城市地下管線探查技術(shù)及方法研究

摘 要：地下管線是城市的“血脈”和“生命線”，承載著各種物質(zhì)流、能源流和信息流，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障，是維系城市地上地下空間、保證城市整體運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。

關(guān)鍵詞：金屬管線 非金屬管線 探測(cè)儀 地質(zhì)雷達(dá)

中圖分類號(hào)：P25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0070-02

地下管線是城市的“血脈”和“生命線”，承載著各種物質(zhì)流、能源流和信息流，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障，是維系城市地上地下空間、保證城市整體運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施。今天，隨著數(shù)字中國(guó)，數(shù)字城市的建設(shè)，作為信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一的城市地下管線現(xiàn)狀資料，也隨著GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越受到人們的重視。為了科學(xué)地進(jìn)行地下工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和對(duì)現(xiàn)有地下管線工程進(jìn)行有效地管理和維護(hù)，人們迫切地需要得到現(xiàn)勢(shì)的準(zhǔn)確的地下管線資料，作為科學(xué)地進(jìn)行城市管理的依據(jù)。

1 城市地下管線的分類

1.1 按照承載物質(zhì)不同分為以下幾種

給水、排水（雨水、污水）、電力、燃?xì)猓簹?、天燃?xì)猓?、弱電（電信、移?dòng)、有線電視等）、熱力、路燈、中水、工業(yè)管道等。

1.2 按照埋設(shè)方式分為以下幾種

管埋、直埋、管溝、管塊、方溝等。

1.3 按照管線材質(zhì)分為以下幾種

金屬管線（鑄鐵、鋼等）、非金屬管線（砼、塑料、PE、UPVC、HDPE）。

2 金屬管線的探查

2.1 在日常管線探查過(guò)程中首先應(yīng)遵循

從已知到未知；從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；方法簡(jiǎn)便有效力；復(fù)雜條件下采用綜合方法相互驗(yàn)證等原則。

2.2 在作業(yè)前還需對(duì)所用管線探測(cè)儀進(jìn)行方法實(shí)驗(yàn)，確定以下參數(shù)

儀器的一致性；最小收發(fā)距；最佳收發(fā)距；最佳工作頻率；最佳發(fā)射功率；深度的修正系數(shù)。

2.3 金屬管線的探查方法（電磁法）

2.3.1 被動(dòng)源法（只使用接收機(jī)）

（1）工頻法。

利用動(dòng)力電纜或工業(yè)游散在金屬管線中感應(yīng)的50Hz電流產(chǎn)生的一次或二次磁場(chǎng)。此方法簡(jiǎn)便成本低、效率高，適用于干擾小，用來(lái)探查通信電纜或搜查金屬管線。

（2）甚低頻法。

利用甚低頻無(wú)線發(fā)射臺(tái)的電磁場(chǎng)對(duì)金屬管線感應(yīng)所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)。此方法簡(jiǎn)便，成本低、效率高，但精度低干擾大，與無(wú)線發(fā)射臺(tái)和管線的相對(duì)方位有關(guān)。適用于在一定條件下搜索電纜和金屬管線。

2.3.2 主動(dòng)源法

（1）盲查法。

在所需探查范圍內(nèi)做縱橫斷面及圓狀切線探測(cè)，縱橫斷面探測(cè)要求發(fā)射機(jī)與接收機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)并保持在一條線上，圓狀切線要求以發(fā)射機(jī)為中心，接收機(jī)以某一半徑圍繞發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)射機(jī)在原地轉(zhuǎn)動(dòng)。這種方法精度不高，常用于場(chǎng)地管線排查工作（圖1）。

（2）感應(yīng)法。

利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，對(duì)金屬管線中感應(yīng)所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)來(lái)定位管線。一般最佳收發(fā)距為20 m（RD8000）（圖2）。

（3）直連法。

發(fā)射機(jī)一端接到被測(cè)金屬管線上，另一端接地，利用直接加到被測(cè)金屬管線上的信號(hào)來(lái)定位管線。此方法信號(hào)強(qiáng)，定位定深精度高且不易受鄰近管線干擾，但管線必須有出露點(diǎn)（圖3）。

（4）夾鉗法。

利用鉗套在金屬管上，通過(guò)夾鉗感應(yīng)線圈，把信號(hào)直接加到金屬管線上來(lái)定位管線。此方法受管徑限制（圖4）。

2.4 探查所使用的儀器和相應(yīng)的方法必須具備以下條件

（1）被探查的地下管線與周圍介質(zhì)有明顯的物性差異，儀器在管線探查時(shí)可以獲得明顯的異常信號(hào)。

（2）被探查的地下管線所產(chǎn)生的異常場(chǎng)有足夠地強(qiáng)度，能從干擾背景中清楚地分辨出來(lái)；儀器必須有較強(qiáng)的抗干擾能力，能區(qū)分有用信號(hào)和干擾信號(hào)。

（3）無(wú)論采用哪種探查方法或是不同型號(hào)的儀器，在一般情況下我們探測(cè)過(guò)程讀取埋深的方法有兩種：一是直讀法（一般用于埋深很淺的管線，約50 cm以下）；二是70%法（這種方法最常用，70%是指儀器處于峰值探測(cè)狀態(tài)下，信號(hào)最強(qiáng)時(shí)其值的70%）。

3 非金屬管線的探查

目前，在日常工作中對(duì)待非金屬管線的探查方法一般有穿線或發(fā)射探頭、地質(zhì)雷達(dá)搜索、到相關(guān)部門核查等。

（1）發(fā)射探頭。

將發(fā)射探頭插入管溝或通信空管等，當(dāng)發(fā)射探頭開(kāi)始插入管道同時(shí)開(kāi)始探測(cè)，隨著探頭的不斷深入，可以準(zhǔn)確的探測(cè)出管道的走向和埋深，此方法信號(hào)強(qiáng)，定位精度高，但受探頭線纜長(zhǎng)度的限制（圖5）。

（2）地質(zhì)雷達(dá)搜索。

根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性，地質(zhì)雷達(dá)以寬頻帶短脈沖的形式向介質(zhì)內(nèi)發(fā)射高頻電磁波（106～109 Hz），當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)為均勻完整時(shí)，雷達(dá)波基本不發(fā)生反射或反射能量很弱；當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)存在較大差異或存在異常目標(biāo)體時(shí)，雷達(dá)波會(huì)在界面發(fā)生反射；其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性特征和幾何形態(tài)的不同而變化。因此，根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間（亦稱雙程走時(shí)）、幅度及波形資料，可推斷介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和反射界面的深度。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)這一工作原理，加上地下管線埋設(shè)地下的固有特性，對(duì)于非金屬管線的探查就顯得輕而易舉（圖6）。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市地下管線在被人們不斷重視的同時(shí)，也得到了社會(huì)上不少技術(shù)方面的支持，金屬管線探測(cè)儀及地質(zhì)雷達(dá)的使用給人們摸清地下管線的現(xiàn)狀一個(gè)極大的幫助。但是，快速發(fā)展的城市又在另一面不斷使管線給人們帶來(lái)一次又一次的危害，導(dǎo)致的損失讓人無(wú)法估量。為此，實(shí)現(xiàn)城市地下管線的探查及綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)的建立刻不容緩。

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