不同地下管線探測方法在實例中的應(yīng)用

郭小童

海南有色工程勘察設(shè)計院 海南?？?570000

當(dāng)前地下管網(wǎng)系統(tǒng)錯綜復(fù)雜、種類繁多、材質(zhì)及埋設(shè)方式各異，加上管線數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不全和施工不規(guī)范等因素，都給地下管線探測工作增加了諸多麻煩和挑戰(zhàn)。當(dāng)下，各部門對地下管線探測的技術(shù)要求不斷增多，如何在現(xiàn)有探測設(shè)備和探測方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實地條件，提高地下管線探測效率和探測精度，正是本文的出發(fā)點。

1 探測區(qū)域概況

項目地點位于陵水縣椰林鎮(zhèn)某路段，測區(qū)長1km 寬20m，內(nèi)有一現(xiàn)狀水泥道路，長1km，寬約8m，經(jīng)現(xiàn)場初步勘察，共有雨水、污水、給水、電力、通訊及燃?xì)? 種管線各1km，除去路寬，左右各6m 為路邊線至兩邊房屋滴水檐的距離，內(nèi)有硬化地、草地、空地等地類，地下管線情況未知?，F(xiàn)對該路段進(jìn)行綜合整治，需探明地下管線埋深、位置、走向、材質(zhì)、管徑、流向等信息[1]。

現(xiàn)場初步勘察情況：雨污水檢查井和雨水篦子分列道路兩側(cè)，相鄰兩檢查井之間間隔25-30m，部分檢查井因車輛長期碾壓導(dǎo)致變形，且存在檢查井井蓋標(biāo)識與實際用途不符的情況；通訊管線中，移動、聯(lián)通、電信檢查井交錯并行，且中間參雜弱電管線，雜亂無章，同樣存在檢查井井蓋標(biāo)識與實際用途不符的情況，道路邊線往外2m 處，每隔50m 設(shè)有一個戰(zhàn)備光纜標(biāo)，未發(fā)現(xiàn)有檢查井；道路右側(cè)有一電力井溝，每隔30m 左右鋪設(shè)3 個20cm 厚的水泥蓋板，據(jù)電網(wǎng)公司工作人員介紹，是一條35kV 的高壓管線；道路左側(cè)有燃?xì)夤艿赖貥?biāo)，僅發(fā)現(xiàn)一個檢查井；給水檢查井在1km 路線中僅分布有6 個，要探明走向及埋深情況，難度很大。

2 探測方法與應(yīng)用

2.1 雨污水管線

雨污水管線探測多屬于明顯管線點的探測，位于檢查井下，開蓋后管線材質(zhì)、走向、流向等信息一目了然，無需用到管線探測儀，檢查井距離分布均勻，方向明確，也無需用到地質(zhì)雷達(dá)，只需結(jié)合帶標(biāo)尺的花桿、鋼尺或測距儀測量管底內(nèi)徑埋深及管徑，并探明其分支情況，是雨水管線的，要探明與雨水篦子的連接情況（個別測區(qū)存在雨污合流的情況，故不能單純的通過雨水篦子和井蓋標(biāo)識來判斷雨污管線），同樣要測量管徑和埋深。在該測區(qū)，污水管線的分支由各個居民樓接出，屬于隱蔽管線點，其連接的方位角度不易查明，但應(yīng)盡量判斷準(zhǔn)確。

雨污水管線的探測，開蓋工具的選擇是重點，如該測區(qū)中因車輛長期碾壓導(dǎo)致變形的井蓋，使用鉤子、鋤頭等常規(guī)工具無法奏效，可以采用千斤頂與鐵棍做杠桿配合大榔頭敲擊的方法，或是購買網(wǎng)紅神器井蓋起拔器、甚至可能還需要用上較大一些的工具，如輕便型井蓋液壓開蓋器。開蓋工具各有千秋，應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境優(yōu)選，這里不一一贅述[2]。

