淺析如何提高地下管線探測精度

孫勇 賴東杰

摘要：文章從人的因素、物的因素、工作方法因素和環(huán)境因素四個方面詳細(xì)分析了影響地下管線探測精度的原因，針對這些原因提出了提高管線探測精度的解決辦法，以期為地下管線探測實施提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：地下管線探測;電磁感應(yīng)法;地質(zhì)雷達(dá)法

中圖分類號：P258文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-6903（2021）10-0009-03

0前言

廣義的地下管線探測是指通過一種或者多種探測方法、按照一定的步驟將地下管線的信息全面完整地再現(xiàn)出來的過程。實際上就是指采取合適的物探方法（如電磁法、電磁波法[1]、地質(zhì)雷達(dá)法[2]等），通過資料的收集整理、現(xiàn)場踏勘、儀器校驗及方法試驗、明顯管線點(diǎn)的調(diào)查及地下隱蔽管線點(diǎn)的探測、管線點(diǎn)測量、數(shù)據(jù)處理和成果編制等一整套工作方法及流程，將埋藏在地下的各種管道或者線纜/電纜的種類、特征點(diǎn)性質(zhì)、規(guī)格、材質(zhì)、位置、走向、埋深、空間坐標(biāo)等信息再現(xiàn)出來的過程，此過程的核心是對地下隱蔽管線點(diǎn)的探測。狹義的地下管線探測主要是指對地下隱蔽管線點(diǎn)的探測，在現(xiàn)階段更多地是指應(yīng)用電磁法對金屬管線地下隱蔽點(diǎn)進(jìn)行的探測。

1影響地下管線探測精度的若干因素

地下管線探測的核心是對隱蔽管線點(diǎn)的探測，本文分析和解決地下管線探測精度問題主要是針對隱蔽管線點(diǎn)，明顯點(diǎn)的調(diào)查精度問題不做具體分析。在了解如何提高隱蔽管線點(diǎn)探測精度前，我們首先應(yīng)先搞清楚影響隱蔽管線點(diǎn)的探測精度原因有哪些？通過多年管線探測工作經(jīng)驗的積累，分析造成管線探測精度不準(zhǔn)的原因關(guān)鍵是人和物，其次是工作方法的選擇，最后還有工作環(huán)境原因造成探測不準(zhǔn)。

（1）人員的因素。地下管線探測主要依靠現(xiàn)場技術(shù)人員來完成，探測成果精度高與低，成果質(zhì)量好與壞都直接關(guān)系到現(xiàn)場作業(yè)人員的技術(shù)能力，他們是影響管線探測成果質(zhì)量的主要因素，只有從事地下管線探測的技術(shù)人員都具備了其工作崗位所需要的工作技能，其探測成果質(zhì)量才有可能保障，提交的成果才能滿足工程質(zhì)量需求。

（2）設(shè)備的因素。這里的設(shè)備指的是投入工程項目

作者簡介：孫勇（1976—），男，江蘇揚(yáng)州人，大專，工程師，研究方向：市政排水。

所使用的各種物探儀器設(shè)備，這些設(shè)備應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場工作需要進(jìn)行選擇，儀器設(shè)備參數(shù)指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)程、規(guī)范的要求，儀器探測精度應(yīng)滿足項目精度要求。

（3）工作方法的因素。項目實施方案是指導(dǎo)管線探測工作的指導(dǎo)性文件，其內(nèi)容包括技術(shù)方法、作業(yè)流程、項目組織管理機(jī)構(gòu)、技術(shù)手段、項目進(jìn)度計劃和保障措施、質(zhì)量安全和環(huán)境保障措施等。方案正確與否是直接影響整個工程質(zhì)量控制能否順利實現(xiàn)的保證，如果項目實施方案不全面、選擇的工作技術(shù)方法不準(zhǔn)確、探查技術(shù)手段不合理和人員施工組織不力而導(dǎo)致拖延項目工期，直接影響整個工程的質(zhì)量。

（4）工作環(huán)境的因素。影響管線探測的環(huán)境因素主要包括地電因素（土壤介質(zhì)）、工作環(huán)境周邊是否存在金屬屏蔽、地面周邊的交通環(huán)境、空中電線/高壓線等電磁干擾等。

2提高地下管線探測精度的措施

2.1遵循管線探測四項基本原則[3]

2.1.1從已知到未知，再從未知到已知

由于探測信號為我們提供的是地下管線位置的間接證據(jù)，它需要和直接證據(jù)發(fā)生明確的因果關(guān)系才能夠作為判斷的依據(jù)來使用，這就需要我們從已知出發(fā)、根據(jù)已知和未知的關(guān)系對未知做出判斷。而當(dāng)我們得到一個探測信號的時候，也需要追索到已知來判斷它所代表管線的具體情況。

