上下重叠、大埋深地下管线探测技术及方法的应用研究

吴 飞，杨小龙

（江西有色地质勘查五队，江西 九江 332000）

通过对以往工作经验的总结，在常规物探方法的基础，加强探测信号，信号追踪、推断，基本解决掌握了上下重叠、大埋深地下管线探测技术及方法[1]。

1 基本技术原理

地下管线探测工作区主要位于城区，局部地段交通繁忙，随机干扰大，而且地下管线多分布于沥青、水泥路面及路两边的人行道方砖路面下，管线埋设复杂，埋深变化较大，管线分布密集；工作区内地形起伏，地下介质电性不均匀且变化大，地电条件复杂。给管线探查带来一定难度。只有应采用多种探测方法相结合，以期达到预期效果。本次研究主要是根据已知项目的实际应用，选择已知管线埋设情况的工作区域，对不同埋设的疑难管线，采用不同探测方法进行探查，并对探测结果进行对比研究，得出不同情况下最佳的探测技术和方法。

2 疑难地下管线特征分析

根据工作经验情况分析，复杂疑难地下管线特征如下：①施工现场管线种类较多、部分地段管线埋设密度较大、管线埋设深度变化大，且有重叠、交叉和平行管线存在。②一些主要交通干道的车辆对施工干扰较大。③管线周围介质变化较大，地电条件较复杂。④工作区管线材质种类较多，主要有铸铁管、钢管、水泥管、PVC管、PE管等。本次主要是研究上下重叠、大埋深管线的探测技术与方法。

3 上下重叠管线探测技术及方法应用

3.1 基本原理与具体做法

上下重叠管线有多种情况，按其材质电性可分为金属管线重叠、金属与非金属管线重叠、非金属管线重叠。重叠管线的探测是管线探测中的难点之一，单一方法探查很难达到目的，必须采用综合物探方法技术进行探测。

（1）金属管线重叠：在使用电磁法探测时，由于重叠管线二次场相互叠加，对其只能精确定位，而在定深上误差较大，但重叠管线总有分开的地方，可在其分开处分别定深，来推知重叠处管线的深度；具体做法：首先通过电磁法定位，再追索上下重叠管线，寻找分开的地方，利用电磁法，通过分开处分别定深，以此来推测重叠处的埋深，因为一般来说，埋设距离不远时，同种管线埋深变化不大。

（2）金属与非金属管线重叠：由于金属管线和非金属管线的电性差异，可用电磁法对金属管线进行定位、定深；具体做法：通过电磁法首先确定金属管线的定位、定深，然后通过探地雷达的方法确定非金属管线的定位、定深。

（3）非金属管线重叠：使用电磁法很难解决，可采用磁法、电磁波法（探地雷达）、声波法等进行探测。具体做法：首先通过电磁波法测量叠加的二次场定位，再追索上下重叠管线，寻找分开的地方，利用电磁波法，通过分开处分别定深，以此来推测重叠处的埋深。因为一般来说，埋设距离不远时，同种管线埋深变化不大。

3.2 上下重叠管线探测方法的应用实例

如图1是某处电力管线、通讯管线为同种材质上下重叠管线。首先我们在1号、2号探测位置进行探测，确定重叠管线的平面位置，再通过追索，确定两条管线分开位置，既是3号探测位置，通过3号位置，分别确定电力管线和通讯管线的埋深，然后反推1号和2号位置的管线埋深。根据推测的深度，进行了开挖验证，基本在误差允许的范围内。

图1 上下重叠管线探测技术应用实例图

3.3 上下重叠管线探测技术应用总结

①相同、相类似材质或者物性参数相近的管线重叠：首先使用电磁法、电磁波法等方法进行探测，由于重叠管线二次场相互叠加，能精确定位，无法进行定深，但重叠管线总有分开的地方，可在其分开处分别定深，来推知重叠处管线的深度；②物性差异较大的管线重叠：我们可以利用物性差异，选用不同探测方法进行探测，并利用方法①进行检查确认。例如金属管线和非金属管线的电性差异，首先可用电磁法对金属管线进行定位、定深。

4 大埋深管线探测技术及方法应用

4.1 基本原理与具体做法

目前大埋深的管线从材质上主要分为两大类，金属管线与非金属管线。但是目前对于大埋深非金属管线物探探测技术不是很成熟，探测效果不佳，所以本次主要总结引进、消化吸收大埋深金属管线的探测。由于管线探测仪探测深度通常为3.0m～4.0m，在无出露点的情况下，采用常规感应法探测很难满足要求。为探测此类管道，必须通过不同方法加大信号强度，采用特殊的信号施加方式：

