浅析如何提高地下管线探测精度

孙勇 赖东杰

摘要：文章从人的因素、物的因素、工作方法因素和环境因素四个方面详细分析了影响地下管线探测精度的原因，针对这些原因提出了提高管线探测精度的解决办法，以期为地下管线探测实施提供技术参考。

关键词：地下管线探测;电磁感应法;地质雷达法

中图分类号：P258文献标识码：A文章编号：2096-6903（2021）10-0009-03

0前言

广义的地下管线探测是指通过一种或者多种探测方法、按照一定的步骤将地下管线的信息全面完整地再现出来的过程。实际上就是指采取合适的物探方法（如电磁法、电磁波法[1]、地质雷达法[2]等），通过资料的收集整理、现场踏勘、仪器校验及方法试验、明显管线点的调查及地下隐蔽管线点的探测、管线点测量、数据处理和成果编制等一整套工作方法及流程，将埋藏在地下的各种管道或者线缆/电缆的种类、特征点性质、规格、材质、位置、走向、埋深、空间坐标等信息再现出来的过程，此过程的核心是对地下隐蔽管线点的探测。狭义的地下管线探测主要是指对地下隐蔽管线点的探测，在现阶段更多地是指应用电磁法对金属管线地下隐蔽点进行的探测。

1影响地下管线探测精度的若干因素

地下管线探测的核心是对隐蔽管线点的探测，本文分析和解决地下管线探测精度问题主要是针对隐蔽管线点，明显点的调查精度问题不做具体分析。在了解如何提高隐蔽管线点探测精度前，我们首先应先搞清楚影响隐蔽管线点的探测精度原因有哪些？通过多年管线探测工作经验的积累，分析造成管线探测精度不准的原因关键是人和物，其次是工作方法的选择，最后还有工作环境原因造成探测不准。

（1）人员的因素。地下管线探测主要依靠现场技术人员来完成，探测成果精度高与低，成果质量好与坏都直接关系到现场作业人员的技术能力，他们是影响管线探测成果质量的主要因素，只有从事地下管线探测的技术人员都具备了其工作岗位所需要的工作技能，其探测成果质量才有可能保障，提交的成果才能满足工程质量需求。

（2）设备的因素。这里的设备指的是投入工程项目

作者简介：孙勇（1976—），男，江苏扬州人，大专，工程师，研究方向：市政排水。

所使用的各种物探仪器设备，这些设备应该根据现场工作需要进行选择，仪器设备参数指标应符合规程、规范的要求，仪器探测精度应满足项目精度要求。

（3）工作方法的因素。项目实施方案是指导管线探测工作的指导性文件，其内容包括技术方法、作业流程、项目组织管理机构、技术手段、项目进度计划和保障措施、质量安全和环境保障措施等。方案正确与否是直接影响整个工程质量控制能否顺利实现的保证，如果项目实施方案不全面、选择的工作技术方法不准确、探查技术手段不合理和人员施工组织不力而导致拖延项目工期，直接影响整个工程的质量。

（4）工作环境的因素。影响管线探测的环境因素主要包括地电因素（土壤介质）、工作环境周边是否存在金属屏蔽、地面周边的交通环境、空中电线/高压线等电磁干扰等。

2提高地下管线探测精度的措施

2.1遵循管线探测四项基本原则[3]

2.1.1从已知到未知，再从未知到已知

由于探测信号为我们提供的是地下管线位置的间接证据，它需要和直接证据发生明确的因果关系才能够作为判断的依据来使用，这就需要我们从已知出发、根据已知和未知的关系对未知做出判断。而当我们得到一个探测信号的时候，也需要追索到已知来判断它所代表管线的具体情况。

2.1.2从简单到复杂

从复杂开始的探测往往交织着技术本身固有的局限性和模糊性以及探测信号的复杂性，常常会使探测变得无头绪。而从简单开始的探测则降低了模糊性和复杂性的干扰，使推理判斷变得简单易行，同时也提高了判断的准确性。随着探测由简单向复杂的深入，复杂的问题也就迎刃而解了。

2.1.3优先选择简单、快速、有效的方法

这是由技术的经济性特点所决定的。因为不具备经济性的工作是无法长久持续下去的。

2.1.4通过方法试验及信息综合来解决探测疑难点

这是由技术的局限性和模糊性特点所决定的。由于地下管线探测方法往往都或多或少带有局限性，探测的过程又带有一定的模糊性，而探测疑难点往往或者具有信息复杂的特点、或者具有信息缺失的特点，多种情况的交织往往使得我们无法直接准确判断应该采用那种方法最为有效。在这种情况下，进行各种各样的现场方法试验和信息综合就成了我们无奈之下的理想选择。实际工作经验证明，通过现场方法试验和信息综合方法解决疑难点的原则是行之有效的。

