地下管线探测方法的探讨

徐彬

（招商局漳州开发区有限公司　福建　漳州　363122）

地下管线探测方法的探讨

徐彬

（招商局漳州开发区有限公司福建漳州363122）

地下管线是城市的“血管”，是城市赖以生存和发展的“生命线”，担负着城市的信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃的功能，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市基础设施的重要组成部分，是发挥城市功能、确保社会经济和城市建设健康、协调和可持续发展的重要基础和保障。

地下管线的功能；探测；方法

国民经济的飞速发展，地上空间和地下空间的过度开发，地下管线探测的紧迫性越来越高。地下管线具有隐蔽性的特征，这对它在科学地探明地下管线的准确位置产生了很大的作用，建立地下管网信息系统，就成为现代化城市面临的重大管理和技术问题。随着地下超深管线、密集管线、高阻抗管线越来越多，面临的干扰源越来越多，如天然电磁场、输电线路、通讯线路、电子器件等；干扰体也越来越多，如建筑的地下部分所含的金属物，非控测目标体，地面上的围墙、钢筋混凝土桩（基）等，甚至部分管线处于水下。并且管线的埋设也多种多样，有近距离电磁场感应和叠加产生干扰强烈的平行管线、大埋深管线和其他小口径管线与交叉管线等，给地下管线的探测工作带来的新的挑战。本文主要探讨此类情况下地下管线探测的方法。

1　地下管线的探查的方法选择

地下管线探测是指一般采用的实地调查、仪器探查和管线测量的方法确定地下管线的空间位置及其属性、编绘地下管线图的过程，应根据任务要求，现场工作条件，选择使用经济、有效的探查方法，包括实地调查方法、物探方法、机械方法。通过方法试验进行选择，确定方法的有效性。

根据测区地下管线的物性差异、分辨率、场地条件，非金属管线与周围介质存在一定的物性差异，本着采取减少或消除干扰、提高信噪比的原则，选择的适当的物探方法。

2　地下管线的探查

地下管线探查是地下管线探测工作中最主要的环节，要保证探查的精度必须做好探查方法有效性和探测仪器一致性、稳定性试验。另外，当使用多台探测仪时，应将仪器进行一致性性能试验，通过对每台仪器探查结果是否一致的分析检查，来确定特殊仪器的修正值。当仪器处在工作状态的时间较长时，应在仪器运行过程中对仪器的稳定性进行仔细检验，当发现仪器的性能有变化时，及时分析为什么会造成这种状态，同时对探查的成果进行相应的变动和取舍。

3　物理探查的方法试验

应对方法进行选择和有效性的分析。地下管线与周围环境之间存在较大的物性差异是物探方法践行的重要因素之一，如导电性、介电性、磁性、密度、温度等等。通常来说，地下管线与周围环境因素之间是存在明显的物性差异的，但管线的长度大小、埋设深度、当地的地形特征及电磁干扰情况、弹性波、温度干扰情况等都对物探方法的有效性产生一定的影响。所以，在测区踏勘的过程中，要选择几处典型地段进行实际探查试验，对各种方法的有效性进行验证和在面对特殊情况时最先考虑的探查方法，比如选择仪器设备（对管线探测的仪器、地质雷达等等），还选择相应的方法和技术（包括感应法、夹钳法、回线法等等）。并对各种方法的非正常特征和适用条件进行合理的总结。选择具有代表性的方法试验的位置，并对管线的种类和材质进行充分的考虑、不同埋深，地球物理条件和场地环境也要引起注意，进而使试验中得出的结论在全测区内具有指导作用。

4　对各种方法的最理想的工作参数的确定

面对不一样的地下管线，不一样的材质、规格和管线在地下的深度，不一样的环境因素、地球的物理条件和外界干扰的不同程度，并在相互比较和分析统计中确定多种方法的最理想参数值，将观测信号的信噪比提高到最大程度化，从而有利于把管线中存在的问题从背景场中很好地分析出来。需要确定的工作参数分别是：电磁感应法的激发方式、激发的最小功率、工作频率、最短收发距和最长追踪距离，探地雷达法的工作频率、时窗宽度、采样率、滤波系数，浅层地震法的道间距等等。

