè)方向的相交點(diǎn)定為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)證后準(zhǔn)確定點(diǎn)。

通訊管線(xiàn)與電力管線(xiàn)一樣，一般埋深較淺，但通訊管線(xiàn)較電力管線(xiàn)更為復(fù)雜，一般在城市中通訊管線(xiàn)包含電信、聯(lián)通、移動(dòng)、網(wǎng)通、交通信號(hào)線(xiàn)、公安監(jiān)控線(xiàn)等多種管線(xiàn)。管線(xiàn)多以管塊形式埋設(shè)，且常有共溝現(xiàn)象發(fā)生，這給管線(xiàn)探測(cè)分辨帶來(lái)了很大的難度。通訊管線(xiàn)一般對(duì)管線(xiàn)儀電磁信號(hào)響應(yīng)較弱。因此在探測(cè)通訊管線(xiàn)時(shí)，一般應(yīng)先找到檢測(cè)井等附屬物，在通訊管線(xiàn)上直接使用夾鉗法增強(qiáng)管線(xiàn)信號(hào)來(lái)進(jìn)行探測(cè)。見(jiàn)圖1。

圖1 管線(xiàn)探測(cè)夾鉗法

（2）供水燃?xì)獾冉饘俟芫€(xiàn)。

金屬管線(xiàn)對(duì)電磁信號(hào)有較好的反應(yīng)，當(dāng)金屬管道埋深較淺時(shí)，可采用管線(xiàn)儀直接法進(jìn)行探測(cè)。將發(fā)射機(jī)專(zhuān)用輸出電纜的一端與被探測(cè)的金屬管線(xiàn)相連接，另一端接地或接到金屬管線(xiàn)的另一端，利用接收機(jī)搜索被探測(cè)金屬管線(xiàn)產(chǎn)生的電磁信號(hào)，對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行追蹤定位。當(dāng)金屬管線(xiàn)埋深較深，或是無(wú)出露點(diǎn)時(shí)，直接法探測(cè)信號(hào)較弱，無(wú)法準(zhǔn)確定位，這時(shí)可采用感應(yīng)法，利用發(fā)射機(jī)發(fā)射諧變電磁場(chǎng)，使被探測(cè)的地下管線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流而形成電磁場(chǎng)，通過(guò)接收機(jī)在地面接收地下管線(xiàn)所形成的電磁場(chǎng)，達(dá)到對(duì)被探測(cè)管線(xiàn)進(jìn)行搜索、追蹤、定位之目的。見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 管線(xiàn)探測(cè)直接法

圖3 管線(xiàn)探測(cè)感應(yīng)法

（3）非金屬管線(xiàn)探測(cè)。

非金屬管線(xiàn)一般為混凝土排水管道、PE燃?xì)夤艿酪约癙E供水管道，非金屬管道無(wú)法利用電磁感應(yīng)法進(jìn)行探測(cè)，在管線(xiàn)探測(cè)工作中，非金屬管道往往是難度最大的一類(lèi)管道。

探測(cè)非金屬排水管道時(shí)可選擇的方法較多，一般在探測(cè)過(guò)程中，對(duì)排水管道附屬物調(diào)查非常重要，在簡(jiǎn)單的直線(xiàn)排水管道探測(cè)時(shí)，檢查井位置可示意管線(xiàn)走向。當(dāng)排水管道在地下連接錯(cuò)綜復(fù)雜，無(wú)法明確其走向時(shí)，可以利用管道爬行機(jī)器人（CCTV）及管線(xiàn)儀示蹤探頭相結(jié)合的方法進(jìn)行探測(cè)。將管線(xiàn)儀示蹤探頭固定在管道爬行機(jī)器人上，在檢查井位置將爬行機(jī)器人放入管道內(nèi)，遙控控制爬行機(jī)器人進(jìn)入地下待測(cè)排水管道中，此時(shí)利用管線(xiàn)儀在地面定位示蹤探頭位置，從而定位排水管道平面位置及埋設(shè)深度。見(jiàn)圖4。

