城市地下深埋管線探測技術(shù)方法探討

張明，楊陽，王曙光，伍娜

（1.淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇淮安223205；2.蘇州城方信息技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州215000；3.淮安精益工程勘測有限公司，江蘇 淮安223205；4.安徽云涯方寸地理信息技術(shù)有限公司，安徽 宣城242000）

1 引言

近年來，我國城市的發(fā)展水平顯著提高，為滿足城市發(fā)展中人們的各種需求，城市中的各類管線越來越多，熱力、電力和通信等管線的交叉分布，都增大了各類建設(shè)工程中的施工復(fù)雜性。為避免各類管線分布對建設(shè)項(xiàng)目施工造成的不利影響，工程企業(yè)必須安排專人深入現(xiàn)場來全面探測現(xiàn)場管線的種類、分布特征，制訂科學(xué)的工程建設(shè)方案。雖然現(xiàn)階段的技術(shù)發(fā)展中，地下深埋管線探測技術(shù)日漸成熟，可利用的探測技術(shù)越來越多且先進(jìn)，但工程企業(yè)需綜合考慮多種因素，選擇最佳的探測技術(shù)，保障探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 地下管線的類型及其分布狀況

城市各類管線具有種類繁多、縱橫交叉的特性，在各類工程項(xiàng)目建設(shè)的過程中，管線探測是重點(diǎn)性的工作，在詳細(xì)探測了現(xiàn)場管線以后，才能夠進(jìn)行施工方案的制訂。綜合來看，城市中的管線以金屬和非金屬管線為主，各自有其對應(yīng)的探測技術(shù)，以當(dāng)下城市中的管線材質(zhì)和用途為分類標(biāo)準(zhǔn)，城市管線又可細(xì)分為多種，比如，以用途來劃分，可分為燃?xì)?、熱力、排水、給水、工業(yè)、廣播電視、通信和電力管線，在這些管線中，給水管線為鑄鐵材質(zhì)，但也有部分屬于混凝土管；排水管中大部分為混凝土材質(zhì)，部分為陶瓷管和鑄鐵管；燃?xì)夤転殇摴芎丸T鐵管；通信電纜管線多為外部管道埋設(shè)的方式，但也存在少部分的直埋管道，主要為陶瓷、塑料和混凝土材質(zhì)的管道；電力電纜主要為鋼質(zhì)或者鋁質(zhì)的管道，外部有膠質(zhì)層；供熱管線以鋼材管為主，外部設(shè)有保護(hù)層。以管線的材質(zhì)為劃分依據(jù)，城市管線包含金屬和非金屬管線。

3 城市地下深埋管線探測技術(shù)

3.1 金屬管線探測

3.1.1 直接法

在利用直接法進(jìn)行城市地下金屬管線的探測時(shí)，需借助發(fā)射機(jī)來完成，將發(fā)射機(jī)的兩端分別固定在金屬管線的外露點(diǎn)和附近地面，在開展探測工作時(shí)，從金屬管線外露端直接向管線施加對應(yīng)的探測信號(hào)。為提高直接法探測下的結(jié)果可靠性，在利用導(dǎo)線進(jìn)行發(fā)射端與地面的連接時(shí)，需保持導(dǎo)線與目標(biāo)管線成90°夾角，通過這一夾角的控制，能夠最大限度地減小管線本身對探測結(jié)果的不利影響[1]。當(dāng)下的城市地下深埋管線探測中，金屬管線的定位、定深和追蹤，一般采用的是直接法，直接法工作示意圖如圖1 所示。

圖1 直接法工作示意圖

對于鋼材質(zhì)、鑄鐵材質(zhì)的金屬管線，利用直接法十分有效，經(jīng)發(fā)射機(jī)發(fā)射出相應(yīng)的電磁感應(yīng)信號(hào)，利用金屬管線來進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)傳播，接收機(jī)中配備微機(jī)設(shè)備，微機(jī)設(shè)備可以將收集到的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的計(jì)算機(jī)語言，從而有效地探測出管線的具體分布情況，在定位方面具有良好的可靠性。

