城市區(qū)域復(fù)雜條件下地下管線探測(cè)技術(shù)分析

張翼

蕪湖市勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 安徽 蕪湖 241000

引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，為了保證城市居民的正常生活，地下管線工程的數(shù)量越來越多，使得地下管線在城市的地下區(qū)域中的分布越來越復(fù)雜，這一現(xiàn)象為管線的探測(cè)工作提出了更高的要求。因此，只有合理掌握復(fù)雜條件下地下管線探測(cè)技術(shù)，并采取科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用策略，才能夠提升管線探測(cè)的準(zhǔn)確性，并有效避免探測(cè)工作對(duì)管線系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)與管線的質(zhì)量造成的負(fù)面影響。

1 城市區(qū)域復(fù)雜情況中使用地下管線探測(cè)技術(shù)的價(jià)值

地下管線探測(cè)技術(shù)是在城市區(qū)域中非常有價(jià)值的工具，它可以用來探測(cè)地下的各種管線，包括自來水管線、燃?xì)夤芫€、電纜管線等。其價(jià)值主要有以下幾點(diǎn)：首先該技術(shù)能夠幫助避免破壞地下基礎(chǔ)設(shè)施。城市區(qū)域中地下的基礎(chǔ)設(shè)施非常復(fù)雜，由于歷史原因，可能存在大量的地下管線、設(shè)備和其他結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行土木工程或其他建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，如果不知道這些地下結(jié)構(gòu)的位置和情況，就有可能會(huì)破壞它們，導(dǎo)致供電中斷、漏水、燃?xì)庑孤┑葐栴}。而地下管線探測(cè)技術(shù)可以幫助我們確定這些地下管線的位置和深度，從而避免對(duì)它們的破壞，保證城市基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。其次，該技術(shù)能夠提高施工效率和減少成本。在進(jìn)行施工項(xiàng)目時(shí)，通常需要挖掘地面來安裝各種管線和設(shè)備[1]。如果我們不知道地下的管線和結(jié)構(gòu)的情況，就有可能會(huì)在施工過程中遇到阻礙和問題，導(dǎo)致施工進(jìn)度延遲，成本增加。但是，如果使用地下管線探測(cè)技術(shù)，我們可以事先確定地下管線的位置和深度，并根據(jù)這些信息規(guī)劃施工方案，避免遇到不必要的阻礙和問題，提高施工效率，同時(shí)也能夠減少施工成本。最后，該技術(shù)能夠保證城市區(qū)域的安全性和可靠性。城市區(qū)域中的地下管線是維持城市運(yùn)轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。如果這些管線受到損壞或者出現(xiàn)故障，就有可能會(huì)對(duì)城市區(qū)域的安全和可靠性造成威脅。例如，燃?xì)庑孤┛赡軙?huì)導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸，電力故障可能會(huì)導(dǎo)致停電，給居民帶來不便。而使用地下管線探測(cè)技術(shù)可以幫助我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線的問題，并進(jìn)行及時(shí)維修和保養(yǎng)，保證城市區(qū)域的安全和可靠性[2]。

綜上所述，地下管線探測(cè)技術(shù)在城市區(qū)域中具有很大的價(jià)值。在城市區(qū)域中，地下管線可能存在交叉、重疊等情況。使用傳統(tǒng)的地面探測(cè)方法，很難精確確定這些管線的位置和深度，而且需要進(jìn)行大量的人力和物力投入。相比之下，地下管線探測(cè)技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地確定管線的位置和深度，不僅可以提高探測(cè)效率，而且還可以降低施工成本。

2 復(fù)雜條件下地下管線探測(cè)技術(shù)類型

2.1 直接法

直接探測(cè)法是一種基于電磁理論的非破壞性地下管線探測(cè)方法，其原理是利用電磁場(chǎng)相互作用特性，通過測(cè)量地面上的電磁場(chǎng)分布情況，推斷出地下管線的位置和特征。直接法主要被應(yīng)用在近距離并行管線的探測(cè)中，在該技術(shù)實(shí)際的應(yīng)用過程中，首先，要開展測(cè)量線的布設(shè)工作，即根據(jù)需要探測(cè)的區(qū)域大小和復(fù)雜程度，選擇合適的測(cè)量線間距和布設(shè)方式。其次，要將交流電源接入發(fā)射線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而在地下形成電磁場(chǎng)。為了達(dá)到更好的探測(cè)效果，可以在不同的位置和方向上布置多個(gè)發(fā)射線圈，形成不同的磁場(chǎng)分布。再次，將接收線圈移動(dòng)沿測(cè)量線方向進(jìn)行掃描，并記錄每個(gè)位置處接收到的電場(chǎng)信號(hào)。根據(jù)測(cè)量線圈的數(shù)量和布設(shè)方式，可以得到不同方向上的電場(chǎng)分布圖。最后，要對(duì)記錄的電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，通過計(jì)算和模擬推算出地下管線的位置、深度、尺寸和電特性等參數(shù)[3]。

