上下重疊、大埋深地下管線探測技術(shù)及方法的應(yīng)用研究

吳 飛，楊小龍

（江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西 九江 332000）

通過對以往工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在常規(guī)物探方法的基礎(chǔ)，加強(qiáng)探測信號，信號追蹤、推斷，基本解決掌握了上下重疊、大埋深地下管線探測技術(shù)及方法[1]。

1 基本技術(shù)原理

地下管線探測工作區(qū)主要位于城區(qū)，局部地段交通繁忙，隨機(jī)干擾大，而且地下管線多分布于瀝青、水泥路面及路兩邊的人行道方磚路面下，管線埋設(shè)復(fù)雜，埋深變化較大，管線分布密集；工作區(qū)內(nèi)地形起伏，地下介質(zhì)電性不均勻且變化大，地電條件復(fù)雜。給管線探查帶來一定難度。只有應(yīng)采用多種探測方法相結(jié)合，以期達(dá)到預(yù)期效果。本次研究主要是根據(jù)已知項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用，選擇已知管線埋設(shè)情況的工作區(qū)域，對不同埋設(shè)的疑難管線，采用不同探測方法進(jìn)行探查，并對探測結(jié)果進(jìn)行對比研究，得出不同情況下最佳的探測技術(shù)和方法。

2 疑難地下管線特征分析

根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)情況分析，復(fù)雜疑難地下管線特征如下：①施工現(xiàn)場管線種類較多、部分地段管線埋設(shè)密度較大、管線埋設(shè)深度變化大，且有重疊、交叉和平行管線存在。②一些主要交通干道的車輛對施工干擾較大。③管線周圍介質(zhì)變化較大，地電條件較復(fù)雜。④工作區(qū)管線材質(zhì)種類較多，主要有鑄鐵管、鋼管、水泥管、PVC管、PE管等。本次主要是研究上下重疊、大埋深管線的探測技術(shù)與方法。

3 上下重疊管線探測技術(shù)及方法應(yīng)用

3.1 基本原理與具體做法

上下重疊管線有多種情況，按其材質(zhì)電性可分為金屬管線重疊、金屬與非金屬管線重疊、非金屬管線重疊。重疊管線的探測是管線探測中的難點(diǎn)之一，單一方法探查很難達(dá)到目的，必須采用綜合物探方法技術(shù)進(jìn)行探測。

（1）金屬管線重疊：在使用電磁法探測時(shí)，由于重疊管線二次場相互疊加，對其只能精確定位，而在定深上誤差較大，但重疊管線總有分開的地方，可在其分開處分別定深，來推知重疊處管線的深度；具體做法：首先通過電磁法定位，再追索上下重疊管線，尋找分開的地方，利用電磁法，通過分開處分別定深，以此來推測重疊處的埋深，因?yàn)橐话銇碚f，埋設(shè)距離不遠(yuǎn)時(shí)，同種管線埋深變化不大。

（2）金屬與非金屬管線重疊：由于金屬管線和非金屬管線的電性差異，可用電磁法對金屬管線進(jìn)行定位、定深；具體做法：通過電磁法首先確定金屬管線的定位、定深，然后通過探地雷達(dá)的方法確定非金屬管線的定位、定深。

（3）非金屬管線重疊：使用電磁法很難解決，可采用磁法、電磁波法（探地雷達(dá)）、聲波法等進(jìn)行探測。具體做法：首先通過電磁波法測量疊加的二次場定位，再追索上下重疊管線，尋找分開的地方，利用電磁波法，通過分開處分別定深，以此來推測重疊處的埋深。因?yàn)橐话銇碚f，埋設(shè)距離不遠(yuǎn)時(shí)，同種管線埋深變化不大。

3.2 上下重疊管線探測方法的應(yīng)用實(shí)例

如圖1是某處電力管線、通訊管線為同種材質(zhì)上下重疊管線。首先我們在1號、2號探測位置進(jìn)行探測，確定重疊管線的平面位置，再通過追索，確定兩條管線分開位置，既是3號探測位置，通過3號位置，分別確定電力管線和通訊管線的埋深，然后反推1號和2號位置的管線埋深。根據(jù)推測的深度，進(jìn)行了開挖驗(yàn)證，基本在誤差允許的范圍內(nèi)。

圖1 上下重疊管線探測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例圖

3.3 上下重疊管線探測技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

①相同、相類似材質(zhì)或者物性參數(shù)相近的管線重疊：首先使用電磁法、電磁波法等方法進(jìn)行探測，由于重疊管線二次場相互疊加，能精確定位，無法進(jìn)行定深，但重疊管線總有分開的地方，可在其分開處分別定深，來推知重疊處管線的深度；②物性差異較大的管線重疊：我們可以利用物性差異，選用不同探測方法進(jìn)行探測，并利用方法①進(jìn)行檢查確認(rèn)。例如金屬管線和非金屬管線的電性差異，首先可用電磁法對金屬管線進(jìn)行定位、定深。

4 大埋深管線探測技術(shù)及方法應(yīng)用

4.1 基本原理與具體做法

目前大埋深的管線從材質(zhì)上主要分為兩大類，金屬管線與非金屬管線。但是目前對于大埋深非金屬管線物探探測技術(shù)不是很成熟，探測效果不佳，所以本次主要總結(jié)引進(jìn)、消化吸收大埋深金屬管線的探測。由于管線探測儀探測深度通常為3.0m～4.0m，在無出露點(diǎn)的情況下，采用常規(guī)感應(yīng)法探測很難滿足要求。為探測此類管道，必須通過不同方法加大信號強(qiáng)度，采用特殊的信號施加方式：

