淺談地質(zhì)雷達(dá)在管線探測(cè)中的應(yīng)用

孫宇

【摘 要】隨著城市的發(fā)展，地下管線的建設(shè)好壞直接關(guān)系到城市建設(shè)的速度及市容形象，如何更好地建設(shè)地下管線，成為當(dāng)前城市建設(shè)的一項(xiàng)重要工作。現(xiàn)在管線探測(cè)中存在的難點(diǎn)主要是非金屬管線的探測(cè)，現(xiàn)在應(yīng)用比較多的就是地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，本文就地質(zhì)雷達(dá)在管線探測(cè)中的工作原理及不同管線的探測(cè)方法進(jìn)行闡述，并分析不同的探查方法的優(yōu)劣，以供管線建設(shè)工作者選擇。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達(dá) 工作原理 探測(cè)方法

1 地質(zhì)雷達(dá)的工作原理

探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，簡(jiǎn)稱GPR）是利用超高頻短脈沖電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)其路徑、電磁波強(qiáng)度與波形隨通過(guò)介質(zhì)的電性差異和幾何形態(tài)的不同而變化的特征，根據(jù)接收到地下介質(zhì)身射電磁波的旅行時(shí)間（雙程走時(shí)）、幅度與頻率資料來(lái)判斷管線的深度、位置和估算管線直徑的一種地球物理方法。當(dāng)所要探測(cè)的管線方向可以確定時(shí)，探測(cè)的路線應(yīng)該垂直要探測(cè)管線長(zhǎng)軸。沿測(cè)線發(fā)射和接收電磁波。如圖1，最終得到雷達(dá)探測(cè)實(shí)時(shí)剖面圖，地下管線反射波在實(shí)時(shí)剖面上形成拋物線態(tài)圖形。拋物線頂點(diǎn)橫向坐標(biāo)值是管線中心軸線測(cè)量起始點(diǎn)的水平距離，拋物線頂點(diǎn)豎向坐標(biāo)值為管線上表面距測(cè)量表面的深度值。

2 探查方法

（1）對(duì)想要探測(cè)的未知管線進(jìn)行探測(cè)時(shí)，應(yīng)該在測(cè)區(qū)附近首先應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)確定好坐標(biāo)，一般都是做測(cè)區(qū)控制網(wǎng)，手機(jī)控制點(diǎn)要做在固定的能夠永久保存的標(biāo)識(shí)點(diǎn)上，防止被破壞，沒(méi)有坐標(biāo)起算和檢核依據(jù)。測(cè)線根據(jù)實(shí)地管線分布情況而定，最好布設(shè)呈網(wǎng)狀，每條相鄰測(cè)線的間距根據(jù)測(cè)量的區(qū)域形狀和要求的成果精度決定，在符合精度的前提下盡量距離大。也有根據(jù)天線寬度決定的，一般的在1-2倍之間。對(duì)于大多數(shù)管線都不會(huì)出現(xiàn)遺漏。在顯示屏上要想判斷一條管線是不是連續(xù)的。要看拋物線與探測(cè)管線垂直的波形反應(yīng)，如果在同一方向上的相鄰測(cè)量上，反應(yīng)的波形相近或者絕大多數(shù)類似，說(shuō)明是一條連續(xù)管線。相反要是波形不同，或差異很大就說(shuō)明這地方有混凝土塊、箱形物體或者不是一條管線，或者是中間埋深變化或變化點(diǎn)。測(cè)區(qū)地下介子電性差異變化大，消除的方法也是做成網(wǎng)狀形式的。

（2）對(duì)管線深度和水平位置的探測(cè)：在雷達(dá)剖面顯示屏上可以直接讀取管線的深度探地雷達(dá)自帶的系統(tǒng)直接把時(shí)間域轉(zhuǎn)換成空間域。電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度是不一樣的，在確定管線深度之前，最好在測(cè)量區(qū)域內(nèi)找一條已知管線進(jìn)行傳播速度測(cè)試。探測(cè)管線的水平位置可由測(cè)量輪精確測(cè)得，最值得一提的是，探底雷達(dá)具有現(xiàn)場(chǎng)天線回來(lái)定位功能，當(dāng)探地雷達(dá)顯示出管線波形時(shí)，可將天線回拉，回來(lái)的方向要與探測(cè)管線方向垂直，顯示屏上天線的光標(biāo)會(huì)隨著天線的回拉在屏幕上移動(dòng)，由于天線回拉方向與管線垂直，所以光標(biāo)會(huì)隨著天線的移動(dòng)在拋物線上移動(dòng)，當(dāng)光標(biāo)到達(dá)拋物線頂點(diǎn)時(shí)，天線的位置就是探測(cè)管線的中心平面位置，左右多試幾次就能精準(zhǔn)的確定管線平面位置。