使用直接法進(jìn)行探測(cè)不會(huì)對(duì)地面造成破壞，使探測(cè)工作能夠從根本上防止對(duì)管線的損害。同時(shí)，直接法可以快速地對(duì)大面積區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，可以減少探測(cè)時(shí)間和人力成本。并且，直接法可以對(duì)地下管線的位置、深度和尺寸等參數(shù)進(jìn)行高精度的測(cè)量和分析，可以滿足不同工程和應(yīng)用的需求。此外，直接法可以對(duì)不同種類的金屬管線進(jìn)行探測(cè)，包括電力、通訊、自來水、燃?xì)獾冉饘俟芫€。同時(shí)，它還可以用于地下水資源的勘探和監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域[4]。

2.2 夾鉗法

夾鉗探測(cè)法是一種應(yīng)用于非金屬管道或不具有通電條件的金屬管道的非破壞性地下管線探測(cè)方法。其主要原理是利用電磁感應(yīng)原理，在為夾鉗通電時(shí)，形成一次磁場(chǎng)，之后在管道周圍產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，通過測(cè)量磁場(chǎng)的變化來確定管道的位置和方向。在夾鉗法應(yīng)用的過程中，應(yīng)對(duì)以下要點(diǎn)予以重視：首先，在該技術(shù)應(yīng)用之前需要開展勘測(cè)工作，了解地形、地貌、地質(zhì)等情況，以及可能存在的地下管道類型和規(guī)格。其次，在安裝夾鉗的過程中，將夾鉗放置在離管道表面較近的位置上，確保夾鉗與管道之間沒有空隙，并緊密貼合管道表面。最后，在探測(cè)時(shí)，將夾鉗探測(cè)儀器與夾鉗連接，啟動(dòng)探測(cè)儀器，調(diào)整靈敏度，移動(dòng)夾鉗和探測(cè)儀，記錄下管道的位置和方向。夾鉗法除了能夠滿足上述優(yōu)點(diǎn)以外，還具有快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，總的來說，該技術(shù)是一種非常實(shí)用的地下管線探測(cè)方法，可以在城市區(qū)域復(fù)雜條件下進(jìn)行探測(cè)，有利于保障地下管道的安全運(yùn)行，減少潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 感應(yīng)法

感應(yīng)探測(cè)法也是城市地下近距離并行管線探測(cè)的重要技術(shù)，其原理是基于感應(yīng)線圈對(duì)交流電信號(hào)的感應(yīng)，通過感應(yīng)線圈放置在地表上，產(chǎn)生一定頻率的電磁場(chǎng)，并向地下發(fā)送信號(hào)，當(dāng)信號(hào)遇到地下管線時(shí)，會(huì)感應(yīng)管線中的電流，產(chǎn)生一個(gè)反向信號(hào)，被感應(yīng)線圈接收，進(jìn)而判斷地下管線的位置及深度等信息。為了保證感應(yīng)法起到較好的應(yīng)用效果，首先，工作人員要在地表上選擇合適的位置安裝感應(yīng)線圈；其次感應(yīng)線圈通過發(fā)射一定頻率的電磁場(chǎng)向地下發(fā)送信號(hào)；最后，當(dāng)信號(hào)遇到地下管線時(shí)，會(huì)感應(yīng)管線中的電流，產(chǎn)生反向信號(hào)，被感應(yīng)線圈接收。當(dāng)信號(hào)被接收后，工作人員通過分析接收到的信號(hào)，可以判斷地下管線的位置及深度等信息。除了具有與上述相同的優(yōu)勢(shì)之外，需要注意的是，感應(yīng)探測(cè)法在應(yīng)用過程中也存在一些限制和局限性，如深度限制、誤差可能存在等問題，因此需要針對(duì)具體情況進(jìn)行綜合分析和判斷。