2.1.2從簡單到復(fù)雜

從復(fù)雜開始的探測往往交織著技術(shù)本身固有的局限性和模糊性以及探測信號的復(fù)雜性，常常會使探測變得無頭緒。而從簡單開始的探測則降低了模糊性和復(fù)雜性的干擾，使推理判斷變得簡單易行，同時也提高了判斷的準(zhǔn)確性。隨著探測由簡單向復(fù)雜的深入，復(fù)雜的問題也就迎刃而解了。

2.1.3優(yōu)先選擇簡單、快速、有效的方法

這是由技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)所決定的。因為不具備經(jīng)濟(jì)性的工作是無法長久持續(xù)下去的。

2.1.4通過方法試驗及信息綜合來解決探測疑難點(diǎn)

這是由技術(shù)的局限性和模糊性特點(diǎn)所決定的。由于地下管線探測方法往往都或多或少帶有局限性，探測的過程又帶有一定的模糊性，而探測疑難點(diǎn)往往或者具有信息復(fù)雜的特點(diǎn)、或者具有信息缺失的特點(diǎn)，多種情況的交織往往使得我們無法直接準(zhǔn)確判斷應(yīng)該采用那種方法最為有效。在這種情況下，進(jìn)行各種各樣的現(xiàn)場方法試驗和信息綜合就成了我們無奈之下的理想選擇。實際工作經(jīng)驗證明，通過現(xiàn)場方法試驗和信息綜合方法解決疑難點(diǎn)的原則是行之有效的。

2.2加強(qiáng)技術(shù)隊伍建設(shè)解決人的因素

應(yīng)用物探技術(shù)探測地下管線的基礎(chǔ)是對地下目標(biāo)管線上已存在的或人工激發(fā)的各種物理場（如電磁場）的探測與識別，由于眾多的干擾因素，接收機(jī)所接收到的電磁場的分布形態(tài)與地下管線理論電磁場相比往往發(fā)生岐變，或是地下非管線掩埋物產(chǎn)生與管線相類似的反射信號，導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。如何第一時間做出正確的判斷是管線探測質(zhì)量保證的關(guān)鍵，因此就要求操作員具有豐富的探測經(jīng)驗，掌握物探專業(yè)基礎(chǔ)知識，了解電磁場疊加工作原理等。要達(dá)到此要求除了需要操作員本身不斷努力，還要工作單位精心培養(yǎng)，更需要相關(guān)機(jī)構(gòu)有效的監(jiān)督。

龐大的市場需求導(dǎo)致了目前地下管線探測隊伍迅速膨脹，大量非專業(yè)人員涌入管線探測隊伍，作業(yè)人員工作技能參差不齊，而儀器操作員經(jīng)驗的不足和技能的缺乏是造成管線探測質(zhì)量不高的最主要原因。因此作業(yè)單位應(yīng)重視從業(yè)技術(shù)力量的儲備，加強(qiáng)對從業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)與考核，堅持持證上崗，只有這樣才能夠提高儀器操作員的工作技能，才能夠解決工作中遇到的各種復(fù)雜問題。

工作人員的每一個步驟、每一個動作，都需要有專業(yè)的人員來對其進(jìn)行規(guī)范與培訓(xùn)，這樣，對于地下管線的探測工作將會得到很大的幫助，能夠大大地提高地下管線探測工作效率，也能提高地下管線的探測準(zhǔn)確度。

2.3完善儀器設(shè)備解決物的問題

在物探行業(yè)有句術(shù)語叫作“異常的多解性”，即儀器所觀測到的物理場的變化可能由多種原因引起，采用其他物探方法或同一種方法不同的參數(shù)，可以降低異常的多解性，提高異常解釋的準(zhǔn)確度，從而提高管線探測的精度。國外先進(jìn)的米級探測天線和儀器系統(tǒng)具有良好的性能，值得我們借鑒和引用。

地下管線探測常用的儀器有金屬管線探測儀和地質(zhì)雷達(dá)，這兩種儀器的組合基本上可以滿足城市地下管線探測的需要。

（1）金屬管線探測儀。金屬管線探測儀具有使用輕便、投資少和定點(diǎn)迅速（工作效率高）的優(yōu)點(diǎn)。它對大多數(shù)的金屬管線探測效果明顯，是地下管線探測的主要儀器設(shè)備，經(jīng)濟(jì)實惠的特點(diǎn)也是金屬管線探測的首選設(shè)備。

