城市地下管線探測(cè)方法研究

吳紅旭

摘要：伴隨我國城市化進(jìn)程不斷加快、城鎮(zhèn)建設(shè)水平穩(wěn)步提升，復(fù)雜多樣的現(xiàn)代化都市建設(shè)對(duì)城市地下管線施工工藝要求提出巨大挑戰(zhàn)。地下管線探測(cè)是保障城市規(guī)劃與建設(shè)設(shè)計(jì)完善性的重要前提，也是促進(jìn)地下管線施工工藝進(jìn)步的關(guān)鍵因素。本文旨在全面闡述管線探測(cè)作業(yè)流程，詳細(xì)分析各類典型地下管線探測(cè)方式的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市;地下管線;探測(cè);方法研究

地下管線是城市建設(shè)中重要的基建設(shè)施，按照管線功能可分為通信管道、電力管道、排水管道、燃?xì)夤艿?、工業(yè)管道與熱力管道等。由于管道埋設(shè)與使用年限較長，一部分地下管線歷史資料缺失。相應(yīng)管理單位無法提供詳實(shí)管線埋設(shè)圖紙，致使有關(guān)建設(shè)項(xiàng)目在后續(xù)施工中產(chǎn)生誤傷地下管線事故。因此，地下管線探測(cè)工作對(duì)保障工程正常行進(jìn)、城市管線正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。

一、城市地下管線探測(cè)要求

按照建設(shè)工程行業(yè)規(guī)定與實(shí)際需求，除工程特別要求外，一般均需要對(duì)建設(shè)項(xiàng)目施工范圍內(nèi)全部地下管線開展探測(cè)工作。地下管線探測(cè)主要由兩部分構(gòu)成：地下管線測(cè)量與管線探查。地下管線點(diǎn)探查可以運(yùn)用實(shí)地勘察與儀器檢測(cè)結(jié)合使用策略，提升地下管線探查效率;將勘察結(jié)果獲得的地下管線特征點(diǎn)位置與埋深，標(biāo)注于相應(yīng)地表位置。根據(jù)地表位置標(biāo)注測(cè)量對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，記錄有關(guān)重要數(shù)據(jù)，如管道種類、管徑、埋深等，依據(jù)探查結(jié)果繪制管線平面及截面圖。

二、前期地下管線探測(cè)準(zhǔn)備工作

（一）資料收集

在正式開展探測(cè)工作前，需要著手充分準(zhǔn)備探測(cè)地區(qū)相關(guān)資料，保證地下管線探測(cè)效率與質(zhì)量，令探測(cè)工作具有針對(duì)性，避免遺漏管線降低探測(cè)工作質(zhì)量。應(yīng)收集的資料主要包括：探查地形圖、管線跟測(cè)資料、管線普查資料以及權(quán)屬單位資料等[1]。

（二）現(xiàn)場(chǎng)踏勘

開展現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作的主要目的是為明確探測(cè)范圍，明確探測(cè)地點(diǎn)實(shí)際管線分布情況。重點(diǎn)檢查實(shí)際踏勘地點(diǎn)是否存有管線指示標(biāo)志與新增設(shè)的工作井;重視穿越河道上方是否存在明顯管線，依據(jù)探查地點(diǎn)實(shí)際情況，有的放矢選擇最佳探測(cè)技術(shù)。

（三）管線探測(cè)方法選擇

根據(jù)探測(cè)管線前期實(shí)際準(zhǔn)備工作結(jié)果，依照地下管線材質(zhì)與埋設(shè)方式，地下管線探測(cè)常用方法有以下三類共七種：

1、常規(guī)探測(cè)技術(shù)

常規(guī)探測(cè)技術(shù)主要包括電磁感應(yīng)法、直接量取法和示蹤法。電磁感應(yīng)法使用設(shè)備為管線探測(cè)儀，主要應(yīng)用范圍為：淺埋的金屬管線、具有金屬骨架的電纜、光纜，如給水、電力、燃?xì)?、通信等管道。直接量取法使用設(shè)備主要為L型量桿，該種技術(shù)的應(yīng)用范圍為可開井的排水管道，例如：雨水、污水和合流管道等。示蹤法使用探測(cè)設(shè)備為導(dǎo)向儀，主要應(yīng)用于具有空腔、探測(cè)設(shè)備能夠進(jìn)入內(nèi)部的管線，并且無干擾屏蔽，例如電信、電力等非開挖管線。

2、精細(xì)探測(cè)技術(shù)

精細(xì)探測(cè)技術(shù)主要包括井中磁梯度、軌跡法與電磁波法。井中磁梯度使用儀器設(shè)備為磁梯度儀，主要應(yīng)用于探測(cè)深埋的金屬管線，具有鉆孔條件，如給水管道與燃?xì)夤艿赖取＼壽E法使用儀器為管線陀螺儀，常應(yīng)用于有空腔、儀器可深入內(nèi)部的管線探測(cè)，如管徑為100至150毫米的任意材質(zhì)地下管線。電磁波法采用儀器為地質(zhì)雷達(dá)，常用于大管徑非金屬管線探測(cè)，如難以開井的排水管線等。

3、開挖調(diào)查

開挖調(diào)查主要技術(shù)較為單一，僅包含機(jī)械法。應(yīng)用范圍為部分根據(jù)探測(cè)前期管線資料，開挖地面直接探查、驗(yàn)證管線。