2.2加强技术队伍建设解决人的因素

应用物探技术探测地下管线的基础是对地下目标管线上已存在的或人工激发的各种物理场（如电磁场）的探测与识别，由于众多的干扰因素，接收机所接收到的电磁场的分布形态与地下管线理论电磁场相比往往发生岐变，或是地下非管线掩埋物产生与管线相类似的反射信号，导致错误的结果。如何第一时间做出正确的判断是管线探测质量保证的关键，因此就要求操作员具有丰富的探测经验，掌握物探专业基础知识，了解电磁场叠加工作原理等。要达到此要求除了需要操作员本身不断努力，还要工作单位精心培养，更需要相关机构有效的监督。

庞大的市场需求导致了目前地下管线探测队伍迅速膨胀，大量非专业人员涌入管线探测队伍，作业人员工作技能参差不齐，而仪器操作员经验的不足和技能的缺乏是造成管线探测质量不高的最主要原因。因此作业单位应重视从业技术力量的储备，加强对从业技术人员的培训与考核，坚持持证上岗，只有这样才能够提高仪器操作员的工作技能，才能够解决工作中遇到的各种复杂问题。

工作人员的每一个步骤、每一个动作，都需要有专业的人员来对其进行规范与培训，这样，对于地下管线的探测工作将会得到很大的帮助，能够大大地提高地下管线探测工作效率，也能提高地下管线的探测准确度。

2.3完善仪器设备解决物的问题

在物探行业有句术语叫作“异常的多解性”，即仪器所观测到的物理场的变化可能由多种原因引起，采用其他物探方法或同一种方法不同的参数，可以降低异常的多解性，提高异常解释的准确度，从而提高管线探测的精度。国外先进的米级探测天线和仪器系统具有良好的性能，值得我们借鉴和引用。

地下管线探测常用的仪器有金属管线探测仪和地质雷达，这两种仪器的组合基本上可以满足城市地下管线探测的需要。

（1）金属管线探测仪。金属管线探测仪具有使用轻便、投资少和定点迅速（工作效率高）的优点。它对大多数的金属管线探测效果明显，是地下管线探测的主要仪器设备，经济实惠的特点也是金属管线探测的首选设备。

（2）地质雷达。地质雷达的探测成本高，工作效率相对比较低。但是地质雷达它利用的是电磁波在地下电性变化界面产生反射波的原理，理论上可以探测地下所有相对周围介质电性变化较大的地下管线，包括非金属管线、大口径地下管道（原水管、输水干管、截污干管等）、电缆管块、大型排水管涵、暗渠化河道等。

不同厂家同类仪器或同一厂家不同型号的仪器，均可能存在自身的特点和优缺点，通过组合可以弥补许多不足，往往可以收到意想不到的效果。在条件允许的情况下，地震波法、高密度磁法、高密度电阻率法等物探方法（物探仪器）均可以投入到管线探测工作中，以求达到最有效的最经济的探测结果。

2.4切实落实做好仪器的方法试验解决工作方法因素的影响

由于地下介质的不均匀性、分层性、含水量、酸碱度等因素的影響，以及天然的、人工的各种电磁场干扰，可能导致操作员得出错误的探测结论，因此方法的有效性试验显得尤为重要。这种试验不能仅仅停留在一个测区的开工阶段，而应该在每一个用原有试验结论不能解决问题的路段（或管线段），物探前都需要对方法的有效性进行一致性对比试验，以确定仪器的改正系数，提高探测精度。

物探方法解释异常的前提是与理论曲线或已知目标体实测曲线的对比，在城市地下管线探测过程中，目标体（指管线）出露点（明显点：检查井、阀门井、架空管、出入地、裸露管等）较多，为方法的有效性试验提供了便利条件。方法的有效性试验应包括以下三个方面：

2.4.1激发方式试验

充分利用目标管线上的明显点（检查井、阀门井内的管道），采取感应激发方式应试验发射机相对目标管线不同位置、不同角度的探测效果，确保水平分量极大值对应目标管线，同时试验各种探测方法与真值的误差，获取探测修正参数;采取直连法施加信号时应试验接地电极的接地电位，不仅要考虑接地电阻问题，还要尽可能避免在目标管线与接地电极之间存在其他金属管线;采用夹钳法时应试验接收机极大值是否偏离目标管线，若有偏离则总结偏离距离便于改正。

2.4.2发射频率试验

使用金属管线探测仪时，有两种情况需要改变发射频率，一是当前频率的背景场不稳定时，二是当前频率在目标管线上传导效果不好时。由于这两种情况在局部地段无规律可言，必须通过试验加以选择。

使用地质雷达作业时，不同的工作频率可得到不同的探测效果，但是受到介质的介电常数、电导率、衰减系数以及目标管线的材质、几何尺寸、埋深等因素的影响，究竟选择哪一种（或几种）频率的天线，也应通过试验来确定，以求达到最佳的探测效果。

