GPR 探測(cè)電力工程地埋管線的技術(shù)方法

劉銀萍

（東營(yíng)科達(dá)電力工程有限公司，山東 東營(yíng) 257091）

1 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線概述

1.1 GPR 探測(cè)特點(diǎn)

GPR 探測(cè)需要通過(guò)探地雷達(dá)設(shè)備來(lái)完成，有著分辨率高、無(wú)損、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用中可實(shí)時(shí)輸出剖面記錄圖，現(xiàn)已成為電力工程管線勘察和監(jiān)測(cè)的主要手段。在電力工程施工前，應(yīng)合理應(yīng)用該技術(shù)做好考察工作，在條例中應(yīng)明確工作目標(biāo)，建立一整套檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，衡量電力工程的地下管線施工是否符合相關(guān)規(guī)定，制定出科學(xué)化、合理化、規(guī)范化的準(zhǔn)則，充分反映出建設(shè)的質(zhì)量與安全。

1.2 GPR 探測(cè)原理

探地雷達(dá)GPR 主要利用超高頻短脈沖電磁波，由雷達(dá)剖面圖上拋物線頂點(diǎn)坐標(biāo)可以確定管線中心軸線距測(cè)量起始點(diǎn)的水平距離，根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間、幅度與波形資料來(lái)判斷管線的深度，通過(guò)高頻電磁波探測(cè)到目標(biāo)，高頻電磁波采用寬頻帶脈沖形式，主機(jī)記錄反射電磁波的特征和狀態(tài)，確定地下物質(zhì)的位置和結(jié)構(gòu)形態(tài)，在介質(zhì)集合形態(tài)下實(shí)現(xiàn)高頻傳播，保證地埋管線施工的有效性[1]。

1.3 GPR 探測(cè)審核

電力工程需要運(yùn)用大量的現(xiàn)代化技術(shù)，在確定施工內(nèi)容后進(jìn)行技術(shù)管理，在電力工程施工中展開(kāi)工程施工，通過(guò)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳達(dá)相關(guān)指令，且所有信息可以進(jìn)行存檔備份。電力工程在進(jìn)行施工時(shí)，由于地埋管線問(wèn)題為隱性，為此要預(yù)先制定雷達(dá)探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方案，在技術(shù)管理過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)督，從而進(jìn)一步減少施工中的損失，進(jìn)而確保電力工程最終能夠順利完工。

2 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線分析

GPR 探測(cè)電力工程地埋管線的準(zhǔn)確度較高，地埋管線周?chē)姵?shù)傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)，對(duì)金屬管道界面與非金屬管道界面反射進(jìn)行判斷，在此基礎(chǔ)上關(guān)注周?chē)橘|(zhì)電磁性差異[2]。雷達(dá)剖面圖反射波組是判斷管線空間位置的標(biāo)識(shí)，從曲線形狀和振幅特性上進(jìn)行分析，反射波組在探測(cè)橫向剖面上，界面反射中部呈現(xiàn)為平板狀，振幅大小取決于電磁物性差異。當(dāng)非金屬管線反射波振幅較大時(shí)，若內(nèi)介質(zhì)為氣體則需要考慮反射波方向，反射波振幅的增強(qiáng)和減弱都要進(jìn)行記錄，頂部出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)時(shí)，管底部反射同相軸明顯，以此判斷管線的具體位置。對(duì)非金屬管而言，野外數(shù)據(jù)探測(cè)應(yīng)選擇天線，探測(cè)到很強(qiáng)的反射波，最終明確區(qū)域內(nèi)非金屬管線的數(shù)量與位置，在雷達(dá)波形上則顯示為雙曲線，最終得出數(shù)據(jù)信息。

3 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線的要點(diǎn)