圖4 利用爬行機(jī)器人（CCTV）探測(cè)排水管道

當(dāng)?shù)叵屡潘艿罏榇笮拖浜瓡r(shí)，可采用人工下渠的形式，直接在暗化渠道內(nèi)測(cè)量。但測(cè)量人員必須配備好全套防護(hù)措施，避免因吸入有毒氣體而造成安全事故。

探測(cè)非金屬燃?xì)?、給水等PE管道時(shí)，該類(lèi)管道往往管徑較小，最小可達(dá)到100 mm，而PE材料無(wú)電磁感應(yīng)信號(hào)，故管線(xiàn)儀的無(wú)源探測(cè)模式對(duì)該類(lèi)管道無(wú)效。當(dāng)PE燃?xì)夤苡惺聚櫨€(xiàn)時(shí)，可用管線(xiàn)儀直接法探測(cè)。這里主要討論無(wú)示蹤線(xiàn)的PE管道探測(cè)方法。

無(wú)示蹤線(xiàn)PE管是管線(xiàn)探測(cè)中最難探測(cè)的一類(lèi)管線(xiàn)。尤其對(duì)于燃?xì)忭敼埽坏軓叫?，而且埋深大，最大可達(dá) （6～8）m，這給管線(xiàn)探測(cè)帶來(lái)的很大的難度，在探測(cè)時(shí)一般選用地質(zhì)雷達(dá)法或地震映像法進(jìn)行探測(cè)。在城市中信號(hào)干擾源很多，例如當(dāng)利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)某燃?xì)釶E管進(jìn)行追蹤時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意避免在電力管線(xiàn)較多地區(qū)布置測(cè)線(xiàn)，注意天線(xiàn)周?chē)饘賴(lài)鷵跫巴７跑?chē)輛對(duì)信號(hào)影響等。

3 綜合管線(xiàn)探測(cè)存在的問(wèn)題分析及方法應(yīng)用實(shí)例

3.1 存在問(wèn)題分析

（1）施工單位施工不當(dāng)導(dǎo)致管線(xiàn)埋設(shè)受損。

部分施工單位在鋪設(shè)地下管線(xiàn)時(shí)，沒(méi)有制定詳盡的管線(xiàn)保護(hù)方案，或是制定方案后執(zhí)行不到位，導(dǎo)致管線(xiàn)在埋設(shè)時(shí)就受到了損壞。例如燃?xì)夤艿缆裨O(shè)時(shí)意外將示蹤線(xiàn)破壞，致使在管線(xiàn)探測(cè)時(shí)無(wú)法探測(cè)到示蹤線(xiàn)信號(hào)；排水管道鋪設(shè)時(shí)，下伏土層未壓實(shí)，排水管道鋪設(shè)完畢后管道下方出現(xiàn)空洞而破裂，致使在管線(xiàn)探測(cè)時(shí)電磁波反射信號(hào)雜亂，管道內(nèi)窺時(shí)視線(xiàn)受阻，影響管線(xiàn)探測(cè)精度及效果。

（2）地下管線(xiàn)圖紙與實(shí)際不符。

國(guó)內(nèi)不少城市已經(jīng)開(kāi)展數(shù)字城市建設(shè)，許多管道在埋設(shè)初期便已采集管線(xiàn)坐標(biāo)、埋深、材質(zhì)等信息。但許多老舊城區(qū)在管線(xiàn)埋設(shè)時(shí)并未收集資料，導(dǎo)致無(wú)法找到完整的管線(xiàn)資料。老城區(qū)由于歷史原因或城市拆遷改建，導(dǎo)致城建檔案與現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙不符，致使在管線(xiàn)探測(cè)過(guò)程中容易給探測(cè)人員帶來(lái)誤導(dǎo)，最終影響探測(cè)工作進(jìn)行，導(dǎo)致探測(cè)管線(xiàn)位置出現(xiàn)偏差。

