綜合物探技術(shù)在地下管線(xiàn)探測(cè)中的應(yīng)用

王慎利 尹紀(jì)超

山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司 山東濟(jì)南 250101

地下管線(xiàn)是城市中的配套設(shè)施，是輔助城市可以更好、更安全、更高效運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)施。隨著城市的擴(kuò)容速度越來(lái)越快，一些地下管線(xiàn)敷設(shè)的也越來(lái)越復(fù)雜，而管線(xiàn)的復(fù)雜致使其探查、修檢等工作也加重了不少的負(fù)擔(dān)。特別是一些非開(kāi)挖技術(shù)大量使用，導(dǎo)致管線(xiàn)埋深普遍較大、而管線(xiàn)標(biāo)高的波動(dòng)也變得非常劇烈，使探測(cè)精度難度大大增加。為了保證地下管線(xiàn)的安全，就必須使用綜合性的物探技術(shù)，這樣才能獲取更多精確資料，為后續(xù)的工作提供強(qiáng)力支持。

1 地下管線(xiàn)的類(lèi)型與探測(cè)特點(diǎn)

地下管線(xiàn)的類(lèi)型主要包括以下幾種：供水、燃?xì)?、電力、通信、工業(yè)等管線(xiàn)和其他配套設(shè)施，這些地下管線(xiàn)保障著城市正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。地下管線(xiàn)按照物理性質(zhì)可以分為三種：（1）金屬材料管線(xiàn)，如鋼、鐵等材料制成的金屬管線(xiàn)設(shè)施；（2）電纜設(shè)備，由銅、鋁制成的電纜設(shè)備；（3）由陶瓷等材料制成的非金屬管線(xiàn)，如工業(yè)管道等。地下管線(xiàn)探測(cè)的難點(diǎn)：（1）環(huán)境的問(wèn)題，通常情況下，管線(xiàn)都被埋設(shè)在地下，所以其環(huán)境是復(fù)雜的。特別是在繁華的街道、工廠(chǎng)等復(fù)雜環(huán)境下，這些地區(qū)的探測(cè)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的復(fù)雜而增加探測(cè)難度，一些常規(guī)探測(cè)手段探測(cè)不出這些管線(xiàn)狀態(tài)。（2）種類(lèi)的問(wèn)題，現(xiàn)今的城市地下管線(xiàn)種類(lèi)繁多，各種鋪設(shè)方式、型號(hào)五花八門(mén)，甚至有的還會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾的問(wèn)題，會(huì)增加探測(cè)難度[1]。（3）探測(cè)器的問(wèn)題，如果探測(cè)器不能符合探測(cè)需求，就完成不了相應(yīng)的探測(cè)，如沒(méi)有抗干擾能力等。

2 幾種常用的物探方法

2.1 電磁法

這種方法的特點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度高，而這種方法簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)電磁的感應(yīng)來(lái)探測(cè)管線(xiàn)?；谶@種方法的特點(diǎn)，所以在探測(cè)金屬類(lèi)管線(xiàn)時(shí)常常用電磁法來(lái)探查管線(xiàn)。電磁法的基本原理是：利用金屬管道和電纜在一次電磁場(chǎng)的作用之下，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而在管線(xiàn)周?chē)涂梢援a(chǎn)生二次電磁場(chǎng)，我們可以通過(guò)二次電磁場(chǎng)給定的信號(hào)強(qiáng)度與分布態(tài)勢(shì)來(lái)判定金屬管線(xiàn)的位置。雖然電磁法看起來(lái)比較強(qiáng)大好用，但是它并不能測(cè)試所有的金屬地下管線(xiàn)，只有管線(xiàn)長(zhǎng)度遠(yuǎn)超埋深時(shí)才可以使用，或者地下管線(xiàn)與周邊管線(xiàn)有著明顯的電性差異也可行[2]。