3.1 資料收集、整理

實(shí)測(cè)資料包括區(qū)域內(nèi)其他工程的詳細(xì)資料，收集相關(guān)地下建設(shè)管線施工各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括通信線路、電力線路以及一系列的管道規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容；了解地形地貌測(cè)繪及地下管線勘探形成資料，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前區(qū)域地下其他工程建設(shè)資料進(jìn)行深度優(yōu)化，以此作為GPR 雷達(dá)探測(cè)的主要依據(jù)和基礎(chǔ)，為此必須要保證探測(cè)各項(xiàng)信息的準(zhǔn)確性，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘結(jié)束后，要結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)自動(dòng)生成估算與摸查報(bào)告，在最節(jié)省工程資源消耗的基礎(chǔ)上保證整體效益[3]。

3.2 資料分析、確認(rèn)

在電力工程地埋線施工處理中，要結(jié)合當(dāng)前工現(xiàn)狀對(duì)資料進(jìn)行確認(rèn)，利用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)GPR雷達(dá)探測(cè)獲取多條交叉縱橫影響探測(cè)信號(hào)，對(duì)范圍內(nèi)的地形及管線進(jìn)行核實(shí)，最終確定管線探測(cè)的干擾源。在此基礎(chǔ)上，需要對(duì)當(dāng)前現(xiàn)狀資料進(jìn)行分析，結(jié)合工程項(xiàng)目的勘探資料進(jìn)行建設(shè)前核對(duì)，以此不斷提高管線探測(cè)的結(jié)果的準(zhǔn)確性，完成后通過(guò)移交顯示最終結(jié)果，在GPR 雷達(dá)系統(tǒng)中進(jìn)行錄入，避免所收集到的信息參數(shù)存在偏差，制定后續(xù)電力工程執(zhí)行相關(guān)方案。

4 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線技術(shù)

4.1 分辨率采集

分辨率是指辨別多個(gè)目標(biāo)的能力，分辨率可以分為橫向和縱向，主頻越高其分辨率越高，探測(cè)深度達(dá)到要求時(shí)盡量使用高頻率的屏蔽天線。高分辨率和高信噪比存在矛盾關(guān)系，實(shí)際測(cè)量時(shí)需要對(duì)具體情況進(jìn)行分析，為了防止上層管線的反射回波對(duì)下層管線產(chǎn)生較大的干擾，需要不斷增大頻帶寬度，采樣間隔必須滿足采樣定理，從而使信噪比降低，以此有利于探地雷達(dá)的高分辨率[4]。

4.2 天線中心頻率

天線中心頻率需要重視其重要技術(shù)參數(shù)，縱坐標(biāo)是雷達(dá)脈沖的旅行時(shí)間，如存在問(wèn)題會(huì)對(duì)探地雷達(dá)的能力會(huì)產(chǎn)生直接影響，為此不能忽略其探測(cè)深度和分辨率，在相關(guān)工作開(kāi)展中要控制剖面法有固定的收發(fā)距，通過(guò)記錄發(fā)射天線和接收天線的測(cè)點(diǎn)情況，通常情況下，在同一介質(zhì)、同一頻帶寬度情況下，波形會(huì)隨著天線中心頻率的變化而變化，頻率和探地雷達(dá)的分辨率呈正相關(guān)，天線中心頻率越高則能量越大，且應(yīng)用中所能探測(cè)的深度越高，需要對(duì)此加大關(guān)注力度。

5 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線數(shù)據(jù)處理

目前國(guó)內(nèi)主要裝備了SIR 系列設(shè)備，各種設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、處理軟件各不相同，在野外數(shù)據(jù)采集前盡量?jī)?yōu)化測(cè)線布置方案，測(cè)量前將局部場(chǎng)地整平，若在強(qiáng)電磁干擾區(qū)施工，根據(jù)勘探目標(biāo)的大致埋深選擇合適頻率的天線，加大疊加次數(shù)來(lái)削弱隨機(jī)干擾信號(hào)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行靜校正、增益調(diào)整，在對(duì)探測(cè)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要注意增益調(diào)整和濾波環(huán)節(jié)，參照實(shí)際數(shù)據(jù)情況反復(fù)調(diào)整。

