地下管線物探工作環(huán)境分析和探查方法的選用

　　 摘要: 本文主要對(duì)城市和野外物探工作環(huán)境進(jìn)行分析以及在不同的物探環(huán)境下對(duì)探查方法的選用；
　　關(guān)鍵字:工作環(huán)境物探方法分析
　　中圖分類號(hào):X13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　1引言
　　 隨著城市的日益繁榮和擴(kuò)展，作為市政建設(shè)重要組成部分的地下管網(wǎng)變得日趨復(fù)雜，由于歷史原因，造成有些相關(guān)資料殘缺不全，給地下管線的管理和維修帶來(lái)了很多麻煩。施工時(shí)經(jīng)常遇到由于不清楚地下管線的走向和深度而挖斷供水、供氣、輸油管線和電纜的情況，給生產(chǎn)和生活造成巨大的損失和不便。為了給城建部門提供準(zhǔn)確的地下管線分布資料，就迫切需要利用物探技術(shù)對(duì)城市復(fù)雜的地下管線進(jìn)行詳細(xì)探查。
　　地下管線探查是指應(yīng)用地球物理勘探的方法對(duì)地下管線進(jìn)行定位、定向、定埋深。它的原理是:地下管線的存在會(huì)改變天然的或人為產(chǎn)生的地球物理場(chǎng)的分布，即產(chǎn)生異常。研究這些異常的形態(tài)、分布可獲得地下管線位置的有關(guān)資料。但在工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不同的物探工作環(huán)境，對(duì)探查時(shí)產(chǎn)生的干擾影響不一樣，相應(yīng)的采用的物探方法也有所區(qū)別，本文將物探工作環(huán)境分為城市環(huán)境和野外環(huán)境進(jìn)行討論。
　　
　　2城市環(huán)境
　　隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城區(qū)高樓林立、道路四通八達(dá)，人流車流穿梭不息。在城區(qū)、工礦企業(yè)密集區(qū)等復(fù)雜環(huán)境地域進(jìn)行地下管線探查時(shí)，工作環(huán)境有以下的特殊性：
　　2.1 干擾信號(hào)相當(dāng)嚴(yán)重，可超過(guò)野外干擾的10000倍以上：
　　○1天然電磁場(chǎng)的干擾，它的頻譜寬，隨機(jī)性大；
　　○2動(dòng)力電源的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；
　　○3交通工具，如電車、汽車、火車和摩托車的脈沖型電磁場(chǎng)；
　　○4各類電器負(fù)載變化及交通信號(hào)控制系統(tǒng)引起的電磁場(chǎng)起伏；
　　○5各類通訊電路輻射的電磁場(chǎng)；
　　○6交通工具引起的各種震動(dòng)干擾；
　　○7各類機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的震動(dòng)干擾；
　　2.2 干擾體相當(dāng)多：
　　○1地面上的鐵柵欄、鐵花欄圍墻、鋼筋混泥土、鐵柱及鐵磁性路障等鐵磁性物體；
　　○2各種近地表的架空電纜、變電器、信號(hào)亭及其他金屬構(gòu)件物；
　　○3地下各種非探查目標(biāo)體的存在；
　　2.3 地下管線擁擠且分叉多，不但有平面上的交叉，而且在立面上也有纏繞的情況，加之埋設(shè)的年代不同，施工工藝不同面臨的工作環(huán)境就更加復(fù)雜。
　　2.4 工作地域狹窄，在城區(qū)進(jìn)行物探時(shí)，很多時(shí)間都是在人行道進(jìn)行作業(yè)。
　　2.5 地面交通繁忙，車流人流穿梭不息，同時(shí)路面條件不能改變，交通不能中斷。
　　2.6 由于地形管線走向變化大且具體變化事先不知，采用的慣用探查方式進(jìn)行工作，不是由于查網(wǎng)過(guò)稀而發(fā)生漏查、錯(cuò)查，就是因剖面過(guò)密增加大量的工作量。
　　綜上所述，能適應(yīng)上述工作環(huán)境的地球物探方法，必須具備以下的能力：
　　○1在物探原理上，必須具備相當(dāng)強(qiáng)的抗外部干擾信號(hào)的能力，必須具備有分辨或識(shí)別目標(biāo)物及干擾體的能力，或者能壓制干擾體異常的能力。
　　○2在方法技術(shù)上，具備能適應(yīng)在狹窄地域內(nèi)進(jìn)行工作的能力。
　　○3在觀查技術(shù)上，能在不破壞路面，不影響交通，不影響正常工作、生產(chǎn)的前提下正常工作的能力。
　　○4在探查方式上，能從點(diǎn)到線，從線到網(wǎng)的連續(xù)追蹤地下管線的能力，同時(shí)要求儀器輕便，探查快速的特點(diǎn)。
　　根據(jù)以上的幾方面考慮，下面有兩類方法可優(yōu)先采用：
　?。?）磁測(cè)法
