物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的運(yùn)用探究

周文武（湖南省地質(zhì)測(cè)繪院，湖南衡陽(yáng)421008）

物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的運(yùn)用探究

周文武（湖南省地質(zhì)測(cè)繪院，湖南衡陽(yáng)421008）

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程加快。我國(guó)許多電力和通訊設(shè)施采用地下埋設(shè)的方式，從而有效的保護(hù)了城市的整潔美觀，并且節(jié)約了大量的地面空間，形成了地下管線系統(tǒng)。在工程項(xiàng)目建設(shè)中，工作人員要對(duì)地下管線系統(tǒng)的分布情況進(jìn)行分析，保證施工方案合理，本文主要對(duì)物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的運(yùn)用進(jìn)行了研究。

地下管線系統(tǒng)；物探技術(shù)；地下管線探測(cè)

1　引言

城市建設(shè)的重要前提是科學(xué)的城市規(guī)劃，在實(shí)際工程建設(shè)中，需科學(xué)開(kāi)展地下管線探測(cè)工作，為后期施工組織設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，保證工程施工的順利進(jìn)行。由于物探技術(shù)的使用成本較小，操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)已成為城市規(guī)劃建設(shè)中的有效探測(cè)手段，應(yīng)用十分廣泛。

2　地下管線的種類以及探測(cè)方面的特點(diǎn)

2.1地下管線的種類

我國(guó)地下管線種類豐富，主要包括燃?xì)?、排水、供水、工業(yè)、通信和電力等。根據(jù)管線的物理性質(zhì)可以將其分為兩類，一類是材質(zhì)為鐵、鋼的金屬類管線，一般被使用為水、燃?xì)庖约肮I(yè)管道；還有一類是材質(zhì)為銅、鋁的電纜。

2.2探測(cè)地下管線的特點(diǎn)

①由于地下管線的環(huán)境比較復(fù)雜，且很多管線的位置是工廠、街道的下方，這就為管線探測(cè)工作增加了難度，有些常規(guī)的物探技術(shù)無(wú)法使用。②地下管線種類繁多，且材料、型號(hào)各不相同，這就增加了地下管線探測(cè)的難度。③地下管線探測(cè)設(shè)備的功能極強(qiáng)，可以對(duì)管線進(jìn)行持續(xù)追蹤并判斷出管線的具體位置，判斷斷管線是否處于3～5m深的范圍之內(nèi)。

3　管線探測(cè)中物探技術(shù)的具體運(yùn)用

3.1電磁感應(yīng)法

金屬管線的周圍一定會(huì)存在磁場(chǎng)，因此，可以通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的接收來(lái)判斷管線的具體位置。電磁感應(yīng)法是金屬管線探測(cè)方法中最為有效的方法，它以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，主要適用于電纜、光纜等用于導(dǎo)電的金屬管線，有一些導(dǎo)電性能較好的給水管也可以使用電磁感應(yīng)法。為了更加準(zhǔn)確地將目標(biāo)管線分辨出來(lái)，管線中最好使用人工激發(fā)的電流，不同類型的管線應(yīng)該選擇不同的激發(fā)方法。對(duì)于管徑較大的金屬管道一般使用直連法，將管道和管線儀發(fā)射機(jī)使用導(dǎo)線直接連接在一起，管道上因此會(huì)有一定頻率的電流產(chǎn)生，這個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)我們使用接收機(jī)來(lái)進(jìn)行接收，從而對(duì)管線的位置和深度進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于電纜這種沒(méi)有接口并且不能與儀器直接相連的管線，一般使用夾鉗法，將夾鉗添加在目標(biāo)管線上時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，然后用接收機(jī)接收其磁場(chǎng)，從而對(duì)管線的位置和深度進(jìn)行測(cè)量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的探測(cè)效果，并且探測(cè)效率高，但是無(wú)法用于金屬管線，有一定的局限性。

