淺析物探技術(shù)在管線探測中的應(yīng)用

王慧敏 張亮亮

摘要：城市地下管線日益復雜，探明管線難度巨大，物探技術(shù)可以在管線探測中發(fā)揮重要作用。根據(jù)物探應(yīng)用條件，對不同類型管線物探方法進行分析，進而提高管線探測精準度。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù);管線探測;方法;精準度

1.引言

當前城市地下管網(wǎng)復雜，電力、通訊、燃氣、廣播電視、熱力、雨水、污水、自來水等管道縱橫交錯，且管線的類別、材料、施工方式等也不斷更新變化，管線探測工作難度越來越大，運用地球物理原理和相應(yīng)儀器設(shè)備，根據(jù)地下管線的類型及其地球物理探查條件，對不同類型管線采用相應(yīng)的物探方法，進而探明地下管線信息。

2.管線探測原理和方法

城市地下管線探測主要是根據(jù)任務(wù)要求、探測對象和探測區(qū)域的地球物理條件，通過方法試驗來選擇確定。常用物探技術(shù)方法主要有：直流電法、地震波法、頻率域電磁法、電磁感應(yīng)法、探地雷達法、紅外輻射法等。其中頻率域電磁法和電磁波（探地雷達）法是主要技術(shù)方法。在探測金屬管線和非金屬管線時，不同的探測方法對管線的探測效果存在一定的差異。管線材質(zhì)主要可細分為：一是以鑄鐵、鋼材、銅、鋁質(zhì)組合而成的金屬類管線，這類管線主要應(yīng)用于給排水、供熱、燃氣輸送及壓力雨水管線等;二是直接由陶瓷、水泥、塑料等材質(zhì)組合而成的非金屬管線，部分管線埋設(shè)時加埋示蹤線，這類管線主要有重力流污水管線、燃氣管線及PVC材質(zhì)給水管線、排水管線及工業(yè)非金屬用管等;三是攜帶金屬骨架的管線，包含銅鋁材質(zhì)，外層大都是塑料，主要應(yīng)用于電力電纜和電信通訊等。

2.1直流電法

直流電法在管線探測中主要使用高密度電阻率法和充電法，主要利用管線與周圍土體電磁學性質(zhì)和電化學特性的差異來探測金屬和非金屬管道。高密度電阻率法主要用于尋找地下暗渠等管徑較大的管道。充電法是將發(fā)射機發(fā)射信號一端與金屬管線相連，另一端接地或與金屬管線的另一端相連，發(fā)射機對管線通電，再用探測儀接收機接對管線產(chǎn)生的電磁信號進行搜索，從而實現(xiàn)管線的精確定位。該方法主要適用于鑄鐵、鋼材、銅、鋁質(zhì)組合而成的金屬類管線（電纜和燃氣管線除外）。

2.2地震波法

地震波法主要利用人工震源產(chǎn)生彈性振動在地下巖土層中傳播形成彈性波（地震波），彈性波遇到不同彈性介質(zhì)的分界面時產(chǎn)生反射波和折射波，根據(jù)波速的差異來探測地下管線。該方法主要適用混凝土材質(zhì)、塑料材質(zhì)大管徑管線。

2.3電磁感應(yīng)法

這種探測方法主要是通過天然的電磁場或者是人T的電磁場源來激發(fā)管線（見圖1），使地下管線產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電磁場，可借助相關(guān)物探儀器來對其分布的特征進行探測，并以此探明管線的位置。這種方法適用于鑄鐵、鋼材、銅、鋁質(zhì)組合而成的金屬類且埋深較淺的金屬管道。

2.4夾鉗法

當發(fā)射器發(fā)出交流信號時，通過管線探測儀配備的夾鉗內(nèi)的磁環(huán)形成的磁場耦合到管線上，使管線產(chǎn)生感應(yīng)電流，以此探測到目標管線。此方法操作簡單，信號不容易被干擾，對有出露點的小直徑金屬探查效果較好。該方法適用于探測電力電纜或通信管線。

2.5探地雷達法

探地雷達法的基本原理是利用管線與介質(zhì)的介電性、導電性及導磁性差異，發(fā)射源發(fā)出高頻電磁波向地面下方穿透，當電磁波遇到介電系數(shù)不同的介質(zhì)時會產(chǎn)生反射電磁波，再由接收天線接收反射回來的電磁波，獲得地下管線的雷達波圖像，進而確定管線的位置、管徑及埋深。此方法對金屬、非金屬管線均有較好的探測效果，缺點是當管徑較小且埋深較深時，信號較難分辨。圖2為廣州某道路管線探測雷達圖譜，探測平面位置X=13m，深度2m，發(fā)現(xiàn)3條較大的管線，結(jié)果表明，探測精度滿足要求，該方法能很好地在非金屬管線探測中應(yīng)用。

2.6示蹤法

示蹤法是在探測的管道內(nèi)放人示蹤探頭或?qū)Ь€，再用接收機在地面接收探頭或?qū)Ь€的電磁信號，以此確定地下非金屬管線走向和埋深。此方法主要應(yīng)用于有外露口的非金屬管線如地下暗渠、堿管、塑料管線及管溝等。

2.7紅外輻射測溫法

溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。探測設(shè)備主要為紅外輻射溫度計及紅外掃描儀。此方法常用于熱力及自來水泄露檢測。

2.8井下管線攝影測量儀（管道機器人）

地下管線如果埋深過深，一般儀器很難探測。在井下通風條件較差、空間狹小等探測條件較差的管道人員進入探測時可能會受到管道內(nèi)有毒有害氣體或液體損傷，對于這類管線，可以運用管道機器人對管線進行拍攝和測量，對管道的方向、規(guī)格、埋深、材質(zhì)、分支和泄露點等進行實時成像并發(fā)回地面。此方法可以保證人員安全，高效、全方位進行管線探測。

3.管線探測的難點

對兩條或多條并行管線、垂直管線及縱橫交錯管線探測時，由于相鄰管線信號重疊，相互干擾，從而造成探測誤差。如能找到出露點、檢修井，金屬管線可使用充電法、夾鉗法和感應(yīng)法;非金屬管線使用探地雷達法進行探測;積極收集相關(guān)資料并咨詢相應(yīng)權(quán)屬部門，也應(yīng)注意收集資料的可靠性，必要時可部分現(xiàn)場開挖及釬探來探明地下管線。

4.管線探測技術(shù)及儀器

目前管線探測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，儀器設(shè)備也相對先進。隨著科技的不斷進步，物探技術(shù)也將會逐步提高精度和靈敏度;隨著材料和加工工藝的進步，物探儀器設(shè)備也會在精度和分辨能力等方面得到很大的改善。相信不久的將來，物探和其他學科互相滲透與結(jié)合，不斷完善和發(fā)展，物探技術(shù)和設(shè)備將實現(xiàn)高分辨率、多參數(shù)探測管線的目標，管線成果也會更加翔實可靠。

5.結(jié)論

綜上所述，城市地下管線敷設(shè)具有隱蔽性，而且不同場地的管線材料、施工工藝及場地地球物理條件等也千差萬別。所以，技術(shù)人員需要根據(jù)現(xiàn)場情況綜合分析，采用合適的物探方法來提高管線探測效率。

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