三、詳述電磁感應(yīng)法與相應(yīng)技術(shù)手段

（一）電磁感應(yīng)法理論依據(jù)

電磁感應(yīng)法是基于金屬管線與周圍土質(zhì)導(dǎo)電差異理論，利用磁生電、電生磁相互作用原理。憑借對(duì)探測(cè)管線地表面上方施加交變電磁場(chǎng)，令探測(cè)目標(biāo)存在電流通過管線。經(jīng)過電流會(huì)在探測(cè)管線周圍產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，探測(cè)人員只需在地面追蹤二次磁場(chǎng)，就能夠準(zhǔn)確探測(cè)管線[2]。

（二）電磁感應(yīng)法探測(cè)儀器構(gòu)成

電磁感應(yīng)法主要使用儀器為管線探測(cè)儀，利用電磁感應(yīng)原理，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、接地棒和夾鉗組成。具有便攜、造價(jià)成本低廉、使用效率高、探測(cè)精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，常用于探測(cè)金屬淺埋管線位置。

（三）探查管線主要方式

電磁感應(yīng)法最重要的技術(shù)為激發(fā)技術(shù)，可以在開展探查管線工作中，對(duì)待測(cè)管線激發(fā)最大電流信號(hào)，同時(shí)強(qiáng)有力壓制干擾信號(hào)，進(jìn)而成功追蹤目標(biāo)管線位置。目前，我國城市地下常用激發(fā)技術(shù)有感應(yīng)法、直接法和耦合法。直接法的作業(yè)條件需要滿足管線金屬端露頭、接收機(jī)能夠接地。使用直接法作業(yè)要點(diǎn)應(yīng)盡量減少接地電阻，常應(yīng)用于自來水與燃?xì)夤艿捞綔y(cè)。運(yùn)用耦合法作業(yè)的必要條件是探測(cè)管道或線纜管徑小于100毫米，實(shí)際使用要點(diǎn)需要保證夾鉗可以完全閉合，常運(yùn)用于通信與電力管線探測(cè)。感應(yīng)法適用于實(shí)地盲測(cè)金屬管線，使用要點(diǎn)需要反復(fù)調(diào)整位置進(jìn)行驗(yàn)證，常應(yīng)用于隱蔽管線探測(cè)。下圖是直接法、耦合法與感應(yīng)法施工布置示意圖：

四、詳述井中梯度法與相應(yīng)技術(shù)手段

（一）井中梯度法理論依據(jù)

均勻土層與含有鐵磁性物質(zhì)的土層，電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度具有明顯差異。均土層的電磁場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)均勻場(chǎng)，而含有鐵磁性物質(zhì)土層會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)感應(yīng)磁場(chǎng)，對(duì)埋設(shè)的金屬管線形成的磁場(chǎng)梯度造成明顯差異。通過在待測(cè)管線周圍鉆孔，并在鉆孔內(nèi)放置相關(guān)儀器探測(cè)孔內(nèi)不同探測(cè)深度的磁梯度變化，繼而準(zhǔn)確定位管線位置，求取管線實(shí)際埋設(shè)深度。根據(jù)下圖所示，匯總多個(gè)鉆孔內(nèi)磁梯度值，按照孔位分布距離排布，能夠明顯發(fā)現(xiàn)磁梯度變化強(qiáng)度，隨儀器靠近金屬管道距離變化。越靠近金屬管道，磁梯度值變化越劇烈，因此可以憑借這一變化趨勢(shì)判斷管線中心是磁異常位置[3]。下圖為井中磁梯度示意圖：

（二）井中梯度法儀器介紹

磁梯度儀主要是由儀器主機(jī)和探測(cè)桿構(gòu)成，使用電纜連接。連接電纜標(biāo)有距離刻度，探測(cè)桿兩端均裝有兩個(gè)磁場(chǎng)敏感元件。使用時(shí)，需要將磁梯度儀探測(cè)桿裝入鉆孔中，采集每個(gè)深度位置的磁梯度值變化，以此判斷地下金屬管線的準(zhǔn)確位置。

結(jié)語

城市地下管線分布錯(cuò)綜復(fù)雜，實(shí)際開展地下管線探測(cè)工作時(shí)，應(yīng)秉持從“已知到未知”、由簡(jiǎn)到繁、實(shí)事求是的探測(cè)原則，依據(jù)探測(cè)工作實(shí)際情況，選擇合理的探測(cè)方法，做好地下管線探測(cè)驗(yàn)證工作。受當(dāng)下地下管線探測(cè)技術(shù)發(fā)展限制，尚無法清查探測(cè)區(qū)域內(nèi)全部地下管線。日常管線探測(cè)工作，需要重視工作開展前期資料收集和后期現(xiàn)場(chǎng)交底工作質(zhì)量。管線探測(cè)報(bào)告應(yīng)保證完整性、周密性，針對(duì)勘測(cè)期間的疑難管線重點(diǎn)闡述說明，便于后期施工團(tuán)隊(duì)查閱使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭雁軍，蔡毓劍，吉咸偉.城市地下管線探測(cè)方法研究[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2020（S2）：135-140.

[2]杜良，王勇.淺談城市地下管線探測(cè)中的地球物理勘探方法[J].中國建設(shè)信息化，2018（24）：74-75.

[3]曹俊彥.淺談城市地下管線常用的探測(cè)方法[J].江西測(cè)繪，2018（03）：11-13+20.

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