5　分析探查分布过程中误差的规律和修正方法的确定

将电磁法作为例子，平均介质中长直载流导线的电磁场、使用管线仪探查地下管线的理论基础分别是偶极子场和电磁感应。对于在野外埋设的单条又长又直的金属管道，管线仪的使用对它在地面的投影位置和埋深，可以很精确地确定。不过相对情况较复杂的是城市地下管线探查。①地下管线是有转折和分支的，不是简单的长直状分布，同时外界因素的干扰的因素也较多。干扰的类型分别是：不是目标管线的物理场、环境中存在的磁场、工业中存在的电磁场、车辆行走中的脉冲电磁场和机械振动等等。②引起定位、定深偏差的主要原因大部分是因为地下介质的不均匀。所以，要根据在已分析出来的管线上的探查试验结果，统计分析定位偏差的规律性，统计确定较准确的埋深测定方法和修正系数，以便在探查中对探查结果进行修正。

地质雷达法是目前城市物探应用最多、最受推崇的方法之一：快捷、高效、无损。但是，复杂的城市工作环境条件，导致获得的图像也相对复杂，反射电磁波记录包含了各种干扰电磁波信号，对识别、判断造成影响。

1975年，美国科学家Cook通过不同频率雷达，在各类地层中的大量试验，总结出了不同频率的雷达在不同地层中的穿透深度，为雷达的探测有效性提供了很好的指导作用。

表1　雷达探测深度与中心频率的对应典型简表

雷达天线的取向不同，获得的图像也有明显的不同，而且背景有较大的差异。

一般来说，不同频率的天线，其响应反射波特征相似，天线频率越高，探测衰减得越快，管线反射波振幅越弱。天线频率越高，分辨率越强，顶底越清晰。

电磁波在地下的传播形式与地震波非常相似，同时探地雷达数据剖面也和反射地震数据剖面很相似，因而，处理反射地震数据的很多有效技术都可用于处理探地雷达数据，不过由于雷达波和地震波在动力学上存在差异，例如衰减性较强，因此只是简单地移植、借鉴地震分析情况的处理技术是不行的，在湿的地层中雷达波的衰减比在干的情况下要大很多，而地震波在这一点上却是相背的，探地雷达的穿透深度比地震波要浅得多。

图1　雷达探测试验

6　物探方法的综合运用

电磁感应法：常用的仪器为管线探测仪，具有仪器轻便，效率高的特点。对一般地下电缆和连通性较好的金属管道有很好的探查效果，是地下管线普查中使用最多、最经济的主要方法。但对非金属管道和连通性不好的金属管道，管线探测仪直接探测往往无能为力。

地质雷达法：利用地下管线与周围介质之间普遍存在的介电性、导电性和导磁性差异，是探测非金属管道和金属管道的主要方法。但探地雷达法采用横剖面法作业，采集的剖面数据往往需要在室内做必要的数据处理和解释，效率较低。

地震波法：常用的仪器为地震仪或工程检测仪，利用地下管线与周围介质之间普遍存在的密度差异，可用于探测硅管、塑料管、复合塑料管等。该方法效率较低，易受运动车辆等周围环境的干扰。

磁测法：仪器主要为高精度磁力仪，对于铁磁性管道有效，也可以采用有源法，方式包括：地面磁测（梯度侧量）、空中磁测、踪迹磁测。

高密度电阻率法：主要利用地下管线与其周围介质间的导电性差异，可用于探查较大管径金属管线、非金属管线，但探查效果易受接地条件影响。

实际控查过程中，应根据实际情况，采用不同的方法技术和探查装置，如对某些埋深较大的金属管道，如果感应法的效果不好，可尝试采用直接法、回线法等。受管线材质、规格、埋深、接口方式和外界干扰等诸多因素的影响，在某些地段埋设的地下管线，用单一的物探方法可能难以获得较好的效果，但合理地使用多种方法综合物探，对探查结果做综合解释，往往能取得很好的效果，这是物探方法本身的特点所决定的，所以，尤其是对疑难或较复杂条件下的地下管线，要坚持合理使用综合探查方法，以提高探查结果的可靠性。

7　结束语

笔者通过几年的实践，认为在地下管线测量中应该注意：①探测地下管线是一项综合性、技术性很强的系统工程。②在地下管线探测时带电作业时，一定要引起注意，并加强安全防范意识。③在打开窨井盖调查之前，对有害和有毒及可燃气体的浓度要进行测定，并且采取相应的保护措施，保证生产安全性。④在新方法、新技术、新仪器时使用时，要提前试验，保证探准确性能够达到规范要求。

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TU990.3

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1673-0038（2015）30-0272-02

2015-7-12