　　在地表鐵磁體干擾比較少的地段，根據(jù)地下管線與周圍介質(zhì)存在明顯的磁異常，可優(yōu)先選用磁測(cè)法來(lái)探查地下鐵質(zhì)管線或者帶有鐵磁屏蔽的電纜。
　　磁測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是不需要人工場(chǎng)源，儀器輕便，探查速度快。但是在采用磁測(cè)法是有以下幾點(diǎn)要注意：
　　○1分辨鐵質(zhì)目標(biāo)和干擾體的能力不是很強(qiáng)。壓制干擾體的異常的能力就更談不上啦。
　　○2地磁場(chǎng)中有一定走向長(zhǎng)度的鐵質(zhì)管線，最多等效于無(wú)限長(zhǎng)的磁偶線，與線源型異常源產(chǎn)生的場(chǎng)相比，磁偶產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)隨其埋深的變化更強(qiáng)烈，即磁測(cè)的深度要淺些。
　　○3由于地下鐵質(zhì)管線本身的剩磁是個(gè)未知數(shù)，所以對(duì)資料進(jìn)行定量的解釋是個(gè)難題。
　　由此可見(jiàn)，磁測(cè)法是一種有效的探查鐵質(zhì)管線的方法，但是因?yàn)槠渚炔桓吆腿菀资芨蓴_，所以不能成為一種常用的探查方法。
　?。?） 頻率域電磁法
　　常用以下激發(fā)方法：
　　○1直接法：對(duì)地下管線直接施加電流，在地面上通過(guò)接收儀器觀察電磁場(chǎng)的異常，以確定地下管線所在的位置。分為單極接地和雙端直接法，這種方法的特點(diǎn)是發(fā)射機(jī)信號(hào)輸出強(qiáng)、抗干擾性能好、儀器輕便、方法簡(jiǎn)單、定位精度高，在地下管線密集的區(qū)域有較好的分辨率，但使用條件必須有可供充電的出露點(diǎn)，在地層電阻串低時(shí)效果差，是主要采用的方法之一。
　　○2夾鉗法：在無(wú)法將發(fā)射機(jī)信號(hào)輸出端直接連在被查管線的情況下，可采用夾鉗法，它用地下管線探查儀的專用夾鉗套在被查管線上，適用于管徑較細(xì)的管線。
　　○3感應(yīng)法:將發(fā)射機(jī)直接放在被查管線上方，依靠發(fā)射機(jī)的自身感應(yīng)傳導(dǎo)信號(hào)。在無(wú)法采用上述2種方法的情況下，可采用感應(yīng)法。其缺點(diǎn)是信號(hào)較分散、易被干擾。
　　常用以下定位方法：
　　○1雙線圈極大值法：定位精度高、抗干擾能力強(qiáng)，通常用于管線的探查和精確定位。
　　○2豎直線圈極小值法：液晶顯示器上的箭頭指向管線位置，直觀快捷，主要用于長(zhǎng)距離管線快速追蹤。
　　○3單線圈極大值法：靈敏度極高，用于深埋管線情況。
　　常用以下查深方法：
　　○1直讀法：簡(jiǎn)單快捷，在無(wú)干擾的情況下有很高的查量精度。
　　○270%法：精度高，抗干擾能力強(qiáng)。
　　頻率域電磁法的特點(diǎn)是：
　　○1既可利用天然場(chǎng)源，也可利用人工場(chǎng)源，加上工作頻率可以選用，因此抗干擾、壓制干擾體異常的能力強(qiáng)。
　　○2電磁場(chǎng)作用下地下管線的等效異常源，絕大多數(shù)情況屬于線型源。因此，與磁測(cè)法相比，其探查的深度要大些。
　　○3目標(biāo)體的剩磁不影響管道的電磁感應(yīng)，異常形態(tài)與管線的走向無(wú)關(guān)，因此對(duì)資料進(jìn)行定量解釋的精度高。
　　○4但對(duì)非金屬管線或者走向長(zhǎng)度不大的金屬管道，工作效率低，成本高。
　　
　　3野外環(huán)境
　　相對(duì)城市復(fù)雜工作環(huán)境而言，在野外空曠區(qū)，因?yàn)楦鞣N電磁環(huán)境干擾小，工作面相當(dāng)開(kāi)闊，地面施工條件比較簡(jiǎn)單，同時(shí)管線的埋深較淺，埋設(shè)比較單一，管線的出露點(diǎn)較多，因而可采用的物探方法技術(shù)比較多。
　　對(duì)于尺寸較小的各種電纜、水管、氣管而言，常用方法為電磁法，而對(duì)于尺寸較大的地下管線，除電磁法外，電阻法、磁測(cè)法、雷達(dá)法等，均可視具體情況而加以采用。
　　
　　4結(jié)語(yǔ)
　　要獲得好的探查效果，就要充分認(rèn)識(shí)、分析物探工作環(huán)境，根據(jù)工作環(huán)境以及管線埋設(shè)情況的不同，有針對(duì)性的選用不同的探查方法，同時(shí)改變激發(fā)、接收方式和位置，能高精度地完成管線的定位和定深工作。
　　總之，在管線埋設(shè)復(fù)雜的城市環(huán)境，無(wú)論是探查地下金屬管線還是各種電纜管線，頻率域電磁探查技術(shù)都是國(guó)內(nèi)外使用最廣泛，而且也是很有發(fā)展前途的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] cJJ 8