在管線(xiàn)探測(cè)過(guò)程中，為避免地下管線(xiàn)圖紙不符情況，應(yīng)盡量收集年代較近的管線(xiàn)資料。發(fā)現(xiàn)探測(cè)實(shí)際情況與收集管線(xiàn)圖紙不符的情況時(shí)，應(yīng)先仔細(xì)對(duì)比圖紙上地物與實(shí)地地物，觀察是否存在地物變化，導(dǎo)致管線(xiàn)相對(duì)位置變化。重新探測(cè)管線(xiàn)信號(hào)，排除干擾信號(hào)，確認(rèn)探測(cè)結(jié)果正確。當(dāng)確認(rèn)探測(cè)信號(hào)正確，應(yīng)堅(jiān)信實(shí)際探測(cè)結(jié)果，避免被錯(cuò)誤圖紙誤導(dǎo)，導(dǎo)致探測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤。

（3）管線(xiàn)種類(lèi)繁多分支復(fù)雜。

地下管線(xiàn)種類(lèi)較多，市政、電力、電信、移動(dòng)、聯(lián)通、網(wǎng)通、燃?xì)狻⒐┧?、交通信?hào)等十幾種管線(xiàn)，各單位自行管理運(yùn)營(yíng)，埋設(shè)初期也“各自為政”，雜亂無(wú)章。這就導(dǎo)致在管線(xiàn)探測(cè)時(shí)會(huì)探測(cè)到多個(gè)信號(hào)，加之在城市中有許多其他干擾源信號(hào)存在，因此在管線(xiàn)定位中有一定的困難。

當(dāng)面臨多個(gè)干擾信號(hào)源時(shí)，利用管線(xiàn)探測(cè)儀定位應(yīng)仔細(xì)分析信號(hào)特征，利用不同頻率區(qū)分信號(hào)源，確認(rèn)信號(hào)幅值最大位置。當(dāng)管線(xiàn)分支較多，無(wú)法確定管線(xiàn)走向時(shí)，探測(cè)順序應(yīng)遵守從支線(xiàn)到主線(xiàn)的原則，逐條查清不同信號(hào)所代表的地下管線(xiàn)，再統(tǒng)一匯總，查明地下管網(wǎng)。以70%法為主,反復(fù)確認(rèn)所探測(cè)信號(hào)源正確深度。70%測(cè)深法是與接收機(jī)天線(xiàn)高度相關(guān)的1個(gè)擬合值，即接收機(jī)在管線(xiàn)正上方時(shí)，能接收到電磁信號(hào)的最大值，該值的70%在管線(xiàn)兩側(cè)分別有1個(gè)等值點(diǎn)，這兩個(gè)等值點(diǎn)間的距離即為目標(biāo)管線(xiàn)在測(cè)定位置處的中心埋深。

（4）地下管道隱蔽性強(qiáng)。

管線(xiàn)均埋設(shè)于地下，埋深大多超過(guò)0.5 m。部分排水管道埋深甚至可以達(dá)到10 m。而許多管道，例如混凝土雨水管、污水管，燃?xì)釶E管，供水PE管等非金屬管道對(duì)管線(xiàn)探測(cè)儀并無(wú)信號(hào)響應(yīng)。在綜合管線(xiàn)普查時(shí)，對(duì)這類(lèi)管道主要靠地面檢查井及其他附屬物來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，之后再利用地質(zhì)雷達(dá)等其他儀器進(jìn)行詳查。但給水，燃?xì)獾裙艿劳鶛z查井間隔非常大，尤其燃?xì)夤艿酪话愫茈y看到檢查井，而部分施工方在埋設(shè)該類(lèi)管道時(shí)因責(zé)任心不強(qiáng)等原因未鋪設(shè)管道警示標(biāo)志，還有部分道路施工中，為省事未將排水管道檢測(cè)井等其他管線(xiàn)井蓋升井，而是直接將其埋在新鋪設(shè)道路瀝青下，這就導(dǎo)致了這類(lèi)管道在綜合管線(xiàn)探測(cè)普查中被遺漏。

而這類(lèi)管道如若沒(méi)有在收集資料時(shí)體現(xiàn)出來(lái)，則在接下來(lái)的管線(xiàn)詳查中往往會(huì)無(wú)法查明。為避免這類(lèi)管道在探測(cè)中遺漏，這就要求探測(cè)人員在探測(cè)過(guò)程中做到以下幾點(diǎn)：