由于金屬管線對(duì)雷達(dá)電磁波的強(qiáng)烈反射，多次震蕩雖然可以作為管線位置認(rèn)定的一個(gè)標(biāo)志，為避免這種情況的發(fā)生，需要進(jìn)一步提高GPR 信號(hào)的縱向分辨率，結(jié)合剖面所顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取管線的埋深和地表位置，最終得到真實(shí)的成像，通過(guò)直觀特征反應(yīng)地埋管線的相關(guān)參數(shù)，針對(duì)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋，可以通過(guò)非線性顏色分級(jí)突出雙曲線特征，此過(guò)程無(wú)須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜處理。

6 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線的現(xiàn)狀

6.1 技術(shù)管理水平較低

現(xiàn)階段電力工程地埋管線GPR 探測(cè)仍然存在技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)那闆r，電力工程無(wú)法進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)與管控，主要體現(xiàn)為管理過(guò)程中規(guī)劃不當(dāng)，未能結(jié)合當(dāng)前建設(shè)區(qū)域的實(shí)際情況選擇技術(shù)與設(shè)備，最終使得獲取的參數(shù)信息出現(xiàn)較大偏差，為后續(xù)建設(shè)埋下了隱患。同時(shí)現(xiàn)階段管理方面較為薄弱，沒(méi)有技術(shù)管理意識(shí)作為開(kāi)展的支撐，如部分電力工程在地埋管線探測(cè)控制過(guò)程中，忽視了GPR 探測(cè)監(jiān)管的重要性，技術(shù)管理難以發(fā)揮出應(yīng)有的效果，最終導(dǎo)致施工錯(cuò)誤不斷增加，無(wú)法不能為施工提供標(biāo)準(zhǔn)信息參數(shù)，為此后續(xù)應(yīng)對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化。

6.2 技術(shù)管理流程偏差

電力工程地埋管線由多方面組成，地下排線錯(cuò)綜復(fù)雜，為此在實(shí)際建設(shè)中必須重視技術(shù)管理流程，并在施工前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備與安排工作，如存在問(wèn)題則最終的建設(shè)質(zhì)量無(wú)法得到有效保障。但就目前情況來(lái)看，當(dāng)前部分項(xiàng)目在建設(shè)中未能合理應(yīng)用GPR 探測(cè)技術(shù)，后續(xù)工作無(wú)法根據(jù)工程要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，導(dǎo)致施工中無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)的安排，由于缺乏參考物，由于管理人員缺乏認(rèn)知，使得探測(cè)過(guò)程中技術(shù)問(wèn)題頻發(fā)，無(wú)法準(zhǔn)確獲取當(dāng)前區(qū)域的具體參數(shù)信息，為此在后續(xù)的管理中應(yīng)對(duì)此加大關(guān)注力度，做好GPS 管理流程規(guī)劃工作，從而保證項(xiàng)目順利完工。

6.3 技術(shù)人員素質(zhì)不足

電力工程GPR 探測(cè)量較大，為此要求施工人員有過(guò)硬的個(gè)人素質(zhì)，能夠在遇到突發(fā)GPS 雷達(dá)探測(cè)事件時(shí)可以有效應(yīng)對(duì)，順利解決出現(xiàn)的問(wèn)題。但就目前情況來(lái)看，雖然探測(cè)人員的擁有較高的學(xué)歷，但僅憑借個(gè)人的專業(yè)理論知識(shí)難以完成全部工作，且由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致相關(guān)工作開(kāi)展中難以將理論知識(shí)與當(dāng)前的實(shí)際情況融合，導(dǎo)致技術(shù)水平難以符合要求，工作中無(wú)法發(fā)揮出理論的作用，對(duì)地埋線施工中的各類問(wèn)題難以管控，無(wú)法為電力工程施工做出準(zhǔn)確方案，難以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)做好GPR 探測(cè)，該問(wèn)題引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)在電力工程建設(shè)中不容忽視。