2.2 探地雷達(dá)法

在1904年一個(gè)德國(guó)人嘗試用電磁波信號(hào)探測(cè)地面金屬的物體，這便是探測(cè)雷達(dá)的雛形；而在1910 年，又有兩名德國(guó)人在一項(xiàng)專(zhuān)利中明確提出了雷達(dá)的概念，用埋設(shè)在一組鉆孔中的偶極天線(xiàn)可以探測(cè)地下相對(duì)高導(dǎo)電性的區(qū)域。隨著現(xiàn)代的電子技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越深入，人們對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步的加深，地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用范圍從低耗的介質(zhì)逐漸擴(kuò)大了自身的探索范圍。探地雷達(dá)是一種高端科技儀器，被大量使用在機(jī)場(chǎng)路面質(zhì)量檢測(cè)、隧道、地下管線(xiàn)等方面。這種方法可以利用一個(gè)，天線(xiàn)發(fā)射高頻、寬頻帶電磁波。地質(zhì)雷達(dá)的基本原理：電磁波的反射原理，也就是說(shuō)這種方法比電磁波更加有效；而組成的部分是發(fā)射結(jié)構(gòu)與接收結(jié)構(gòu)。該方法的工作流程：首先用發(fā)射部分發(fā)射電磁波穿透地下的介質(zhì)然后介質(zhì)給接收部分反饋相關(guān)數(shù)據(jù)。穿透的深度是由介質(zhì)中的介電常數(shù)和電導(dǎo)率決定，少數(shù)情況下也可以使用透射，如層析成像等。常見(jiàn)的介質(zhì)有水、空氣、雪、石灰?guī)r等，探地雷達(dá)有一個(gè)非常明顯的缺陷，就是雷達(dá)使用的電磁波主要是在非理想介質(zhì)中傳播，所以該電磁波的傳播速度會(huì)衰弱的非常快。要想知道雷達(dá)方法是否可以用于廣泛的地質(zhì)環(huán)境中，就需要了解環(huán)境的電特性，而決定電特性的重要因素之一就是水。在開(kāi)始使用天線(xiàn)時(shí)，需要注意如果是RTA 天線(xiàn)，收發(fā)天線(xiàn)需要順向排列，對(duì)于非常淺的淺層物質(zhì)無(wú)法進(jìn)行探測(cè)。

2.3 磁梯度法

前兩種方法，電磁法、探地雷達(dá)法這些都是針對(duì)于埋深較淺的管線(xiàn)而使用的方法，磁梯度法是針對(duì)埋設(shè)很深的管線(xiàn)常用的探查方法。磁梯度法是指用鉆孔的方法把磁力梯度儀器下放到鉆孔內(nèi)部。在實(shí)際的觀(guān)測(cè)中，我們通?？梢允褂锰荻戎祦?lái)反應(yīng)曲線(xiàn)的變化情況。通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，我們可以發(fā)現(xiàn)地下是否有金屬物體，這樣我們也就可以確定管線(xiàn)的位置。磁梯度法的原理：我們可以認(rèn)為地球磁場(chǎng)，是一個(gè)在地球中心的物體，并且還是一個(gè)與地球自轉(zhuǎn)軸斜交的磁偶極子。但是在地球上，到處都有磁場(chǎng)，并且還會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化。在探查大埋深管道金屬管道時(shí)，這些管道都是一些強(qiáng)鐵磁性物質(zhì)，所以在周?chē)加幸恍┐艌?chǎng)存在。通過(guò)使用磁梯度法，我們發(fā)現(xiàn)在接近金屬管道的鉆孔內(nèi)，梯度值隨深度會(huì)有異常劇烈的變化。磁梯度法的探測(cè)流程：（1）確定管道大體位置：方法是根據(jù)已有的管道資料劃分管道的大致走向，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)記；（2）布置探測(cè)斷面：在確認(rèn)好位置后，根據(jù)已有資料、垂直管道的走向來(lái)確認(rèn)探測(cè)斷面；（3）鉆孔：按照一定的規(guī)則布置鉆孔，然后開(kāi)始下套管，把空心的PVC 管下放在鉆孔中，管徑需要能夠讓磁梯度儀器順利進(jìn)出，并在接頭處安裝無(wú)磁性的螺絲進(jìn)行固定，從而避免探查受到干擾；（4）磁梯度探查：在下完套管時(shí)，需要把探頭放入PVC 管中，然后按照一定的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始探查工作，然后將取得數(shù)據(jù)繪制成曲線(xiàn)圖，這樣就能更加簡(jiǎn)便的分辨管道的埋深等信息；（5）孔位與孔口標(biāo)高的測(cè)量：當(dāng)所有的探查工作結(jié)束就可以進(jìn)行孔位和孔口標(biāo)高的測(cè)量了。在使用完該方法后，還可以使用觸探法進(jìn)行二次探查，以便可以更加精確判定管線(xiàn)的具體情況。

3 結(jié)論

首先對(duì)地下管線(xiàn)的種類(lèi)，與探測(cè)的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后針對(duì)于物探技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。如今城市化的加快，使得城市的相關(guān)配套設(shè)施猛增，但這些配套設(shè)施的檢測(cè)、修繕問(wèn)題得不到很好的解決。所以面對(duì)現(xiàn)今的復(fù)雜環(huán)境，我們需要使用更加先進(jìn)的技術(shù)、更加有效的方法，來(lái)對(duì)地下管線(xiàn)進(jìn)行綜合性的管理，而要想實(shí)現(xiàn)綜合性的管理，就需要多種方法對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行積極的探查，只有探查到了全面的資料，我們才能依據(jù)這些資料，整理出相關(guān)的管線(xiàn)改善方案。