城市地下管線探測(cè)技術(shù)方法及其應(yīng)用

摘 要：城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，地下管線敷設(shè)的基礎(chǔ)資料是城市運(yùn)營(yíng)、市政規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理的重要依據(jù)。城市地下管線包括給水、雨水、污水、燃?xì)狻㈦娏?、電信等幾大類。文章通過(guò)對(duì)地下管線探測(cè)前提條件的分析，介紹了目前常用于地下管線探測(cè)的方法，同時(shí)針對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)條件、不同管線材質(zhì)及一些特殊埋設(shè)的管線如何選擇合理的探測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從而提高城市管理的水平，以滿足城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的需要。

關(guān)鍵詞：地下管線；探測(cè)方法；技術(shù)應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市規(guī)劃區(qū)覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，新建市政道路逐年延伸，作為城市生命線的地下管線也日益增多，管線縱橫交叉日趨復(fù)雜，而城市地下管線更新管理機(jī)制的不健全，各專業(yè)管線單位各自為政，條塊分割，互不溝通，導(dǎo)致管線資料內(nèi)容不完整、現(xiàn)勢(shì)性差。因此徹底摸清和掌握地下管線信息資源，建立地下管線綜合管理信息系統(tǒng)已經(jīng)是勢(shì)在必行。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于地下管線的探測(cè)，無(wú)論在技術(shù)上，還是在方法手段上都有了很大的提高，特別是在儀器裝備上有了很大的改進(jìn)。但是單靠某一種儀器去完成探測(cè)地下管線的任務(wù)是很困難的，特別是在地下管線分布復(fù)雜、埋設(shè)較深、金屬管與非金屬管混雜和干擾源較多的條件下更是如此。現(xiàn)就城市地下管線探測(cè)技術(shù)方法及其應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 地下管線分類及探測(cè)

1.1 地下管線分類

城市地下管線按照權(quán)屬單位不同，可分為給水、排水（雨水、污水、雨污合流）、燃?xì)?、電力、通訊（電信、移?dòng)、聯(lián)通、有線電視等）、熱力等市政公用管線以及鐵路、民航、軍用等專用管線，是城市基礎(chǔ)設(shè)施重要的組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送能量、傳輸物資、傳遞信息的重要任務(wù)，是整個(gè)城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是城市名副其實(shí)的生命線。

1.2 地下管線探測(cè)

地下管線探測(cè)方法一般分為兩種：一種是采用井中調(diào)查、開(kāi)挖樣洞或簡(jiǎn)易觸探相結(jié)合的方法，這種方法在我國(guó)早期城市管線普查中應(yīng)用較多，目前主要應(yīng)用在某些復(fù)雜地段的管線探測(cè)及檢查驗(yàn)收中使用；另一種是儀器探測(cè)與井中調(diào)查相結(jié)合的方法，近年來(lái)在我國(guó)城市地下管線探測(cè)中廣泛使用。

2 地下管線探測(cè)前提條件分析

地下管線探測(cè)是以地下管線與周圍介質(zhì)（土體）的密度、磁性、電阻率、介電常數(shù)等物性參數(shù)差異為前提，采用地球物理方法對(duì)地下管線進(jìn)行定位的技術(shù)。城市地下管線包括給水、排水、電力、電信、燃?xì)狻崃Α⒐I(yè)等，這些管線按材質(zhì)大致可歸納為三大類：第一類為由鑄鐵、鋼材構(gòu)成的金屬管線，如給水、燃?xì)狻崃σ约皦毫τ辏ㄎ郏┧芫€等；第二類為由水泥、塑料等材質(zhì)構(gòu)成的非金屬管線，如重力流式雨（污）水管線、PE材質(zhì)燃?xì)夤芫€、PVC材質(zhì)給水管線等；第三類為帶金屬骨架的管線（指內(nèi)芯為銅、鋁材質(zhì)，外層為塑料的電纜），如電力電纜、通訊電纜等。

上述管線作為探測(cè)目標(biāo)體，其與周圍介質(zhì)（土體）之間均存在密度、波速、電阻率、介電常數(shù)、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等某一方面或幾方面的物性參數(shù)差異，這些差異是能夠運(yùn)用物探技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效探測(cè)的地球物理前提。

3 城市地下管線探測(cè)技術(shù)方法

3.1 城市地下管線探測(cè)技術(shù)基本原理

地下管線的存在往往會(huì)改變天然的或者人工的地球上物理場(chǎng)的分布情況，而后會(huì)產(chǎn)生異常。通過(guò)對(duì)著這些異常的分布情況、形態(tài)及性狀的研究，可以獲得與地下管線位置相關(guān)的資料，為我們進(jìn)行地下管線探測(cè)奠定了理論基礎(chǔ)。

3.2 城市地下管線探測(cè)方法

現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)時(shí)，可根據(jù)不同材質(zhì)、不同類型的地下管線與周圍介質(zhì)之間的具體物性參數(shù)差異，按照有效、快速、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇某一種或多種物探方法進(jìn)行探測(cè)。地下管線探測(cè)中采用的物探方法主要包括電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法、高精度磁法、高密度電法、淺層地震波法等，其中電磁法和地質(zhì)雷達(dá)法是目前地下管線探測(cè)中最常用、最有效的方法。