3.1.2 感應(yīng)法

金屬管線的探測中，同樣可以利用感應(yīng)法來進(jìn)行相應(yīng)的探測，其具體的探測原理為：將發(fā)射機(jī)兩端均實(shí)現(xiàn)接地處理，對發(fā)射機(jī)與接收機(jī)所產(chǎn)生的頻率加以適當(dāng)調(diào)整，使得探測區(qū)域內(nèi)形成交變磁場，被探測管線在該交變磁場的作用下，同步產(chǎn)生對應(yīng)的感應(yīng)電流，接收機(jī)通過對該感應(yīng)電流分析，可以進(jìn)一步掌握被測管線的位置、分布特征等基礎(chǔ)信息[2]。在大管徑、不存在暴露點(diǎn)的金屬管線探測中，感應(yīng)法的技術(shù)優(yōu)勢凸顯，探測結(jié)果受到其他因素的影響相對較小。感應(yīng)法工作示意圖如圖2 所示。

圖2 感應(yīng)法工作示意圖

3.2 非金屬管線探測

3.2.1 電磁法

非金屬管線的探測過程中，電磁法是十分有效的探測技術(shù)，在利用這一探測方法進(jìn)行管線信息的獲取時(shí)，通過人工場源來進(jìn)行地下管線的激發(fā)，在此過程中，地下管線產(chǎn)生一定的電流，同步產(chǎn)生了對應(yīng)的磁場，專有儀器通過對該磁場信息的分析，也就可以精準(zhǔn)確定管線的位置。在非金屬給水、電力管線等的探測中，一般可以利用電磁法來實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 示蹤法

利用示蹤法開展管線探測時(shí)，需借助示蹤探頭來完成，在被探測管道中安裝對應(yīng)的示蹤探頭，隨后在地面上利用專有儀器來進(jìn)行管道電磁信號(hào)的接收，根據(jù)對電磁信號(hào)的分析，能夠確定管線走向、埋深方面的信息。在管線探測工作中，存在外露口的非金屬管線，如堿管、管溝、塑料管線等的探測，就需要利用示蹤法來完成。

4 城市復(fù)雜地下深埋管線探測方法應(yīng)用

4.1 電探測法

當(dāng)下城市的很多建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施中，現(xiàn)場分布大量的管線，管線探測工作相對復(fù)雜，針對這類復(fù)雜管線的探測工作，就不可利用常規(guī)的探測方法，而需要新型的探測方法來完成，電探測法在復(fù)雜管線的探測中非常有效。電探測法主要包含以下方法：（1）直流電探測法。在利用直流電探測法實(shí)施地下物理探測時(shí)，要利用2 個(gè)供電電極來實(shí)現(xiàn)直流電供電，這種情況下，在地下管線分布區(qū)域內(nèi)構(gòu)建了一個(gè)完整的供電循環(huán)系統(tǒng)，保持此供電循環(huán)系統(tǒng)中電流的穩(wěn)定向，經(jīng)電流信息的分析，可以精準(zhǔn)進(jìn)行地下金屬管線的定位。這一探測技術(shù)應(yīng)用中，最為關(guān)鍵的是要掌握地下管線與周邊介質(zhì)之間存在的差異性，利用電流在低阻體、高阻體中的差異化分布，完成對應(yīng)的管線探測任務(wù)。（2）交流電探測法。在利用交流電探測法開展管線探測工作時(shí)，通過交流電的設(shè)置，同步產(chǎn)生一定的磁場，在磁場作用力下，經(jīng)相應(yīng)的分析可以對地下管線的相關(guān)信息有全面了解[3]。