（3）探測(cè)管線管徑：一般的探地雷達(dá)在精度要求范圍內(nèi)很難確定探測(cè)管線的管徑，一般都是根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及開(kāi)井量測(cè)，一般都是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詢問(wèn)甲方或者現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖。要是經(jīng)驗(yàn)不足或者沒(méi)有開(kāi)井或者開(kāi)挖很難達(dá)到技術(shù)要求。但是加拿大pulse EKKO 100A探地雷達(dá)自帶的后處理軟件REFLEXW提供了一種通過(guò)擬合拋物線形狀大小的方法來(lái)判斷管線管徑的方法，我們?cè)诠芫€半徑的窗口內(nèi)輸入預(yù)判的探測(cè)管線半徑值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不同所花費(fèi)的時(shí)間不一樣，當(dāng)輸入的探測(cè)管線半徑值，所出現(xiàn)的擬合拋物線的形狀大小和探測(cè)出來(lái)的拋物線形狀大小完全吻合，說(shuō)明輸入的管線半徑就是探測(cè)的管線的半徑。這種方法是我們解決管線直徑的探測(cè)問(wèn)題的一種有效手段。

（4）探地雷達(dá)對(duì)非金屬管線的探測(cè)方法：非金屬管線探測(cè)儀主要由震蕩器（發(fā)射機(jī)）、探頭、放大器、震動(dòng)器、接收機(jī)、耳機(jī)等部分組成，一般適用于的管線是內(nèi)部流體為液態(tài)，并且?guī)毫Φ姆墙饘俟艿?，比如PVC材質(zhì)的給水管線，砼材質(zhì)的污水和雨水管線，PVC材質(zhì)的煤氣管線。主要是利用聲波原理，聲音在不同物質(zhì)中的傳播速度不同，特別是在有壓力的流動(dòng)液體內(nèi)，這樣就能確定探測(cè)管線的位置?；臼褂梅椒ㄊ牵赫鹗幤鳎òl(fā)射機(jī)）發(fā)出一定頻率的聲波信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)與管線相連接的震動(dòng)器傳輸?shù)焦芫€上，并沿埋于地下的管線向遠(yuǎn)端傳遞，同時(shí)該聲波信號(hào)也能傳送至地面。探頭在地面上捕捉該聲波信號(hào)并通過(guò)接收機(jī)將信號(hào)放大后輸出到顯示儀表和耳機(jī)，從而確定地下管線的位置。

（5）導(dǎo)向儀探測(cè)法：針對(duì)一些電力、通訊類空管管線、非開(kāi)挖管線，包括未使用的非開(kāi)挖燃?xì)?、自?lái)水、雨污水管線，可采用導(dǎo)向儀探測(cè)法定位、定深，其原理是利用放置金屬探頭在管內(nèi)，利用外力沿管內(nèi)慢慢移動(dòng)，通過(guò)地面導(dǎo)向管線儀（亦可采用RD8000型接收機(jī)）進(jìn)行信號(hào)接受，每移動(dòng)約5米距離進(jìn)行定位并測(cè)深。此種方法我單位在蘇州軌道交通管線探測(cè)施工中、福州市內(nèi)所有非開(kāi)挖管線探測(cè)的施工中，均獲得了較好的探測(cè)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了地質(zhì)雷達(dá)在管線探測(cè)中的工作原理及在管線探測(cè)中的探測(cè)方法，在非金屬及金屬管線探測(cè)中得到了很大的認(rèn)可，但是此技術(shù)還不是非常成熟，我希望在隨著科技力量的不斷發(fā)展，此技術(shù)能得到更好的更新及改進(jìn)，使管線探測(cè)越來(lái)越容易。

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