2.4.3波速测试

利用地质雷达探测管线的埋深，首先要计算（或测试）介质的波速，由于地下管线多埋设于路面以下，其上覆各层介质在厚度、波速等方面均可能存在差异，而这种差异将导致管线覆盖层波速的变化。它不仅存在于地区之间、存在于同一城市的不同测区，也存在于同一测区的不同路段，当经验值与实际情况存在差异时，探测管线的埋深将出现误差。因此利用拟探测点附近的明显点测试目标管线覆盖层的波速，是一种简捷、有效的方法，可以提高地质雷达的测深精度。

2.5保证地下管线的环境

为了提高地下管线探测的精度，还需要保证地下管线的环境，尽量清除土壤中存在的微小颗粒，以利于发射机发射的信号最强，确保探测仪测得的信号有效准确，提高地下管线探测精度。

另外，除了地下的环境会影响探测的精度，地面上的情况同样也会影响管线的探测精度，这个因素的影响是不可避免的。当然，为了提高管线探测精度，仪器操作人员可以选择地面车辆来往较少的时间段进行探测。

同时在管线规划设计过程中也应该考虑管线的分布问题，在建设施工过程中就是保证地下管线的环境的关键步骤之一，工作人员需要采取最佳的管线建设方案，保证不同权属、不同管线之间平行、整齐，不能交错、杂乱，这也就提高了管线的探测精度。

2.6制定有效的管理机制

项目管理中的奖惩机制，对管线探测质量影响很大。因为在城市地下管线探测工作中，各个环节的工作进度是与时间成正比，工作质量是与工作效率成反比的。一个复杂情况下的管线点探测往往需要更多的时间去探索和研究，需要多种物探方法反复对比探测和验证，如果激励机制过多地倾向于追求较高的工作生产效率，这将必然导致仪器操作员草率操作，忽略或有意规避复杂的工作方法，从而降低管线探测工程质量。因此在奖惩制度中，应充分考虑并体现操作员为此类错误付出较高成本的原则，当然工作中加强员工思想教育，时刻灌输“质量第一、安全至上”思想，提高员工素质也是必不可少的。

2.7加强监督与管理

（1）作为建设单位，应对所选用的作业单位的人员、设备的储备情况有所掌握，防止作业单位由于操作员的不足而临时招募一些非技术人员上岗，在作业队伍施工过程中加强监督，严格控制作业流程，发现问题及时提出整改。

（2）建设单位同时应会同相关专家，核定一个本地区地下管线探测的合理价格，避免恶意竞争，低价中标有意扰乱市场。

（3）主管单位重点抓好管线竣工测量工作。地下管线竣工测量是对覆土前的新建（改、扩建）管线进行属性数据的采集，它包括测量碎部点的三维坐标、采集碎部点的属性和碎部点的连接关系等。以往很多工程的竣工测量工作形同虚设，没有真正做竣工測量，以施工图作为竣工图的现象不在少数，因此抓好管线竣工测量工作是非常有必要的，它能真实可靠提供管线的属性参数，包括管径、埋深、连接方式和走向以及管道所穿越的障碍等都一目了然。同时对开挖施工过程与之关联的其他管线也可以一并测量，了解周边管线的信息。随着城市建设进程的加大加快以及各种非金属管材的使用、管线走廊密度的增大等，物探技术已不能很好地解决地下管线探测问题，地下管线竣工测量不受管线探测技术的限制，通过地下管线竣工测量，无论是管线的弯头、竖管还是与其他管线平行、交叉等各种空间关系都可以通过准确的测量来刻画和描述，因此管线竣工测量就成了管线数据动态更新的主要方式，也是提高管线探测质量的重要手段和保障措施之一。

3结语

地下管线探测是一门很深的学问，如何提高管线探测精度是一条永无止境的道路，在这条路上，我们需要花费很多精力去不停的探索，寻求一种最佳方法来解决管线探测中遇到的各种各样的难题。

参考文献

[1]YB/T 9027-1994地下管线电磁法探测规程[S].

[2]CJJ 7-2007，城市工程地球物理探测规范（附条文说明）[S].

[3]CJJ61-2017，城市地下管线探测技术规程[S].

How to Improve the Detection Accuracy of Underground Pipelines

SUN Yong1，LAI Dongjie2

（1.Yangzhou Municipal Pipe Network Co.，Ltd.，Yangzhou Jiangsu 225000;

2.China North Industries Norengeo Co.，Ltd.，Shijiazhuang Hebei 050499）

Abstract：This paper analyzes the reasons affecting the accuracy of underground pipeline detection from four aspects：human factors，material factors，working methods and environmental factors，and puts forward solutions to improve the accuracy of pipeline detection，in order to provide technical reference for the implementation of underground pipeline detection.

Keywords：underground pipeline detection;electromagnetic induction method;geological radar method