城市区域复杂条件下地下管线探测技术分析

张翼

芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司 安徽 芜湖 241000

引言

随着城市化进程的不断加快，为了保证城市居民的正常生活，地下管线工程的数量越来越多，使得地下管线在城市的地下区域中的分布越来越复杂，这一现象为管线的探测工作提出了更高的要求。因此，只有合理掌握复杂条件下地下管线探测技术，并采取科学的技术应用策略，才能够提升管线探测的准确性，并有效避免探测工作对管线系统整体的结构与管线的质量造成的负面影响。

1 城市区域复杂情况中使用地下管线探测技术的价值

地下管线探测技术是在城市区域中非常有价值的工具，它可以用来探测地下的各种管线，包括自来水管线、燃气管线、电缆管线等。其价值主要有以下几点：首先该技术能够帮助避免破坏地下基础设施。城市区域中地下的基础设施非常复杂，由于历史原因，可能存在大量的地下管线、设备和其他结构。在进行土木工程或其他建设项目时，如果不知道这些地下结构的位置和情况，就有可能会破坏它们，导致供电中断、漏水、燃气泄漏等问题。而地下管线探测技术可以帮助我们确定这些地下管线的位置和深度，从而避免对它们的破坏，保证城市基础设施的正常运行。其次，该技术能够提高施工效率和减少成本。在进行施工项目时，通常需要挖掘地面来安装各种管线和设备[1]。如果我们不知道地下的管线和结构的情况，就有可能会在施工过程中遇到阻碍和问题，导致施工进度延迟，成本增加。但是，如果使用地下管线探测技术，我们可以事先确定地下管线的位置和深度，并根据这些信息规划施工方案，避免遇到不必要的阻碍和问题，提高施工效率，同时也能够减少施工成本。最后，该技术能够保证城市区域的安全性和可靠性。城市区域中的地下管线是维持城市运转的重要基础设施。如果这些管线受到损坏或者出现故障，就有可能会对城市区域的安全和可靠性造成威胁。例如，燃气泄漏可能会导致火灾和爆炸，电力故障可能会导致停电，给居民带来不便。而使用地下管线探测技术可以帮助我们及时发现管线的问题，并进行及时维修和保养，保证城市区域的安全和可靠性[2]。

综上所述，地下管线探测技术在城市区域中具有很大的价值。在城市区域中，地下管线可能存在交叉、重叠等情况。使用传统的地面探测方法，很难精确确定这些管线的位置和深度，而且需要进行大量的人力和物力投入。相比之下，地下管线探测技术能够快速、准确地确定管线的位置和深度，不仅可以提高探测效率，而且还可以降低施工成本。

2 复杂条件下地下管线探测技术类型

2.1 直接法

直接探测法是一种基于电磁理论的非破坏性地下管线探测方法，其原理是利用电磁场相互作用特性，通过测量地面上的电磁场分布情况，推断出地下管线的位置和特征。直接法主要被应用在近距离并行管线的探测中，在该技术实际的应用过程中，首先，要开展测量线的布设工作，即根据需要探测的区域大小和复杂程度，选择合适的测量线间距和布设方式。其次，要将交流电源接入发射线圈，产生交变磁场，从而在地下形成电磁场。为了达到更好的探测效果，可以在不同的位置和方向上布置多个发射线圈，形成不同的磁场分布。再次，将接收线圈移动沿测量线方向进行扫描，并记录每个位置处接收到的电场信号。根据测量线圈的数量和布设方式，可以得到不同方向上的电场分布图。最后，要对记录的电场信号进行分析和处理，通过计算和模拟推算出地下管线的位置、深度、尺寸和电特性等参数[3]。

使用直接法进行探测不会对地面造成破坏，使探测工作能够从根本上防止对管线的损害。同时，直接法可以快速地对大面积区域进行探测，可以减少探测时间和人力成本。并且，直接法可以对地下管线的位置、深度和尺寸等参数进行高精度的测量和分析，可以满足不同工程和应用的需求。此外，直接法可以对不同种类的金属管线进行探测，包括电力、通讯、自来水、燃气等金属管线。同时，它还可以用于地下水资源的勘探和监测等领域[4]。

2.2 夹钳法

夹钳探测法是一种应用于非金属管道或不具有通电条件的金属管道的非破坏性地下管线探测方法。其主要原理是利用电磁感应原理，在为夹钳通电时，形成一次磁场，之后在管道周围产生二次磁场，通过测量磁场的变化来确定管道的位置和方向。在夹钳法应用的过程中，应对以下要点予以重视：首先，在该技术应用之前需要开展勘测工作，了解地形、地貌、地质等情况，以及可能存在的地下管道类型和规格。其次，在安装夹钳的过程中，将夹钳放置在离管道表面较近的位置上，确保夹钳与管道之间没有空隙，并紧密贴合管道表面。最后，在探测时，将夹钳探测仪器与夹钳连接，启动探测仪器，调整灵敏度，移动夹钳和探测仪，记录下管道的位置和方向。夹钳法除了能够满足上述优点以外，还具有快速、准确、简便等优势，总的来说，该技术是一种非常实用的地下管线探测方法，可以在城市区域复杂条件下进行探测，有利于保障地下管道的安全运行，减少潜在风险。