2.2 電力管線

電力管線分高壓和低壓，材質(zhì)為銅或鋼芯鋁絞線，可采用最常規(guī)的電磁法探測。該測區(qū)管線探測使用的是美國里奇地下管線探測儀（RIDGID），其主要原理是采用電磁法探測地下管線，即利用管線內(nèi)部產(chǎn)生的電流在周邊空間產(chǎn)生頻率一致的交變類電磁場，然后通過管線探測儀對電磁場進(jìn)行觀測。電磁法根據(jù)工作方式不同，分為被動源法和主動源法，簡單來說，就是是否使用發(fā)射器主動為目標(biāo)管線通電通磁從而產(chǎn)生電磁場的區(qū)別。因電力管線會自動在其內(nèi)部系統(tǒng)中產(chǎn)生電流，所以探測高壓管線應(yīng)采用最直接簡單的被動源法，即無需借助發(fā)射器，直接使用探測儀（接收機(jī)）進(jìn)行探測，根據(jù)擬探管線與其埋設(shè)環(huán)境的電性差異越大則探測效果越好的特性，在高壓管線探測時，接收信號更為穩(wěn)定強烈，特別是沒有通訊或其他電力管線干擾的情況下。

由于低壓管線信號較弱，又與通訊管線并行，干擾較大（如圖1 所示，接收到的信號偏離箭頭指向較大），需采用主動源法中的夾鉗法，將特制的環(huán)形夾鉗套在目標(biāo)金屬管線上，夾鉗另一端連通發(fā)射器（如圖2 所示），開啟發(fā)射器，將發(fā)射器頻率和探測儀頻率調(diào)成一致，里奇探測儀提供1Hz、8Hz、33Hz、128Hz 等多種頻率，因周邊環(huán)境和電力不同使用功能等因素，需調(diào)整頻率直至探測信號穩(wěn)定清晰，經(jīng)多次實地驗證，33Hz 為普遍適用頻率。其工作原理是通過夾鉗產(chǎn)生的諧變磁場直接耦合到目標(biāo)管線上，使其產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后用探測儀接收目標(biāo)管線感應(yīng)電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場[3]。在實地操作中，為避免信號干擾或減弱影響探測精度，探測儀宜在發(fā)射器30m 半徑以外200m 半徑以內(nèi)實施探測。

圖1 信號干擾示意圖

2.3 通訊管線

通訊管線材質(zhì)為銅或光纖，類似電力管線，可在內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生電流，均可使用被動源法。該測區(qū)通訊管線中包含移動、聯(lián)通、電信，以及沒有檢查井的戰(zhàn)備光纜，由于多條通訊和弱電管線參雜，信號互相干擾，加上井蓋標(biāo)識有誤，使用被動源法無法準(zhǔn)確區(qū)分移動聯(lián)通電信管線走向，這里同樣要采用夾鉗法逐條追蹤。使用夾鉗法的首要條件是有裸露可見的管線部分如檢查井，所以此法并不適用于只有地面標(biāo)志的地下戰(zhàn)備光纜。

主動源法中的感應(yīng)法，是通過發(fā)射器發(fā)射諧變電磁場，使目標(biāo)金屬管線產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁場的方法。此方法無需與目標(biāo)管線有接觸，只需將發(fā)射器垂直放置于目標(biāo)管線路線上，即相鄰地面標(biāo)志的連線，放置位置應(yīng)盡量準(zhǔn)確，探測儀和發(fā)射器的距離要求同夾鉗法。

圖2 夾鉗法示意圖

圖3 直接法示意圖

2.4 給水管線

給水管線材質(zhì)多為鑄鐵、PVC 或PE，該區(qū)域中，主管為鑄鐵管，支線為PVC 管。鑄鐵材料不適用被動源法，首先嘗試了感應(yīng)法，但由于檢查井間距過大，發(fā)射器位置無法準(zhǔn)確放置，加上附近通訊電力管線的干擾，導(dǎo)致管線的探測出現(xiàn)了偏差，信號跟蹤一段距離后與通訊管線交匯，但打開檢查井并無發(fā)現(xiàn)給水管線，根據(jù)前后埋深判斷，確定信號受到了干擾。最后采用了主動源法中的直接法，即直接給金屬管線施加電流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場，再利用接收機(jī)接收的方法。需將鋼釬打入附近土層至少10cm 以下，發(fā)射器放置在檢查井附近，一端夾子夾住鋼釬，另一端夾子吸附在沿著給水走向的鑄鐵上，發(fā)射器通電后即可產(chǎn)生電流（如圖3 所示）。此法同樣提供了多種探測頻率，需逐一調(diào)試，直至信號最佳。