7 GPR 探測(cè)電力工程地埋管線的技術(shù)方法應(yīng)用策略

7.1 金屬管線的探測(cè)

當(dāng)前我國(guó)城市的發(fā)展建設(shè)速度正逐年加快，地上空間已基本趨于飽和，為此地下建筑的數(shù)量逐年增多，各類地埋管線錯(cuò)綜復(fù)雜，在地下金屬管線探測(cè)工作中，地下金屬管線的介質(zhì)在探地雷達(dá)技術(shù)下會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，經(jīng)過(guò)目標(biāo)物質(zhì)時(shí)發(fā)生反射，準(zhǔn)確探測(cè)到金屬地下管線的位置和結(jié)構(gòu)形態(tài)，提升探測(cè)效率。金屬管線的GPS 探測(cè)不需要開(kāi)挖驗(yàn)證的情況下，選用CAS—SCAN探地雷達(dá)，中心頻率為200MHz 和500MHz，可探測(cè)深度為1.5～10m 的地下物質(zhì)，采用寬頻通頻帶減少數(shù)據(jù)失真。初選200MHz 的工作頻率，采樣點(diǎn)之間距離為1cm，時(shí)窗為64ns，增益參數(shù)遵循抑制雜波和吸收補(bǔ)償介質(zhì)的原則，設(shè)置垂直的雷達(dá)測(cè)線走向，得出探測(cè)成果圖，埋深度6.6～7.5m 段，1.4m 處有寬且平的反射弧，推斷出此位置有電力管溝，埋深度5.2～6.3m 段，依據(jù)探測(cè)成果推斷出此位置有管徑600mm 的管道。埋深度11.5～12.4m 段，1.2m 處有同向軸反射弧，反射弧兩側(cè)較弱推斷出管徑為300mm 的電力工程管道位置，后經(jīng)過(guò)調(diào)查驗(yàn)證，管徑為300mm 的管道確實(shí)位于此處，和探地雷達(dá)所探測(cè)的情況保持一致，從而確保工作開(kāi)展的有效性。

7.2 非金屬管線的探測(cè)

當(dāng)前城市地下管線的類型更加多樣和復(fù)雜，不利于地下管線探測(cè)的開(kāi)展，如非金屬地下管線的影響較大，會(huì)影響電磁波的傳輸狀態(tài)，導(dǎo)致最終探測(cè)效果不理想。地下管線儀技術(shù)雖在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，但當(dāng)深度超過(guò)一定距離地下管線的準(zhǔn)確性將無(wú)法得到保證，導(dǎo)致返工或判斷失誤出現(xiàn)損失的情況時(shí)有發(fā)生，為此要選用GPE 探測(cè)技術(shù)，該技術(shù)更靈活、效率高，極大地降低了施工技術(shù)難度和施工成本；該項(xiàng)技術(shù)具有施工精度高、效率高的特點(diǎn)，采用GPS 探測(cè)非金屬地下管線施工技術(shù)，解決探測(cè)地下管線的人工費(fèi)用和施工進(jìn)度與成本問(wèn)題。探測(cè)非金屬材質(zhì)（如水泥、塑料）地下管線的問(wèn)題，解決既能對(duì)地下目標(biāo)體進(jìn)行較大深度探測(cè)，提高雷達(dá)記錄的信噪比和分辨率。該創(chuàng)新技術(shù)有良好的市場(chǎng)價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此在非金屬地下管線探測(cè)工作中，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化，提升地下探測(cè)的效率及準(zhǔn)確性，且由于不同的介質(zhì)會(huì)影響電磁波的傳播效果，當(dāng)吸收指數(shù)上升時(shí)，介質(zhì)的電導(dǎo)率也逐漸上升，整體上具有較大差異性，介質(zhì)的電導(dǎo)率和吸收指數(shù)呈正相關(guān)，準(zhǔn)確探測(cè)出所在地下位置，如可以使用RAMACGPR 型號(hào)的雷達(dá)儀器探測(cè)管徑為600mm 的地下管線，已知管頂埋深1.08m，發(fā)射天線與接收天線距離為0.6m，采樣點(diǎn)之間的距離為0.1m，為此要利用已知埋深的排水管道來(lái)推斷，由地下管線的雷達(dá)剖面圖得出管道的地面投影，根據(jù)雷達(dá)剖面圖得知反射回波走時(shí)t=13.33ns，最終推算出地下該管線埋深距離為0.87m。