（1）探測(cè)初期將各類(lèi)管線(xiàn)資料從運(yùn)營(yíng)單位收集完善，做到不遺漏，為隱蔽管線(xiàn)探測(cè)做好準(zhǔn)備。

（2）在管線(xiàn)普查時(shí)，仔細(xì)觀察管線(xiàn)地面附屬物，部分被埋檢查井往往會(huì)在瀝青表面形成裂紋，可通過(guò)裂紋辨別管線(xiàn)位置。

（3）加大普查探測(cè)范圍。為防止因檢查井稀疏而造成管線(xiàn)遺漏，應(yīng)加大實(shí)際探測(cè)范圍，通過(guò)工區(qū)外發(fā)現(xiàn)管線(xiàn)附屬物再沿線(xiàn)追蹤，最終將工區(qū)內(nèi)隱蔽管線(xiàn)探測(cè)出來(lái)。

（4）走訪(fǎng)詢(xún)問(wèn)附近居民，了解社區(qū)是否開(kāi)通燃?xì)夤艿?，了解年代久遠(yuǎn)的河道、渠道因城市發(fā)展而轉(zhuǎn)變成的隱蔽覆蓋河道等情況。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

深圳某廣場(chǎng)宗地范圍內(nèi)地下箱涵進(jìn)行定位。根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)要求及城市探測(cè)條件對(duì)探測(cè)方法進(jìn)行選擇，箱涵定位采用管線(xiàn)儀及地質(zhì)雷達(dá)兩種方法進(jìn)行及互相驗(yàn)證。首先利用管線(xiàn)探測(cè)儀配備的發(fā)射源放入箱涵內(nèi)，利用管線(xiàn)探測(cè)儀從地面進(jìn)行找尋，定位放射源位置，初步確定箱涵的走向。再利用100 M地質(zhì)雷達(dá)布置垂直于箱涵走向的測(cè)線(xiàn)，測(cè)線(xiàn)垂直切割箱涵頂部，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)一步確定箱涵的邊界及埋深。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)箱涵走向及箱涵設(shè)計(jì)圖紙，為確定萬(wàn)科龍城廣場(chǎng)宗地范圍內(nèi)箱涵具體走向、邊界，共布置了雷達(dá)測(cè)線(xiàn)20條，采用點(diǎn)測(cè)模式，測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)5 m，點(diǎn)距5 cm，共計(jì)2 000個(gè)勘測(cè)點(diǎn)；管道定位測(cè)量點(diǎn)270個(gè)。測(cè)點(diǎn)具體布置如圖5。

由圖5可看到，箱涵右側(cè)邊緣布置雷達(dá)測(cè)線(xiàn)15條，左側(cè)邊緣由于場(chǎng)地限制，布置測(cè)線(xiàn)5條；地下管線(xiàn)探測(cè)儀特點(diǎn)，在各箱涵孔中央布置測(cè)點(diǎn)共270個(gè)，在地面選取箱涵孔口變化處及箱涵走向控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

圖5 工作布置示意圖

由各雷達(dá)測(cè)線(xiàn)圖中可以看出，在測(cè)線(xiàn)某位置附近，某深度出現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)強(qiáng)反射區(qū)域，結(jié)合地下管線(xiàn)探測(cè)儀探測(cè)結(jié)果，推測(cè)為箱涵邊界。最后將各箱涵邊界線(xiàn)相連圈定箱涵的位置。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展建設(shè)，工程開(kāi)挖對(duì)管線(xiàn)探測(cè)的要求越來(lái)越高，為保障城市建設(shè)的順利進(jìn)行，管線(xiàn)探測(cè)的責(zé)任重大。但是受多方面影響，現(xiàn)階段管線(xiàn)探測(cè)工作仍然存在著很多問(wèn)題，探測(cè)難度較大。為保證管線(xiàn)探測(cè)質(zhì)量，在探測(cè)過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)分析現(xiàn)場(chǎng)情況，采取有效的措施，真正解決所遇到的探測(cè)問(wèn)題，為城市建設(shè)提供便利，推動(dòng)管線(xiàn)探測(cè)行業(yè)發(fā)展。