复杂条件下的城市地下管线探测技术研究

高 聪

（河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053）

经济的快速发展，城市化脚步速度的加快，促使城市开展大规模建设。地下管线建设作为城市建设的重要组成部分，对城市地下管线进行合理的布局，不仅可以为居民的生活环境提供保障，提高居民幸福指数，还能推动城市的快速发展，因此对城市地下管线探测技术进行深入研究是十分有必要的。要想详细了解地下管线的布局，可以使用复杂条件下的城市管线探测技术，进而明确各项地下管线的位置和深度，为后期管线维护工作提供有力的帮助。

1 地下管线探测工作原理

地下管线探测仪是运用电磁信号对地下金属管道的位置、深度以及故障点进行详细勘查。地下管线探测工作的原理是通过发射机产生电磁波，利用不同的发射方式将信号传送到需要被探测的金属管线上，金属管线接收到信号之后，其表面会产生电流，电流沿着金属管线传播。在这个传播过程中金属管线会向地面放射电磁波，当地下管线探测仪器收到地面探测信号时，会在地下金属管线正上方的地面收到电磁波信号，然后对接收的信号进行分析，进而明确地下金属管线的位置和方向[1]。现阶段，随着城市建设项目数量的不断增多，地下管线越来越复杂。为详细了解地下管线的情况，必须进行地下管线探测工作，加强地下管线探测技术就尤为重要。

在人们所居住城市的地下，有着复杂的管线铺设情况，其工作情况也各不相同，最常见的管线有绿化供水管线、生活供水管线、消防供水管线等。其中排水管线包含居民的日常排水管线、雨水污排水管线等，燃气管线包括石油、煤气等输气管线。另外，在城市的地下还存在通信管线，包含居民通信管线、军事特殊管线等。为准确探测地下管线，需要使用地下管线探测技术对管线进行精准定位，进而明确地下管线的位置[2]。

2 开展地下管线探测技术工作的重要性

通常情况下，一个城市的地下管线分布情况在一定程度上可以反映该城市的发展水平。如果想要加快城市建设，则需要详细了解城市地下管线的分布情况。在我国诸多城市建设的初期阶段，由于缺少考虑，并未对地下管线进行合理的规划，管线资料相对较少，无法详细了解地下管线的实际情况，一定程度上会对城市的建设发展造成影响。而如果想要得到较为完善的地下管线信息，则需要对地下管线进行探测。因此，加大地下管线探测技术的研究至关重要，尤其是在复杂条件下的管线探测技术[3]。对复杂条件下的管线探测技术进行深入研究，能够精准找出地下管线位置，为城市的建设提供帮助，推动城市的长久发展。

3 复杂条件下管线探测技术的运用

3.1 电探测法

地下管线电探测法有两种使用方式：（1）采用直流电探测法开展地下物理探测。在实际探测过程中，可以使用两个供电电极进行直流电供电，并且需要在地下形成一个供电循环，进而保障电流的稳定向，精准判断地下金属管线的位置。如果想要使用这种方法，则需要详细了解地下管线和周围介质存在的差异，即依据电流在高阻体和低阻体分布的不同，对地下管线进行探测。其通常在低阻体中的效果较为明显。（2）采用交流电探测法开展地下物理探测。通过交流电在磁场的变化过程中产生的导电性和磁性的变化，即在探测过程中交流电形成的磁场，对地下管线进行探测，从而保障地下探测数据的精准性。采用交流电探测法可以详细了解地下介质存在的差异性，并可以对差异性进行分析，进而找出差异性存在的来源。总之，电探测法具有探测深度大的特点，是地下管线探测技术最为常用的一种方式。

3.2 瞬变电磁法

一般情况下，瞬变电磁法主要应用在雨水、污水、自来水管道的探测中，就是向地下发射脉冲电磁场，使底层介质产生二次电磁场，然后使用线圈接收信号，并对其进行详细的分析，从而为地下管线的探测提供数据支持。采用瞬变电磁法探测和探地雷达方法较为相似，即金属管道或者管道中的电物质反应都为低电阻，而周围介质都是高阻体，可以准确地判断地下管线的实际位置和深度[4]。瞬变电磁法具有反应灵敏的特点，不仅可以对含水的管线进行判断，而且对其他类型的管线探测也有十分良好的效果。

3.3 电磁感应法

一般情况下，导电金属周围都会存在磁场，因此可以对这些磁场进行收集，然后判断地下管线的位置和埋设深度。电磁感应法具有方便、快捷等优点，采用电磁感应法可以对线缆类和金属类的地下管线进行探测[5]。为准确地找出地下管线的位置和埋设深度，使电磁感应法能够充分发挥自身作用，需要将管线中的电流使用人工激发方法，同时还需要对管线的类型进行详细的了解，进而采用具有针对性的人工激发方式。人工激发方式有磁偶感应法、夹钳法和直连法。其中，磁偶感应法应用在无管线露出或者间距点过长的金属管线中，主要是利用发射机线圈感应地下管线产生的电流，然后接受管线感应电流的磁场，进而对地下管线进行判断；夹钳法应用在线缆类和小直径的金属管线中，就是利用夹钳在地下管线中进行电磁场的直接耦合，进而使得地下管线产生感应电流，从而形成磁场，再通过对磁场的确定，找出地下管线的位置；直连法就是对地下管线露出的金属管，通过导线直接连接管线和管线仪的发射机，进而明确地下管线的位置[6]。人工激发三种不同方式所测结果对比情况见表1。

表1 人工激发三种不同方式所测结果对比

3.4 探地雷达电磁波法

一般情况下，探地雷达电磁波法会作为管线探测的辅助方法，适合应用在非金属地下管线的探测工作中对管线的布局进行探测。实际上就是通过探地雷达发射天线发射电磁波，然后接收天线对管线所反射的电磁波进行接收，对电磁波进行分析进而得出管线位置和深度（见图1）。该方法主要应用在非金属管线探测中，最大的缺点是工作效率得不到保障。

图1 探地雷达电磁波法原理图

3.5 遏制干扰的常用方法

在复杂条件下，各种管线电磁波信号互相干扰，很容易影响探测工作的开展。对于电磁感应法而言，需要对干扰的根源和类型进行分析，分析根源是来自地面还是地下，类型是发射机产生的干扰还是高导体产生的二次信号[7]。只有找出干扰的根源和类型，才可以做好遏制干扰工作。通常情况下，直接法是提升信噪比的最优探测方法。在主动源感应下，可以使用适合的激频率和感应位置减少一次场的干扰，使用偏离感应法使得管线的感应信号有所减少[8-9]。

4 结束语

综上，在复杂条件下，应根据管线的不同采用不同的探测方法。直接法和夹钳法可靠性和工作效率高，因此尽可能使用这两种方法。在实际的探测过程中，需要根据实际管线的位置和走向，确定埋设深度，然后采用具有针对性的方法遏制干扰，进而可以保障探测数据的精确度。在地质较为复杂的条件下，应开展开挖工作，进而保障探测工作的顺利开展。另外，还需要根据我国城市地下管线探测情况，引进先进的技术，推动我国地下管线探测工作水平的提升。