（2）地質(zhì)雷達(dá)。地質(zhì)雷達(dá)的探測成本高，工作效率相對比較低。但是地質(zhì)雷達(dá)它利用的是電磁波在地下電性變化界面產(chǎn)生反射波的原理，理論上可以探測地下所有相對周圍介質(zhì)電性變化較大的地下管線，包括非金屬管線、大口徑地下管道（原水管、輸水干管、截污干管等）、電纜管塊、大型排水管涵、暗渠化河道等。

不同廠家同類儀器或同一廠家不同型號的儀器，均可能存在自身的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，通過組合可以彌補(bǔ)許多不足，往往可以收到意想不到的效果。在條件允許的情況下，地震波法、高密度磁法、高密度電阻率法等物探方法（物探儀器）均可以投入到管線探測工作中，以求達(dá)到最有效的最經(jīng)濟(jì)的探測結(jié)果。

2.4切實落實做好儀器的方法試驗解決工作方法因素的影響

由于地下介質(zhì)的不均勻性、分層性、含水量、酸堿度等因素的影響，以及天然的、人工的各種電磁場干擾，可能導(dǎo)致操作員得出錯誤的探測結(jié)論，因此方法的有效性試驗顯得尤為重要。這種試驗不能僅僅停留在一個測區(qū)的開工階段，而應(yīng)該在每一個用原有試驗結(jié)論不能解決問題的路段（或管線段），物探前都需要對方法的有效性進(jìn)行一致性對比試驗，以確定儀器的改正系數(shù)，提高探測精度。

物探方法解釋異常的前提是與理論曲線或已知目標(biāo)體實測曲線的對比，在城市地下管線探測過程中，目標(biāo)體（指管線）出露點(diǎn)（明顯點(diǎn)：檢查井、閥門井、架空管、出入地、裸露管等）較多，為方法的有效性試驗提供了便利條件。方法的有效性試驗應(yīng)包括以下三個方面：

2.4.1激發(fā)方式試驗

充分利用目標(biāo)管線上的明顯點(diǎn)（檢查井、閥門井內(nèi)的管道），采取感應(yīng)激發(fā)方式應(yīng)試驗發(fā)射機(jī)相對目標(biāo)管線不同位置、不同角度的探測效果，確保水平分量極大值對應(yīng)目標(biāo)管線，同時試驗各種探測方法與真值的誤差，獲取探測修正參數(shù);采取直連法施加信號時應(yīng)試驗接地電極的接地電位，不僅要考慮接地電阻問題，還要盡可能避免在目標(biāo)管線與接地電極之間存在其他金屬管線;采用夾鉗法時應(yīng)試驗接收機(jī)極大值是否偏離目標(biāo)管線，若有偏離則總結(jié)偏離距離便于改正。

2.4.2發(fā)射頻率試驗

使用金屬管線探測儀時，有兩種情況需要改變發(fā)射頻率，一是當(dāng)前頻率的背景場不穩(wěn)定時，二是當(dāng)前頻率在目標(biāo)管線上傳導(dǎo)效果不好時。由于這兩種情況在局部地段無規(guī)律可言，必須通過試驗加以選擇。

使用地質(zhì)雷達(dá)作業(yè)時，不同的工作頻率可得到不同的探測效果，但是受到介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、衰減系數(shù)以及目標(biāo)管線的材質(zhì)、幾何尺寸、埋深等因素的影響，究竟選擇哪一種（或幾種）頻率的天線，也應(yīng)通過試驗來確定，以求達(dá)到最佳的探測效果。

2.4.3波速測試

利用地質(zhì)雷達(dá)探測管線的埋深，首先要計算（或測試）介質(zhì)的波速，由于地下管線多埋設(shè)于路面以下，其上覆各層介質(zhì)在厚度、波速等方面均可能存在差異，而這種差異將導(dǎo)致管線覆蓋層波速的變化。它不僅存在于地區(qū)之間、存在于同一城市的不同測區(qū)，也存在于同一測區(qū)的不同路段，當(dāng)經(jīng)驗值與實際情況存在差異時，探測管線的埋深將出現(xiàn)誤差。因此利用擬探測點(diǎn)附近的明顯點(diǎn)測試目標(biāo)管線覆蓋層的波速，是一種簡捷、有效的方法，可以提高地質(zhì)雷達(dá)的測深精度。

2.5保證地下管線的環(huán)境

為了提高地下管線探測的精度，還需要保證地下管線的環(huán)境，盡量清除土壤中存在的微小顆粒，以利于發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號最強(qiáng)，確保探測儀測得的信號有效準(zhǔn)確，提高地下管線探測精度。

