物探技术在地下管线探测中的运用探究

2016-03-19周文武湖南省地质测绘院湖南衡阳421008

低碳世界 2016年31期

周文武（湖南省地质测绘院，湖南衡阳421008）

物探技术在地下管线探测中的运用探究

周文武（湖南省地质测绘院，湖南衡阳421008）

伴随着社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，城市现代化建设进程加快。我国许多电力和通讯设施采用地下埋设的方式，从而有效的保护了城市的整洁美观，并且节约了大量的地面空间，形成了地下管线系统。在工程项目建设中，工作人员要对地下管线系统的分布情况进行分析，保证施工方案合理，本文主要对物探技术在地下管线探测中的运用进行了研究。

地下管线系统；物探技术；地下管线探测

1　引言

城市建设的重要前提是科学的城市规划，在实际工程建设中，需科学开展地下管线探测工作，为后期施工组织设计提供可靠依据，保证工程施工的顺利进行。由于物探技术的使用成本较小，操作简便，现已成为城市规划建设中的有效探测手段，应用十分广泛。

2　地下管线的种类以及探测方面的特点

2.1地下管线的种类

我国地下管线种类丰富，主要包括燃气、排水、供水、工业、通信和电力等。根据管线的物理性质可以将其分为两类，一类是材质为铁、钢的金属类管线，一般被使用为水、燃气以及工业管道；还有一类是材质为铜、铝的电缆。

2.2探测地下管线的特点

①由于地下管线的环境比较复杂，且很多管线的位置是工厂、街道的下方，这就为管线探测工作增加了难度，有些常规的物探技术无法使用。②地下管线种类繁多，且材料、型号各不相同，这就增加了地下管线探测的难度。③地下管线探测设备的功能极强，可以对管线进行持续追踪并判断出管线的具体位置，判断断管线是否处于3～5m深的范围之内。

3　管线探测中物探技术的具体运用

3.1电磁感应法

金属管线的周围一定会存在磁场，因此，可以通过对磁场的接收来判断管线的具体位置。电磁感应法是金属管线探测方法中最为有效的方法，它以电磁感应原理为基础，主要适用于电缆、光缆等用于导电的金属管线，有一些导电性能较好的给水管也可以使用电磁感应法。为了更加准确地将目标管线分辨出来，管线中最好使用人工激发的电流，不同类型的管线应该选择不同的激发方法。对于管径较大的金属管道一般使用直连法，将管道和管线仪发射机使用导线直接连接在一起，管道上因此会有一定频率的电流产生，这个电流产生的磁场我们使用接收机来进行接收，从而对管线的位置和深度进行测量。对于电缆这种没有接口并且不能与仪器直接相连的管线，一般使用夹钳法，将夹钳添加在目标管线上时有感应电流产生，然后用接收机接收其磁场，从而对管线的位置和深度进行测量。这种方法的优点在于具有良好的探测效果，并且探测效率高，但是无法用于金属管线，有一定的局限性。

3.2电磁波法

对非金属管线进行探测时一般使用电磁波法，先在地面布置测线，再通过探地雷达的发射天线发射出电磁波，由接收天线接收管线对电磁波的反射，以时程关系为依据来确定管线的位置和深度。在布置测线时要注意测线和管道之间的走向要保持垂直，并将采集到的原始数据进行细致的处理，以图像的形式展现出来。电磁波法在探测废金属管线上的作用极大，可以清晰的将管线的位置显示在探测成果图中，但是工作效率偏低，对场地要求比较高，需要在干扰较小的情况下进行。如果地下铺设了钢筋网，则可能屏蔽一部分雷达发射的电磁波，加上环境中可能存在的电磁干扰，可能会对探地雷达产生影响，导致无法找到目标体。

