浅谈大埋深管线探测技术方法

2013-12-11柴录泽郭根会

测绘通报 2013年2期

柴录泽，郭根会

(保定金迪地下管线探测工程有限公司，河北保定071051)

一、前言

随着城市基础设施的不断完善，地下管线的数量日趋庞大，掌握地下管线的详细信息是城市信息化的基础。近年来针对地下管线的信息普查，各权属单位均作了大量的工作，然而对于埋深较大的地下管线，其深度与平面位置的探测难度较大，严重影响着管线安全运行，给局部施工带来了安全隐患。随着非开挖技术的大力发展，以非开挖敷设的管道数量逐年激增，其埋深一般在3～20 m之间，且长距离无出露点，给管线的精确定位带来了极大困难，一般技术方法无法对其进行探测。另外，高压燃气等专业管线本身要求深度敷设，还有道路的回填加高路面等使管线埋深加大，其埋深都超出了管线探测仪的探测范围。针对以上大埋深管线，笔者经过多次方法试验，就以下各探测方法进行详细阐述。

二、磁法探测

1.基本原理

地下金属管线一般是钢管、铸铁管、可穿示踪线的砼管或PVC管道，具有较强的电磁性，受到大地磁场的作用，会在周围产生次生磁场，称为异常场。用磁力仪进行地面磁场的观测，把地表实际观测到的正常场和异常场进行数据处理，通过研究异常场的特性来计算地下管线的平面位置及埋深。

2.测线布置

依据所了解管线的大致走向及埋深，根据实际地形及工作需要，沿管线垂直方向布设测向，测线长度依据管线的埋深，一般为管线埋深的5倍以上。为保障管线探测的连续性，测线间距一般为10 m，编号为L0、L10、L20、L3、…，测点距离为0.2 m，编号为P0、P2、P4、P6、…。各测点的坐标可用RTK直接测量。

3.数据采集

用精度为0.01 nT的高精度磁力仪进行数据采集，按每条线逐点采集TC，标明线号及点号。高精度磁力仪大多采集数据为地磁总场，由于数据采集时间较短，因此不必要作日变改正。

4.数据处理

1)深度直接测定。对全部数据按点位坐标利用磁法数据处理软件计算，如图1所示。M为管线的磁化强度，单位A/m;r为管线中心至地面测点的距离，单位m。则测点的磁异常可近似为ΔT(单位:nT)公式为

图1

由式(1)可计算得出，ΔT最大时对应r值最小，h为管道的埋深，x为测点到管道正上方地面的距离，则测点在管线的正上方时测点到管线正上方的平面距离约等于管线的埋深。依据这一成果可绘制管线磁异常剖面图，并计算出管线的位置与埋深。

2)切线法计算平面位置及深度。利用异常曲线上的特征点，并过特征点作曲线的切线，通过切线之间的坐标管线计算管线走向及埋深。该方法操作较为方便，受一次场影响较小，是常用的反演方法。如图2所示，过异常曲线的顶及2个底部作3条水平切线，再沿曲线两侧作2条斜切线，水平切线与斜切线有4个交点。设4个交点的坐标分别为X1、X2、X3、X4，则埋深公式为

此计算方法可根据实地情况，有效地避免非目标体的干扰，探测精度较高。

图2 管线磁法探测磁异常剖面图

二、激电电阻率法探测

1.基本原理

激电电阻率法工作原理与常规电法类似，是以介质的导电性、电化学性质差异为基础，通过向大地供正反向脉冲电流，获得视电阻率和视充电率(视极化率)参数，通过研究这些参数的分布规律从而来确定地下管线的走向和埋深。

2.工作方法

由于管线一般敷设在道路的两侧，地表高压输电线路较多，道路运输车辆活动频繁，因此一般采用抗干扰能力较强的拟地震大功率三极激电测深电法勘探，根据场地的地形、地貌特点，结合现场地质特性，三极激电测深点距2 m。

3.数据采集

采用单极-偶极装置进行数据采集，就是供电电极可以在接收电极的两侧，它的特点是中浅部数据密度大，精度较高(如图3所示)。定各相邻供电点(A1、A2…An)之间距离(测深点距)为2 m;MN=2 m;无穷远极大于150 m;供电周期8 s;供电电流0.5～4 A;供电电压600～3000 V;观测参数为视充电率(ms)和视电阻率(Ω·m)。

4.数据处理

利用反演软件对所测原始数据进行数据处理后，绘制出每条剖面的视充电率平面等值线图及视电阻率平面等值线图，结合两者圈定管线平面位置和埋深(如图4所示)。

图3 单极—偶极激电测深双边测量装置示意图

图4

5.激电电位探测

为简化电法探测流程，提高工作效率，特利用管线上的感生电流产生电位场，对其进行测定，利用电位分布状态进行管线定位，具体方法为:将发射电极置于管线的两侧，两电极之间的距离一般为管线埋深的5～8倍，测线垂直于管线走向分布，测线间距一般为20 m，必要时可适当增减，测点间距为2 m，每条测线布设10个测点。采集每个测点的电位，绘制电位图，利用切线法可求得管线的平面位置及埋深(如图5所示)。

图5

三、低频管线探测仪

低频管线探测仪也是常规管线探测仪的一种，低频管线探测仪一般指探测频率在几Hz至1000 Hz之间，其特点是电磁信号在传播过程中衰减较慢，故探测深度较大，探测距离较远。常用的方法有单端连接和双端连接，由于非开挖管线出漏点较少，因此双端连接要用到长导线。管线探测仪的理论方法较为熟悉，使用方便，为首选方法。