另外，除了地下的環(huán)境會影響探測的精度，地面上的情況同樣也會影響管線的探測精度，這個因素的影響是不可避免的。當(dāng)然，為了提高管線探測精度，儀器操作人員可以選擇地面車輛來往較少的時間段進(jìn)行探測。

同時在管線規(guī)劃設(shè)計過程中也應(yīng)該考慮管線的分布問題，在建設(shè)施工過程中就是保證地下管線的環(huán)境的關(guān)鍵步驟之一，工作人員需要采取最佳的管線建設(shè)方案，保證不同權(quán)屬、不同管線之間平行、整齊，不能交錯、雜亂，這也就提高了管線的探測精度。

2.6制定有效的管理機(jī)制

項目管理中的獎懲機(jī)制，對管線探測質(zhì)量影響很大。因為在城市地下管線探測工作中，各個環(huán)節(jié)的工作進(jìn)度是與時間成正比，工作質(zhì)量是與工作效率成反比的。一個復(fù)雜情況下的管線點(diǎn)探測往往需要更多的時間去探索和研究，需要多種物探方法反復(fù)對比探測和驗證，如果激勵機(jī)制過多地傾向于追求較高的工作生產(chǎn)效率，這將必然導(dǎo)致儀器操作員草率操作，忽略或有意規(guī)避復(fù)雜的工作方法，從而降低管線探測工程質(zhì)量。因此在獎懲制度中，應(yīng)充分考慮并體現(xiàn)操作員為此類錯誤付出較高成本的原則，當(dāng)然工作中加強(qiáng)員工思想教育，時刻灌輸“質(zhì)量第一、安全至上”思想，提高員工素質(zhì)也是必不可少的。

2.7加強(qiáng)監(jiān)督與管理

（1）作為建設(shè)單位，應(yīng)對所選用的作業(yè)單位的人員、設(shè)備的儲備情況有所掌握，防止作業(yè)單位由于操作員的不足而臨時招募一些非技術(shù)人員上崗，在作業(yè)隊伍施工過程中加強(qiáng)監(jiān)督，嚴(yán)格控制作業(yè)流程，發(fā)現(xiàn)問題及時提出整改。

（2）建設(shè)單位同時應(yīng)會同相關(guān)專家，核定一個本地區(qū)地下管線探測的合理價格，避免惡意競爭，低價中標(biāo)有意擾亂市場。

（3）主管單位重點(diǎn)抓好管線竣工測量工作。地下管線竣工測量是對覆土前的新建（改、擴(kuò)建）管線進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的采集，它包括測量碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)、采集碎部點(diǎn)的屬性和碎部點(diǎn)的連接關(guān)系等。以往很多工程的竣工測量工作形同虛設(shè)，沒有真正做竣工測量，以施工圖作為竣工圖的現(xiàn)象不在少數(shù)，因此抓好管線竣工測量工作是非常有必要的，它能真實可靠提供管線的屬性參數(shù)，包括管徑、埋深、連接方式和走向以及管道所穿越的障礙等都一目了然。同時對開挖施工過程與之關(guān)聯(lián)的其他管線也可以一并測量，了解周邊管線的信息。隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加大加快以及各種非金屬管材的使用、管線走廊密度的增大等，物探技術(shù)已不能很好地解決地下管線探測問題，地下管線竣工測量不受管線探測技術(shù)的限制，通過地下管線竣工測量，無論是管線的彎頭、豎管還是與其他管線平行、交叉等各種空間關(guān)系都可以通過準(zhǔn)確的測量來刻畫和描述，因此管線竣工測量就成了管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新的主要方式，也是提高管線探測質(zhì)量的重要手段和保障措施之一。

3結(jié)語

地下管線探測是一門很深的學(xué)問，如何提高管線探測精度是一條永無止境的道路，在這條路上，我們需要花費(fèi)很多精力去不停的探索，尋求一種最佳方法來解決管線探測中遇到的各種各樣的難題。

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How to Improve the Detection Accuracy of Underground Pipelines

SUN Yong1，LAI Dongjie2

（1.Yangzhou Municipal Pipe Network Co.，Ltd.，Yangzhou Jiangsu 225000;

2.China North Industries Norengeo Co.，Ltd.，Shijiazhuang Hebei 050499）

Abstract：This paper analyzes the reasons affecting the accuracy of underground pipeline detection from four aspects：human factors，material factors，working methods and environmental factors，and puts forward solutions to improve the accuracy of pipeline detection，in order to provide technical reference for the implementation of underground pipeline detection.

Keywords：underground pipeline detection;electromagnetic induction method;geological radar method