3.2.1 電磁法

電磁感應(yīng)法是利用天然電磁場(chǎng)或人工電磁場(chǎng)源對(duì)管線進(jìn)行激發(fā)，在地下管線中產(chǎn)生電流，管線周圍形成電磁場(chǎng)，然后采用儀器測(cè)量其分布特征，確定管線的空間位置。該方法為地下管線探測(cè)的首選方法，根據(jù)管線的敷設(shè)狀況，可選擇使用主動(dòng)源法中的直接法、夾鉗法、感應(yīng)法等。

（1）直接法：適用于有出露點(diǎn)的金屬管線探測(cè)。直接法有三種連接方式：雙端連接、單端連接及遠(yuǎn)接地單端連接。即將發(fā)射機(jī)專用輸出電纜的一端與被探測(cè)的金屬管線相連接，另一端接地或接到金屬管線的另一端，利用接收機(jī)搜索被探測(cè)金屬管線產(chǎn)生的電磁信號(hào)，對(duì)管線進(jìn)行追蹤定位。該方法能使接收機(jī)接收到較強(qiáng)的電磁信號(hào)，對(duì)管線的定位及定深精度相對(duì)較高，但管線必須有出露點(diǎn)，并具備良好的接地條件，而且接地線應(yīng)盡量與管線走向呈垂直狀態(tài)分布，接地點(diǎn)在理論上是離激發(fā)源越遠(yuǎn)越好，但地線過(guò)長(zhǎng)及跨越其他管線可能引起旁側(cè)管線對(duì)探測(cè)目標(biāo)管線的干擾。

（2）夾鉗法：是利用管線探測(cè)儀配備的夾鉗（亦稱耦合環(huán)）夾在被測(cè)目標(biāo)管線上，通過(guò)耦合環(huán)把交變電磁場(chǎng)信號(hào)加載到被測(cè)管線上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)管線的追蹤定位的目的。

（3）感應(yīng)法：是利用發(fā)射機(jī)發(fā)射諧變電磁場(chǎng)，使被探測(cè)的地下管線產(chǎn)生感應(yīng)電流而形成電磁場(chǎng)，通過(guò)接收機(jī)在地面接收地下管線所形成的電磁場(chǎng)，達(dá)到對(duì)被探測(cè)管線進(jìn)行搜索、追蹤、定位之目的。

3.2.2 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法：即地質(zhì)雷達(dá)剖面掃描法，是利用脈沖雷達(dá)系統(tǒng)連續(xù)向下發(fā)射高頻電磁波，并由接收天線連續(xù)接收地下管線等不均勻目標(biāo)體反射回來(lái)的電磁波，再經(jīng)過(guò)專用軟件處理，獲取地下不同目標(biāo)體雷達(dá)波的反射圖像，通過(guò)對(duì)圖像的分析解釋，直接確定管線埋設(shè)位置和埋藏深度。

3.2.3 示蹤法

將能發(fā)射電磁信號(hào)的示蹤探頭或?qū)Ь€送入非金屬管道（溝）內(nèi)，在地面用接收機(jī)接收探頭或?qū)Ь€發(fā)出的電磁信號(hào)，從而確定地下非金屬管線的走向和埋深。該法可用于有出入口的非金屬管道和人防工程的探查。該方法信號(hào)強(qiáng)，效果好，但必須有出入口。

3.3 城市地下管線探測(cè)技術(shù)方法應(yīng)用

由于地下管線埋設(shè)條件各不相同，因此探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況也千差萬(wàn)別，有些管線有明顯出露有些長(zhǎng)距離無(wú)明顯點(diǎn)；有些管線埋深大，有些管線幾乎貼近地表埋設(shè)；此外管線埋設(shè)的環(huán)境也區(qū)別也很大，有些道路管線稀少，有些道路管線埋設(shè)密集，因此在方法選用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同場(chǎng)地條件選用合適的方法。

（1）出露情況：現(xiàn)場(chǎng)有出露點(diǎn)的管線，可采用直接法、夾鉗法；規(guī)模較大的管道，也可將發(fā)射機(jī)直接放置在管頂頂部。無(wú)出露點(diǎn)的情況下，可采用感應(yīng)法施加信號(hào)探測(cè)，注意施加點(diǎn)盡可能選擇在埋深淺、臨近管線少處。

（2）埋深：大埋深管線盡可能采用直接法或夾鉗法探測(cè)；在條件不允許的情況下，可采用感應(yīng)法，同時(shí)提高發(fā)射功率和發(fā)射頻率。淺埋管線直接法、夾鉗法、感應(yīng)法均可。淺埋大規(guī)格管線也可采用地質(zhì)雷達(dá)法。

作者簡(jiǎn)介：趙洪濤（1970-），男，漢族，河南滎陽(yáng)人，河南省地礦局測(cè)繪地理信息院管線分院副院長(zhǎng)，研究方向：城市地下管線探測(cè)。