3.2電磁波法

對(duì)非金屬管線進(jìn)行探測(cè)時(shí)一般使用電磁波法，先在地面布置測(cè)線，再通過(guò)探地雷達(dá)的發(fā)射天線發(fā)射出電磁波，由接收天線接收管線對(duì)電磁波的反射，以時(shí)程關(guān)系為依據(jù)來(lái)確定管線的位置和深度。在布置測(cè)線時(shí)要注意測(cè)線和管道之間的走向要保持垂直，并將采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的處理，以圖像的形式展現(xiàn)出來(lái)。電磁波法在探測(cè)廢金屬管線上的作用極大，可以清晰的將管線的位置顯示在探測(cè)成果圖中，但是工作效率偏低，對(duì)場(chǎng)地要求比較高，需要在干擾較小的情況下進(jìn)行。如果地下鋪設(shè)了鋼筋網(wǎng)，則可能屏蔽一部分雷達(dá)發(fā)射的電磁波，加上環(huán)境中可能存在的電磁干擾，可能會(huì)對(duì)探地雷達(dá)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致無(wú)法找到目標(biāo)體。

3.3瞬變電磁法

在探測(cè)自來(lái)水管道、污水管道以及雨水管道時(shí)一般使用瞬變電磁法，瞬變電磁法是將一次脈沖電磁場(chǎng)發(fā)送到地下，激勵(lì)地層介質(zhì)并感應(yīng)二次電磁場(chǎng)，用線圈來(lái)接受感應(yīng)，瞬變電磁法與探地雷達(dá)探測(cè)的過(guò)程較為類似，都要在數(shù)據(jù)采集完成后，進(jìn)行濾波、一維反演以及時(shí)深轉(zhuǎn)換的流程處理，才能形成測(cè)線成果圖。管道是金屬材質(zhì)的或者管道內(nèi)有導(dǎo)電物質(zhì)是低阻，管道是非金屬材質(zhì)的或者管道內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電物質(zhì)則是高阻，這樣可以準(zhǔn)確判斷出管道的位置、深度。瞬變電磁法可以靈敏的反映出金屬和導(dǎo)電體，但是如果管線埋設(shè)較深，則可能無(wú)法被精確的反映出來(lái)。

3.4磁梯度法

磁梯度法要首先進(jìn)行鉆孔，然后放入磁力梯度設(shè)備對(duì)水平走向的金屬管道內(nèi)垂直方向的曲線變化進(jìn)行測(cè)量。由于測(cè)量目標(biāo)和內(nèi)地磁場(chǎng)之間存在距離，因此，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度變化，強(qiáng)度變化就帶來(lái)了曲線變化，從而可以正確的找出地下管線的位置。在對(duì)地下金屬管線進(jìn)行定位時(shí)，先將管線區(qū)域的橫斷面找出，并按照順序在橫斷面區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆孔，從而確定管線的位置和深度。但是由于磁梯度法的探測(cè)理論不夠完善，操作方法也不夠嚴(yán)格，且易受到磁化傾角等因素的影響，所以容易造成探測(cè)誤差。因此，在應(yīng)用了磁梯度法之后還要使用觸探法來(lái)對(duì)管線位置進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)。從而保證探測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，將管線埋藏深度的探測(cè)誤差控制在±10cm的范圍之內(nèi)。

4　物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)分析

（1）由于物探技術(shù)的儀器本身會(huì)存在一些不足，因此，在物探工作開(kāi)始之前要先對(duì)儀器進(jìn)行一致性的對(duì)比試驗(yàn)，保證儀器的系數(shù)正確。

（2）由于土質(zhì)以及管線的實(shí)際情況不同，這就對(duì)管線的探測(cè)精確程度帶來(lái)了一定的影響，在進(jìn)行探測(cè)之前，要先進(jìn)行一定數(shù)量的開(kāi)挖驗(yàn)證，或者在可以進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)的位置進(jìn)行探測(cè)驗(yàn)證，從而確定是否需要加埋深和平面位置的改正系數(shù)。