3.3瞬变电磁法

在探测自来水管道、污水管道以及雨水管道时一般使用瞬变电磁法，瞬变电磁法是将一次脉冲电磁场发送到地下，激励地层介质并感应二次电磁场，用线圈来接受感应，瞬变电磁法与探地雷达探测的过程较为类似，都要在数据采集完成后，进行滤波、一维反演以及时深转换的流程处理，才能形成测线成果图。管道是金属材质的或者管道内有导电物质是低阻，管道是非金属材质的或者管道内没有导电物质则是高阻，这样可以准确判断出管道的位置、深度。瞬变电磁法可以灵敏的反映出金属和导电体，但是如果管线埋设较深，则可能无法被精确的反映出来。

3.4磁梯度法

磁梯度法要首先进行钻孔，然后放入磁力梯度设备对水平走向的金属管道内垂直方向的曲线变化进行测量。由于测量目标和内地磁场之间存在距离，因此，会出现强度变化，强度变化就带来了曲线变化，从而可以正确的找出地下管线的位置。在对地下金属管线进行定位时，先将管线区域的横断面找出，并按照顺序在横断面区域内进行钻孔，从而确定管线的位置和深度。但是由于磁梯度法的探测理论不够完善，操作方法也不够严格，且易受到磁化倾角等因素的影响，所以容易造成探测误差。因此，在应用了磁梯度法之后还要使用触探法来对管线位置进行进一步的确认。从而保证探测结果的精准性，将管线埋藏深度的探测误差控制在±10cm的范围之内。

4　物探技术在地下管线探测中的应用要点分析

（1）由于物探技术的仪器本身会存在一些不足，因此，在物探工作开始之前要先对仪器进行一致性的对比试验，保证仪器的系数正确。

（2）由于土质以及管线的实际情况不同，这就对管线的探测精确程度带来了一定的影响，在进行探测之前，要先进行一定数量的开挖验证，或者在可以进行准确探测的位置进行探测验证，从而确定是否需要加埋深和平面位置的改正系数。

（3）探测仪器的探测效果较容易受管道埋深的影响，尤其在使用感应法进行探测时，深埋管线所能接收到的信号程度比较弱，探测效果不是十分理想，这时就要换一种探测方式进行探测，或者改变发射机的摆放姿势。

（4）由于不同的管线具有不同的材质，而不同的材质又会带来不同的导电性能，因此，管线的材质会直接影响到物探技术的探测效果。比如金属管道和电缆只需要一般的管线探测仪就可以进行探测，而非金属管道则不可以，非金属管道一般要使用地质雷达来进行探测。

（5）由于地下管线种类丰富，类型多样，因此，经常会出现管线并行的现象。在对并行管线进行探测时要首先判断出管线数量，再通过不同的探测方法来对管线的平面以及埋深进行确定。

（6）有一些地下管线会出现上下重叠的情况。对于金属管道的重叠，在使用电磁法进行探测时，由于重叠管线间的相互干扰，观测异常为上下管道的异常叠加，用电磁法可对其进行精确定位，会在定深上出现较大的误差。但是重叠管线不可能总是重叠，所以一般可在分叉处分别定深，进而推算出重叠处的管道的深度。

5　实例分析电磁感应法地下深埋管线探测技术运用

电磁感应法主要根据电磁感应原理来对电磁场空间与时间的分布规律进行探寻，从而准确的找到地下金属管线的具体位置。本次试验对象为非开挖工艺敷设的信息管线，在目标管线附近还有多种类型的管线并行，且目标管线的埋深大于其他管线。该试验主要通过导线穿越管线，并采用了单端连接、充电法进而水平双线圈进行了探测，采用的仪器为RD4000型管线仪。

该试验采用了不同的测试参数比如频率、增益及功率等对试验结果进行了分析，当非开挖的深度比较浅时，电磁感应法的探测效果极为明显，深度测量与水平定位的差距并不大，但是随着深度的逐渐增加，以及受并行管线信号因素的干扰，使得信号越来越弱，探测效果逐渐下降。