4.2 瞬變電磁法

瞬變電磁法是城市地下深埋管線的探測技術(shù)，在城市地下深埋管線探測中，對于自來水、雨水、污水管的探測，可直接使用瞬變電磁法來完成。在使用瞬變電磁法開展探測工作時(shí)，需向地下管線發(fā)射脈沖電磁輻射，在底層介質(zhì)中形成二次電磁場，由線圈負(fù)責(zé)信號(hào)的接收，經(jīng)對該信號(hào)的分析，可以得到地下管線的各種信息。從探測的技術(shù)原理來看，瞬變電磁法與探地雷達(dá)法的技術(shù)原理高度相似，在整個(gè)的探測工作開展時(shí)，金屬管道或者管道內(nèi)電物質(zhì)反應(yīng)都為低電阻，而周邊介質(zhì)卻為高阻體，利用這種差異，瞬變電磁法可以準(zhǔn)確獲取管線的埋深、位置信息[4]。瞬變電磁法下的反應(yīng)靈敏度較高，排水管線等均可以采用這一探測方法，且探測結(jié)果的可靠性較高。

4.3 電磁感應(yīng)法

對于導(dǎo)電金屬管線而言，其周邊一般存在磁場，正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，使得在管線的探測過程中，能夠直接通過電磁感應(yīng)法進(jìn)行磁場信息的收集，從而得到關(guān)于地下管線的埋深與位置信息。與其他的探測技術(shù)相比，電磁感應(yīng)法開展管線探測十分高效且便捷，在金屬類、線纜類地下管線的探測中，電磁感應(yīng)探測結(jié)果更加準(zhǔn)確。在利用電磁感應(yīng)法開展探測工作時(shí)，為了更為準(zhǔn)確地了解關(guān)于地下管線的埋深與位置信息，一般要人工激發(fā)管線中的電流。人工激發(fā)方法有多種，比如，直連法、夾鉗法、磁耦感應(yīng)法等，不同類型的管線，所選擇的激發(fā)方式也有著一定的差異。

4.4 探地雷達(dá)電磁波法

探地雷達(dá)電磁波法在地下深埋管線探測中有著十分廣泛的應(yīng)用，但這一探測方法通常不單獨(dú)使用，往往會(huì)與其他的探測技術(shù)有效結(jié)合起來應(yīng)用。在非金屬地下管線的探測中，探地雷達(dá)電磁波法是不可或缺的技術(shù)，通過這一探測方法的使用，能夠全面掌握關(guān)于探測區(qū)域中的管線布設(shè)情況，具體的探測中，探地雷達(dá)發(fā)射天線，可以實(shí)現(xiàn)電磁波的發(fā)射，隨后經(jīng)接收天線接收對應(yīng)的電磁波，結(jié)合電磁波的具體信息，完成地下管線的探測過程[5]。

4.5 壓線法

在利用壓線法開展地下管線的探測時(shí)，一般是通過對地下管線與發(fā)射信號(hào)線圈位置的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)被探測管線信號(hào)而減弱其他管線信號(hào)。壓線法包含多種方式：（1）水平壓線法，在利用這一探測方法開展管線探測時(shí)，發(fā)射端布設(shè)在干擾管線的垂直上方，此種布設(shè)方式下，干擾管線的信號(hào)強(qiáng)度瞬間減小，間距較大的情況可以采用這一探測方法；（2）傾斜壓線法，在被探測管線上方的附近，利用傾斜發(fā)射線圈，使得干擾管線激發(fā)最弱，有效實(shí)現(xiàn)對干擾信號(hào)的抑制，增強(qiáng)被探測管線的信號(hào)，當(dāng)上下管線處于同一垂線上時(shí)，不能使用這一探測方法；（3）垂直壓線法，在利用這一探測方法開展管線探測時(shí)，發(fā)射線圈與干擾管線應(yīng)水平布設(shè)，將發(fā)射線圈垂直放置。

5 結(jié)語

在城市各類建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施中，管線探測已成為重點(diǎn)性的工作，地下管線的交叉分布，使得工程項(xiàng)目在實(shí)施中面臨各種各樣的技術(shù)問題。因此，為全面掌握關(guān)于城市地下管線的分布情況，需在工程建設(shè)中加強(qiáng)對地下深埋管線的探測，獲得地下管線分布位置、埋深等詳細(xì)信息，從而更好地指導(dǎo)工程建設(shè)，促進(jìn)城市建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。