7.3 完善相應(yīng)管理制度

當(dāng)前電力工程的規(guī)模正逐年擴(kuò)大，若想確保后續(xù)工程建設(shè)符合預(yù)期要求，就必須在GPR 探地過(guò)程中強(qiáng)化管理，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)的制度，設(shè)立管理部門(mén)進(jìn)行統(tǒng)一控制，將全過(guò)程執(zhí)行中的細(xì)節(jié)融合。在實(shí)際工作開(kāi)展中還應(yīng)該定期到現(xiàn)場(chǎng)了解實(shí)際情況，對(duì)GPR 探地雷達(dá)勘察中的參數(shù)進(jìn)行整合，最終使問(wèn)題的處理變得更加簡(jiǎn)單，為電力工程的技術(shù)管理貢力量。電力工程企業(yè)應(yīng)注重對(duì)GPR 探測(cè)技術(shù)人員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)管理人員的引進(jìn)，在此過(guò)程中需要不斷強(qiáng)化培訓(xùn)工作開(kāi)展，營(yíng)造一個(gè)良好的環(huán)境，從而進(jìn)一步滿足工程建設(shè)中多方面的需求。在進(jìn)行教育指導(dǎo)工作時(shí)，GPR 雷達(dá)探測(cè)技術(shù)人員要結(jié)合當(dāng)前地區(qū)的情況進(jìn)行全方位了解，開(kāi)展工作前預(yù)先查看當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)，是否存在故障或隱患問(wèn)題，在檢查無(wú)誤后投入地埋管線勘察中，在結(jié)束任務(wù)后所有參數(shù)信息必須要進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，校對(duì)完成后進(jìn)行儲(chǔ)存，確保地埋管線的安全，進(jìn)一步提升電力工程施工質(zhì)量，最終確保電力工程建設(shè)最終能夠順利完工。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電能的消耗量也在逐年提高，若相契合社會(huì)的實(shí)際英語(yǔ)需求，就必須對(duì)資源供給問(wèn)題加大關(guān)注力度，在建設(shè)中合理應(yīng)用GPR 探測(cè)過(guò)程中必須做好相應(yīng)的規(guī)劃工作，采取科學(xué)有效的管理辦法，布置探地雷達(dá)測(cè)點(diǎn)位，要求全過(guò)程以科學(xué)化、規(guī)范化為基礎(chǔ)，有效控制地埋管線的方向，要求所處位置不可存在較強(qiáng)的干擾源，盡量垂直走向防止后續(xù)出現(xiàn)反射誤差。在復(fù)雜管道埋設(shè)區(qū)域，GPR 的干擾信號(hào)較多，為此需要進(jìn)行針對(duì)性處理，實(shí)測(cè)時(shí)記錄干擾源位置，針對(duì)相應(yīng)問(wèn)題作出相應(yīng)的解決策略，推動(dòng)電力工程發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，要盡量規(guī)避GPR 探測(cè)中的剖面震蕩，為此可以在工作開(kāi)展中合理借助頻率增強(qiáng)設(shè)備提高信號(hào)分辨力，從而準(zhǔn)確探測(cè)地下管線的分布情況，保證建設(shè)的順利開(kāi)展。