（1）擴(kuò)大探測范圍，找到管線出露點(diǎn)，采用直接法施加信號，并加大發(fā)射機(jī)輸出功率。具體做法：進(jìn)行金屬管線探測時(shí)，發(fā)射機(jī)與金屬管線直接相連，對管線直接施加信號，加大發(fā)射機(jī)輸出功率，通過這樣的方法能明顯提高探測的有效信號，以此達(dá)到提高探測深度的目的。

（2）在沒有出露點(diǎn)的情況下，盡可能在埋深淺處施加感應(yīng)信號，以增大管線感應(yīng)電流，提高接收信號強(qiáng)度，提高信噪比。具體做法：對埋設(shè)的金屬管線進(jìn)行追蹤，對信號進(jìn)行對比，然后盡可能選擇在埋深淺處施加感應(yīng)信號，以此提高探測目標(biāo)的有效信號，達(dá)到探測的目的。

（3）利用長金屬導(dǎo)線采用雙端連接的方法施加信號，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管道自成一電流回路，提高管線的電流強(qiáng)度，達(dá)到探測深埋管線的目的。具體做法：尋找到大埋深管線相近的兩個(gè)或者以上的出露點(diǎn)，鋪設(shè)長金屬導(dǎo)線，將兩個(gè)出露點(diǎn)連接起來，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管線自成一格電流回路，然后施加信號，這樣能大大提高目標(biāo)的有效信號，自然就能到達(dá)探測的目的。

4.2 大埋深管線探測方法的應(yīng)用實(shí)例

（1）為解決一條大埋深的通訊管線TX0102探測點(diǎn)的定位和定深問題，如圖2，我們可以從采用已知到未知的辦法，通過在最近出露點(diǎn)TX0101上桿處，直接施加信號，以此提高整條管線的信號強(qiáng)度，然后通過常規(guī)電磁法，追索出TX0101的平面位置和埋深。通過開挖驗(yàn)證，TX0101的物探位置誤差完全滿足規(guī)范要求。

圖2 大埋深管線探測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例圖（1）

（2）當(dāng)大埋深管線距離較長，通過單個(gè)出露點(diǎn)直接施加信號還是無法到達(dá)探測目的時(shí)候，我們可以利用長金屬導(dǎo)線采用雙端連接的方法施加信號，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管道自成一電流回路，提高管線的電流強(qiáng)度，達(dá)到探測深埋管線的目的，如圖3。我們利用長金屬導(dǎo)線將一條深埋的通訊出露的TX015與TX0152兩點(diǎn)相連，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管道自成一電流回路，這樣的施加方式，大大提高了目標(biāo)體的信號強(qiáng)度，可以達(dá)到了定位、定深的目的。

圖3 大埋深管線探測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例圖（2）

4.3 大埋深管線探測技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

①對于埋深管線探測，需要擴(kuò)大探測范圍，找到管線出露點(diǎn)，采用直接法施加信號，并加大發(fā)射機(jī)輸出功率。②在沒有出露點(diǎn)的情況下，盡可能在埋深淺處施加感應(yīng)信號，以增大管線感應(yīng)電流，提高接收信號強(qiáng)度，提高信噪比。③利用長金屬導(dǎo)線采用雙端連接的方法施加信號，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管道自成一電流回路，提高管線的電流強(qiáng)度，達(dá)到探測深埋管線的目的。

5 總結(jié)

本次研究工作主要是利用各類地下管線與周圍介質(zhì)存在一種或幾種明顯的物性差異，根據(jù)物性差異、各管線的特征投入相應(yīng)的物探探測方法，通過方法組合，相互佐證，基本可以取得良好的探測效果。通過本次研究可以得以下經(jīng)驗(yàn)及方法總結(jié)。①根據(jù)重疊管線物性差異不同，選擇不同的方法。相同、相類似材質(zhì)或者物性參數(shù)相近的管線重疊：首先使用電磁法、電磁波法等方法進(jìn)行探測，由于重疊管線二次場相互疊加，能精確定位，無法進(jìn)行定深，但重疊管線總有分開的地方，可在其分開處分別定深，來推知重疊處管線的深度；物性差異較大的管線重疊：我們可以利用物性差異，選用不同探測方法進(jìn)行探測。例如金屬管線和非金屬管線的電性差異，首先可用電磁法對金屬管線進(jìn)行定位、定深，再通過探地雷達(dá)進(jìn)行探測，排查已知金屬管線干擾，推斷出非金屬管線的深度。②對于埋深管線探測，主要通過增加有效信號來達(dá)到探測的目的，需要擴(kuò)大探測范圍，找到管線出露點(diǎn)，采用直接法施加信號，并加大發(fā)射機(jī)輸出功率。在沒有出露點(diǎn)的情況下，盡可能在埋深淺處施加感應(yīng)信號，以增大管線感應(yīng)電流，提高接收信號強(qiáng)度，提高信噪比。本次研究主要是通過改造管線探測儀的發(fā)射機(jī)，利用長金屬導(dǎo)線采用雙端連接的方法施加信號，使發(fā)射機(jī)、長導(dǎo)線與管道自成一電流回路，提高管線的電流強(qiáng)度，達(dá)到探測深埋管線的目的。利用長金屬導(dǎo)線形成一個(gè)電流回路可以明顯提高探測目標(biāo)體的有效信號強(qiáng)度，基本能解決我們目前遇見的大埋深（5m～8m）金屬管線探測問題。