深埋电力管线的探测实践

杨平科

(山东正元地理信息工程有限责任公司，山东济南250101)

一、引 言

杭州德胜路快速路东段工程西起沪杭高速，东至下沙文汇路，为杭州市重点工程。在工程所经过的德胜东路与九盛路交叉口，有杭州市电力局通过拖拉管方式埋设的两路220 kV电力电缆，该两路管线无准确、可供设计参考的竣工资料，给道路工程的设计和施工带来了安全隐患。为避免在施工中对管线造成破坏引发不必要的损失，需要准确掌握此路口地下高压电力管线的实际敷设情况，并最终为设计和施工提供参考。

二、现场工作简况

通过现场情况及已有资料，了解到目标管线为拖拉管施工，为两路220 kV的电力电缆，分两次拖拉，断面均为600 mm×600 mm，各为4孔，各穿3根电力线和1根通信线。埋深最深处约8 m，采用常规探测方法效果很不理想。

经过现场踏勘和前期物探方法试验情况分析，采用电磁感应方法、观测磁场的水平分量(基本场)是相对简便、有效的手段。通过目标管线出露点用夹钳方式激发产生感应电磁场，加大发射功率，可增加追踪距离。

结合现场工作环境条件，垂直目标管线走向布置2条磁场观测剖面，其中Ⅰ号位置剖面长20 m，Ⅱ号位置剖面长18 m，磁场记录点距为20 cm，采用RTK测量方法准确确定剖面线的起始位置。如图1所示，黑色粗线为工作剖面。因受现场条件限制，本次只布设了2条观测剖面。

现场探测所使用的仪器为RD8000地下管线定位仪，工作频率采用8 kHz，并在Ⅰ号剖面上采用33 kHz进行了检验。

为描述方便，自西向东将两已知电缆分别编号为DL1和DL2(在出露点处可见)，图中细虚线为直连施工井的推断位置。

图1 观测剖面位置图

三、工作方法

根据线电流的磁场理论

Hx为磁场水平分量，在某一点x位置处，电流强度i不变，随着深度h的加大，Hx减小。该情况说明，管线深度愈大，在地面接收到的磁场信号就愈弱。由于深度是确定的，为了增强磁场信号，最有效的办法是增大管线的载流i。深度一定时，磁场信号与载流i成正比。

1.激发方式

频率域地下管线的探测，实际上探测的是线电流在空间形成的磁场，给目标管线加载足够的电流，是探测管线的基础。对于目标管线我们采用夹钳分别夹DL1、DL2，增益100%，发射机对夹钳输出的特定频率的电流，夹钳产生的磁场再对所夹管线进行耦合激发，从而使目标管线产生足够强的电流，在地面接收到信噪比较高的磁场信号。

2.工作频率的选择

并非所有频率都能收到稳定的磁场信号，现场通过多种频率探测的对比，发现低频信号对管线的耦合能力差，但信号衰减慢，传播距离远，通过对比分析8 kHZ信号稳定，效果较好。

3.观测剖面的设置

设置磁场观测剖面并记录观测的磁场曲线，剖面尽量避开干扰地段，垂直于目标管线走向布置，长度大于管线深度的两倍，本次采样间距取0.2 m。由西向东逐点观测磁场的场值并记录，同一条平面数据接收机增益保持不变，数据不能溢出。

4.磁场曲线的处理

观测的磁场水平分量数据呈现由低逐步向高、再向低的变化过程，绘制曲线图，依据曲线的对称关系判定管线的平面位置，计算特征点，推断管线的深度。

四、资料的分析

图2为在观测剖面Ⅰ对电力1线探测所记录的磁场曲线及反演曲线。曲线图中灰线为实际探测曲线，实线为拟合曲线。

图2 剖面I上DL1夹钳探测记录的磁场曲线及拟合曲线

图3为在观测剖面Ⅰ对电力2线探测所记录的磁场曲线。

图3 剖面I上DL2夹钳探测记录的磁场曲线及拟合曲线

对比图2、图3，曲线异常的位置不重复，说明探测到的是不同的目标管线，依据曲线总体情况大体可以判断目标管线的位置。图2中剖面东侧有另一个干扰异常，交合处曲线变陡，是反向电流空间磁场的叠加。图3中剖面东侧亦有干扰异常。

图4为在观测剖面Ⅱ对电力1线探测所记录的磁场曲线。

图4 剖面II上DL1夹钳探测记录的磁场曲线及拟合曲线

图5为在观测剖面Ⅱ对电力2线探测所记录的磁场曲线。

图5 剖面II上DL2夹钳探测记录的磁场曲线及拟合曲线

剖面Ⅱ上二路电力电缆的探测效果与剖面Ⅰ类似，异常位置错开，说明是不同管线的异常，同样有来自右侧的干扰。

以曲线拟合反演的结果来确定管线的位置和深度，依据曲线的总体趋势判定的结果比极大值法、特征点法要准确得多，见表1。

从2条观测剖面综合分析，A、C点可判定为电缆1的位置，B、D点可判定为电缆2的位置，AC线与BD线基本平行，间距约为5 m，见图1中粗虚线。

AC线与原推断的电缆1平面距离6.3 m，BD线与原推断的电缆2平面距离2.3 m，说明二路电力拖拉管线并非直线施工，而是具有一定的弧度。

在观测剖面Ⅰ上对电力1线也采用33 kHz的收发频率进行了试验，记录磁场曲线如图6所示，与图2(8 kHz)类似，不仅右侧有干扰异常，中部也出现了其他管线的异常。

表1 管线异常分析结果

图6 剖面Ⅰ上DL1夹钳探测记录的磁场曲线及拟合曲线(33 kHz)

五、结束语

本次物探发现了二路深埋高压电力管线较为明显的磁场异常。结合有关资料、现场物探工作和探测资料的分析，得到如下推测结果:

本次物探推断的异常位置具体见图1的粗虚线所示。根据所观测的资料，A、C异常为DL1在探测剖面上的反映;B、D异常为DL2在探测剖面上的反映。

鉴于本次工作现场干扰因素多(交通繁忙路口)，其他管线也较密集，特别是分布在目标管线上方与之平行的3条电缆，它们产生的磁场也叠加在记录的数据中，使得本次探测未能取得单一的目标管线的异常，这对探测结果的影响较大。另外，也由于物探的间接方法特点，推测结果存在着一定误差。按照有关技术标准，建议在使用本结果时，以推测的目标电缆平面位置为中心，分别沿剖面方向两侧各扩展不少于2个测点距离(即不小于40 cm)作为目标电缆的可能范围，推测的埋深误差不大于相应实际埋深的15%。

考虑两组电力电缆均采用600 mm×600 mm的套管埋设，夹钳夹取井中最东面和最西面的线，不能保证观测剖面处电缆分布与井中格局一致，对物探结果的推测有一定的影响产生。按照《城市工程地球物理探测规范》(CJJ7—2007)的有关规定，工程施工使用本物探资料前，采用相应的验证手段，验证本次物探结果的可靠性。

建议在条件允许的情况下，使用陀螺仪三维精确定位技术、地面高精度磁测、井中磁梯度探测、探地雷达等方法探测，目前这些物探方法均有探测深埋管线成功的案例，采用各种方法对比探测，可以获得比较准确的探测结果。

［1］北京市测绘设计研究院.CJJ 61—2003城市地下管线探测技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［2］洪立波，李学军.城市地下管线探测技术与工程项目管理［M］.北京:中国建筑工业出版社，2012.