（3）探測(cè)儀器的探測(cè)效果較容易受管道埋深的影響，尤其在使用感應(yīng)法進(jìn)行探測(cè)時(shí)，深埋管線所能接收到的信號(hào)程度比較弱，探測(cè)效果不是十分理想，這時(shí)就要換一種探測(cè)方式進(jìn)行探測(cè)，或者改變發(fā)射機(jī)的擺放姿勢(shì)。

（4）由于不同的管線具有不同的材質(zhì)，而不同的材質(zhì)又會(huì)帶來(lái)不同的導(dǎo)電性能，因此，管線的材質(zhì)會(huì)直接影響到物探技術(shù)的探測(cè)效果。比如金屬管道和電纜只需要一般的管線探測(cè)儀就可以進(jìn)行探測(cè)，而非金屬管道則不可以，非金屬管道一般要使用地質(zhì)雷達(dá)來(lái)進(jìn)行探測(cè)。

（5）由于地下管線種類豐富，類型多樣，因此，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)管線并行的現(xiàn)象。在對(duì)并行管線進(jìn)行探測(cè)時(shí)要首先判斷出管線數(shù)量，再通過(guò)不同的探測(cè)方法來(lái)對(duì)管線的平面以及埋深進(jìn)行確定。

（6）有一些地下管線會(huì)出現(xiàn)上下重疊的情況。對(duì)于金屬管道的重疊，在使用電磁法進(jìn)行探測(cè)時(shí)，由于重疊管線間的相互干擾，觀測(cè)異常為上下管道的異常疊加，用電磁法可對(duì)其進(jìn)行精確定位，會(huì)在定深上出現(xiàn)較大的誤差。但是重疊管線不可能總是重疊，所以一般可在分叉處分別定深，進(jìn)而推算出重疊處的管道的深度。

5　實(shí)例分析電磁感應(yīng)法地下深埋管線探測(cè)技術(shù)運(yùn)用

電磁感應(yīng)法主要根據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)對(duì)電磁場(chǎng)空間與時(shí)間的分布規(guī)律進(jìn)行探尋，從而準(zhǔn)確的找到地下金屬管線的具體位置。本次試驗(yàn)對(duì)象為非開(kāi)挖工藝敷設(shè)的信息管線，在目標(biāo)管線附近還有多種類型的管線并行，且目標(biāo)管線的埋深大于其他管線。該試驗(yàn)主要通過(guò)導(dǎo)線穿越管線，并采用了單端連接、充電法進(jìn)而水平雙線圈進(jìn)行了探測(cè)，采用的儀器為RD4000型管線儀。

該試驗(yàn)采用了不同的測(cè)試參數(shù)比如頻率、增益及功率等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，當(dāng)非開(kāi)挖的深度比較淺時(shí)，電磁感應(yīng)法的探測(cè)效果極為明顯，深度測(cè)量與水平定位的差距并不大，但是隨著深度的逐漸增加，以及受并行管線信號(hào)因素的干擾，使得信號(hào)越來(lái)越弱，探測(cè)效果逐漸下降。

6　結(jié)語(yǔ)

地下管線的探測(cè)方法較多。在探測(cè)地下管線的過(guò)程中，要選擇正確、合適的探測(cè)方法。當(dāng)在探測(cè)過(guò)程中遇到特殊情況時(shí)，除了應(yīng)利用探測(cè)設(shè)備測(cè)量，還要勘查實(shí)地情況，并將探測(cè)方法與勘察結(jié)果相結(jié)合，只有這樣，才能使探測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)，并節(jié)約人力和財(cái)力。

[1]方 磊.綜合物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（21）：22～23.

[2]盧 海，劉建威.綜合物探技術(shù)在地下管線探測(cè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2015（1）：44～46.

[3]楊存健，王炳輝.城市地下管線探測(cè)技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（26）：13～14.

P631

A

2095-2066（2016）31-0110-02

2016-10-22

周文武（1982-），男，工程師，本科，主要從事地質(zhì)測(cè)繪工作。