PVC 管及PE 管，一種合成塑料材質(zhì)，管線內(nèi)部無法自動產(chǎn)生電流，也無法主動施加電流，故不適用電磁法。目前，針對此類非金屬管線，并沒有特別有效的探測方法，地質(zhì)雷達(dá)雖然具備非金屬探測功能，但在該區(qū)域測試中，由于土層電阻率過低，發(fā)射信號到達(dá)一定深度后電磁波衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致反射信號微弱無法辨別，故也不適用。該區(qū)域中PVC 管為通向居民樓的支線，大致方向能夠確定，且現(xiàn)狀道路與房屋之間是裸露的土層或草地，符合開挖條件。而單純的開挖法耗時高，效率低。采用開挖和釬探相結(jié)合的方法，效率相對高很多。先對地表以下30cm 的土層進(jìn)行開挖，此區(qū)域開挖相對容易，然后視具體情況決定是否繼續(xù)開挖，當(dāng)管線走向判斷沒有足夠把握時，應(yīng)加大開挖面，便于后面釬探工作開展。如開挖進(jìn)度明顯下降，則轉(zhuǎn)為釬探，即將一根鋼釬偏細(xì)的一端緩慢打入土層，底端不能太過尖銳，否則容易鑿穿造成泄露。通過打入過程中感受手部的震動來判斷鋼釬是否觸及管線外部，如到達(dá)參考深度還無法感知，則更換點位繼續(xù)試探，直至找到為止。

2.5 燃?xì)夤芫€

燃?xì)夤芫€材質(zhì)為鋼管及復(fù)合材料，該區(qū)域中材質(zhì)為鋼管，管徑30cm，由于易燃易爆的體質(zhì)，禁止使用直接法探測，受管徑大小限制，夾鉗法也無法使用，而直接使用被動法易受附近管線干擾，一般采用感應(yīng)法較為穩(wěn)妥。如果是復(fù)合材料，且未在管底安置金屬示蹤線，又是在硬化面下，則只能采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行探測。

2.6 不明情況的管線探測

路面以外邊界以內(nèi)的區(qū)域，應(yīng)采用盲探的方法進(jìn)行探測，盲探多使用被動源法，如有特殊要求，可結(jié)合發(fā)射器進(jìn)行探測。

3 結(jié)語

地下管線探測重點無外乎探測精度的控制，探的出還要探的準(zhǔn)，這就要求各個環(huán)節(jié)都要嚴(yán)謹(jǐn)。探測儀在開始作業(yè)前，應(yīng)先對明顯管線點進(jìn)行探測，將探測深度與其他方法測得的深度進(jìn)行比較，對探測深度誤差進(jìn)行常數(shù)改正，以提高探測精度。探測工藝方法要結(jié)合實地選擇，必要時還應(yīng)逐一進(jìn)行測試[4]。

綜上所述，電磁法在電力、通訊、給水及燃?xì)獾榷喾N管線探測中均可應(yīng)用，其探測方法直接，精度穩(wěn)定可靠，適用范圍廣。需要注意的是，直接法要求探測目標(biāo)附近有裸露地表，方可形成回路產(chǎn)生電流；夾鉗法受環(huán)形夾鉗半徑限制，一般要求目標(biāo)管線管徑不超過15cm，但大部分情況下適用，只需注意避開探測儀與發(fā)射器相互干擾的區(qū)域；感應(yīng)法簡單適用，缺點是信號弱且精度低。地質(zhì)雷達(dá)雖然是目前非金屬管線行之有效的探測方法，但成本昂貴，且易受土層及周邊環(huán)境影響，性價比不高。開挖和釬探技術(shù)水平較低，僅適用于后期精度驗證，不建議推廣[5]。