（1）扩大探测范围，找到管线出露点，采用直接法施加信号，并加大发射机输出功率。具体做法：进行金属管线探测时，发射机与金属管线直接相连，对管线直接施加信号，加大发射机输出功率，通过这样的方法能明显提高探测的有效信号，以此达到提高探测深度的目的。

（2）在没有出露点的情况下，尽可能在埋深浅处施加感应信号，以增大管线感应电流，提高接收信号强度，提高信噪比。具体做法：对埋设的金属管线进行追踪，对信号进行对比，然后尽可能选择在埋深浅处施加感应信号，以此提高探测目标的有效信号，达到探测的目的。

（3）利用长金属导线采用双端连接的方法施加信号，使发射机、长导线与管道自成一电流回路，提高管线的电流强度，达到探测深埋管线的目的。具体做法：寻找到大埋深管线相近的两个或者以上的出露点，铺设长金属导线，将两个出露点连接起来，使发射机、长导线与管线自成一格电流回路，然后施加信号，这样能大大提高目标的有效信号，自然就能到达探测的目的。

4.2 大埋深管线探测方法的应用实例

（1）为解决一条大埋深的通讯管线TX0102探测点的定位和定深问题，如图2，我们可以从采用已知到未知的办法，通过在最近出露点TX0101上杆处，直接施加信号，以此提高整条管线的信号强度，然后通过常规电磁法，追索出TX0101的平面位置和埋深。通过开挖验证，TX0101的物探位置误差完全满足规范要求。

图2 大埋深管线探测技术应用实例图（1）

（2）当大埋深管线距离较长，通过单个出露点直接施加信号还是无法到达探测目的时候，我们可以利用长金属导线采用双端连接的方法施加信号，使发射机、长导线与管道自成一电流回路，提高管线的电流强度，达到探测深埋管线的目的，如图3。我们利用长金属导线将一条深埋的通讯出露的TX015与TX0152两点相连，使发射机、长导线与管道自成一电流回路，这样的施加方式，大大提高了目标体的信号强度，可以达到了定位、定深的目的。

图3 大埋深管线探测技术应用实例图（2）

4.3 大埋深管线探测技术应用总结

①对于埋深管线探测，需要扩大探测范围，找到管线出露点，采用直接法施加信号，并加大发射机输出功率。②在没有出露点的情况下，尽可能在埋深浅处施加感应信号，以增大管线感应电流，提高接收信号强度，提高信噪比。③利用长金属导线采用双端连接的方法施加信号，使发射机、长导线与管道自成一电流回路，提高管线的电流强度，达到探测深埋管线的目的。

5 总结

本次研究工作主要是利用各类地下管线与周围介质存在一种或几种明显的物性差异，根据物性差异、各管线的特征投入相应的物探探测方法，通过方法组合，相互佐证，基本可以取得良好的探测效果。通过本次研究可以得以下经验及方法总结。①根据重叠管线物性差异不同，选择不同的方法。相同、相类似材质或者物性参数相近的管线重叠：首先使用电磁法、电磁波法等方法进行探测，由于重叠管线二次场相互叠加，能精确定位，无法进行定深，但重叠管线总有分开的地方，可在其分开处分别定深，来推知重叠处管线的深度；物性差异较大的管线重叠：我们可以利用物性差异，选用不同探测方法进行探测。例如金属管线和非金属管线的电性差异，首先可用电磁法对金属管线进行定位、定深，再通过探地雷达进行探测，排查已知金属管线干扰，推断出非金属管线的深度。②对于埋深管线探测，主要通过增加有效信号来达到探测的目的，需要扩大探测范围，找到管线出露点，采用直接法施加信号，并加大发射机输出功率。在没有出露点的情况下，尽可能在埋深浅处施加感应信号，以增大管线感应电流，提高接收信号强度，提高信噪比。本次研究主要是通过改造管线探测仪的发射机，利用长金属导线采用双端连接的方法施加信号，使发射机、长导线与管道自成一电流回路，提高管线的电流强度，达到探测深埋管线的目的。利用长金属导线形成一个电流回路可以明显提高探测目标体的有效信号强度，基本能解决我们目前遇见的大埋深（5m～8m）金属管线探测问题。