2.3 感应法

感应探测法也是城市地下近距离并行管线探测的重要技术，其原理是基于感应线圈对交流电信号的感应，通过感应线圈放置在地表上，产生一定频率的电磁场，并向地下发送信号，当信号遇到地下管线时，会感应管线中的电流，产生一个反向信号，被感应线圈接收，进而判断地下管线的位置及深度等信息。为了保证感应法起到较好的应用效果，首先，工作人员要在地表上选择合适的位置安装感应线圈；其次感应线圈通过发射一定频率的电磁场向地下发送信号；最后，当信号遇到地下管线时，会感应管线中的电流，产生反向信号，被感应线圈接收。当信号被接收后，工作人员通过分析接收到的信号，可以判断地下管线的位置及深度等信息。除了具有与上述相同的优势之外，需要注意的是，感应探测法在应用过程中也存在一些限制和局限性，如深度限制、误差可能存在等问题，因此需要针对具体情况进行综合分析和判断。

2.4 雷达法

雷达探测法是一种非侵入式的、高精度的地下管线探测技术，其主要被应用在城市复杂条件下地下非金属管线探测方面。雷达探测法可以对地下管线进行高精度的定位和测深，探测精度通常在10cm以内，同时，雷达探测法无须长时间的勘察和测量即可完成探测工作。

雷达探测法的原理是利用电磁波的反射和折射特性来探测地下管线，主要利用雷达探测系统发射高频电磁波，并接收反射回来的信号来完成有效的探测。地下管线会对电磁波产生不同的反射和折射，从而形成不同的图像，可以根据图像识别管线的位置和深度。在探测过程中，工作人员要确定探测区域和探测目标，并根据地下管线的深度选择合适的雷达探测设备和探测频率。同时，要对探测区域进行清理和平整处理，清除杂物和障碍物，确保雷达探测设备可以正常工作。针对不同类型的地下管线，可以采用不同的探测方法，如单线探测、双线探测、连续探测等。最后，要对探测到的信号进行处理和分析，根据反射图像识别管线的位置和深度，并将探测结果进行标记和记录，制作探测报告并交付给相关部门。

总之，雷达探测法是一种非常有效的地下管线探测技术，在城市建设和管线维护方面具有重要的应用价值。需要根据实际情况选择合适的雷达探测设备和探测方法，结合多种技术手段和操作方法，提高探测精度和可靠性，为城市建设和管线维护提供支持。

2.5 移动信标法

移动信标探测法主要利用穿孔装置、电缆推进设备、CCTV管道爬行器等，使信标能够被内置于管线中，之后根据信标从探测装置处接收到的信号进行分析，实现管线位置与埋深的确定。虽然，该方法具有高效、简便等特性，但是，其应用范围具有较大的局限性：该技术不适用于金属管线的探测，并且，针对燃气、压力等管线的探测，其难以起到较好的效果。总之，移动信标探测法在城市区域复杂条件下具有重要的应用价值。如果工作人员能够掌握其原理和操作步骤，可以帮助地下管线探测工作更好地开展。

3 地下管线探测技术的应用建议

3.1 探测现场信息调查

在地下管线探测技术的应用过程中，信息调查工作是十分必要的，只有了解了现场的大致情况，才能够为后续的精细化探测打下基础。现场勘察是地下管线探测的第一步。通过实地勘察，可以了解管道布局、管径、埋深等信息，以及周围建筑物、地貌、地质情况等环境条件。对于管道布局密集、管径复杂的区域，现场勘察可以帮助确定需要探测的区域和探测方案。在现场勘察中，需要使用地形仪、测距仪、罗盘等工具对管线位置和朝向进行精确测量，并且记录相关信息，为后续探测工作做好准备。

3.2 仪器探查

针对由金属材料制成的管线的探测，相关工作人员需要应用到管线探测仪等设备，从而能够准确测量管线中心的投影位置、管线埋放深度等数据。在地下管线系统中，一部分管线因为埋设时间较长、深度较深、管径较小等原因，导致其难以被探查出来，因此，有必要通过相关仪器辅以管线探测技术开展相关工作。在实际的探测作业中，为了有效确保测量的安全性，相关工作人员务必要精确掌握在管线测量过程中可能会发生的各类情况与问题。在仪器的使用过程中，管线探测仪可以通过导电与导磁方面的原理，分析电磁场在空间与时间方面的规律，从而能够进一步提升管线探测的精确性与全面性。同时，工作人员要通过由简到繁、反复比较的方式，对探测数据进行验证，从而尽可能地减少探测误差。

3.3 探测数据处理

在管线探测技术应用之后，相关工作人员要开展探测数据的处理工作，其中主要应用到数据处理系统。在实际的工作中，工作人员将测量数据导入到数据处理系统中，该系统能够对数据进行拆分，并在拆分之后为数据生成编码。按照编码，数据能够被进行排序，之后，导入控制点的坐标，并形成核验的文件。最后，核验文件输出导线观测手簿，转换为pnt格式的文件。

pnt文件会被导入到EPS中的数据处理平台中，通过连线、建立分支、输入属性信息等方式，实现数据的处理。之后，平台内部会对管线的各类信息进行孤点、孤线、一致性、重复性等方面的检查。之后，根据不同种类的管线数据，进行数据的导入、检查、处理、输出，图形的编辑等步骤，实现相关数据的科学化管理。最后，按照规章流程中对管线数据在颜色、层数、代码等方面的标准，利用EPS平台对管线的探查属性、空间属性等分别进行制图处理，使得管线的分布、孔径与流向情况等信息能够更加直观地被体现出来。

4 结束语

总而言之，受到城市化与复杂地质条件的影响，我国城市的地下管线铺设具有较强的复杂性。因此，针对城市区域复杂管线的探测问题，为了保证探测的有效性，往往会应用到较多的技术。本文首先结合大多数管线探测项目的情况，分析了相关技术的应用要点，并结合实际的工程，对城市复杂环境管线探测技术的运用策略进行分析，希望相关技术能够得到进一步使用。