2.4 雷達(dá)法

雷達(dá)探測(cè)法是一種非侵入式的、高精度的地下管線探測(cè)技術(shù)，其主要被應(yīng)用在城市復(fù)雜條件下地下非金屬管線探測(cè)方面。雷達(dá)探測(cè)法可以對(duì)地下管線進(jìn)行高精度的定位和測(cè)深，探測(cè)精度通常在10cm以內(nèi)，同時(shí)，雷達(dá)探測(cè)法無須長(zhǎng)時(shí)間的勘察和測(cè)量即可完成探測(cè)工作。

雷達(dá)探測(cè)法的原理是利用電磁波的反射和折射特性來探測(cè)地下管線，主要利用雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)射高頻電磁波，并接收反射回來的信號(hào)來完成有效的探測(cè)。地下管線會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生不同的反射和折射，從而形成不同的圖像，可以根據(jù)圖像識(shí)別管線的位置和深度。在探測(cè)過程中，工作人員要確定探測(cè)區(qū)域和探測(cè)目標(biāo)，并根據(jù)地下管線的深度選擇合適的雷達(dá)探測(cè)設(shè)備和探測(cè)頻率。同時(shí)，要對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行清理和平整處理，清除雜物和障礙物，確保雷達(dá)探測(cè)設(shè)備可以正常工作。針對(duì)不同類型的地下管線，可以采用不同的探測(cè)方法，如單線探測(cè)、雙線探測(cè)、連續(xù)探測(cè)等。最后，要對(duì)探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理和分析，根據(jù)反射圖像識(shí)別管線的位置和深度，并將探測(cè)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記和記錄，制作探測(cè)報(bào)告并交付給相關(guān)部門。

總之，雷達(dá)探測(cè)法是一種非常有效的地下管線探測(cè)技術(shù)，在城市建設(shè)和管線維護(hù)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的雷達(dá)探測(cè)設(shè)備和探測(cè)方法，結(jié)合多種技術(shù)手段和操作方法，提高探測(cè)精度和可靠性，為城市建設(shè)和管線維護(hù)提供支持。

2.5 移動(dòng)信標(biāo)法

移動(dòng)信標(biāo)探測(cè)法主要利用穿孔裝置、電纜推進(jìn)設(shè)備、CCTV管道爬行器等，使信標(biāo)能夠被內(nèi)置于管線中，之后根據(jù)信標(biāo)從探測(cè)裝置處接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)管線位置與埋深的確定。雖然，該方法具有高效、簡(jiǎn)便等特性，但是，其應(yīng)用范圍具有較大的局限性：該技術(shù)不適用于金屬管線的探測(cè)，并且，針對(duì)燃?xì)?、壓力等管線的探測(cè)，其難以起到較好的效果?？傊苿?dòng)信標(biāo)探測(cè)法在城市區(qū)域復(fù)雜條件下具有重要的應(yīng)用價(jià)值。如果工作人員能夠掌握其原理和操作步驟，可以幫助地下管線探測(cè)工作更好地開展。

3 地下管線探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用建議

3.1 探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信息調(diào)查

在地下管線探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，信息調(diào)查工作是十分必要的，只有了解了現(xiàn)場(chǎng)的大致情況，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的精細(xì)化探測(cè)打下基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)勘察是地下管線探測(cè)的第一步。通過實(shí)地勘察，可以了解管道布局、管徑、埋深等信息，以及周圍建筑物、地貌、地質(zhì)情況等環(huán)境條件。對(duì)于管道布局密集、管徑復(fù)雜的區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)勘察可以幫助確定需要探測(cè)的區(qū)域和探測(cè)方案。在現(xiàn)場(chǎng)勘察中，需要使用地形儀、測(cè)距儀、羅盤等工具對(duì)管線位置和朝向進(jìn)行精確測(cè)量，并且記錄相關(guān)信息，為后續(xù)探測(cè)工作做好準(zhǔn)備。

3.2 儀器探查

針對(duì)由金屬材料制成的管線的探測(cè)，相關(guān)工作人員需要應(yīng)用到管線探測(cè)儀等設(shè)備，從而能夠準(zhǔn)確測(cè)量管線中心的投影位置、管線埋放深度等數(shù)據(jù)。在地下管線系統(tǒng)中，一部分管線因?yàn)槁裨O(shè)時(shí)間較長(zhǎng)、深度較深、管徑較小等原因，導(dǎo)致其難以被探查出來，因此，有必要通過相關(guān)儀器輔以管線探測(cè)技術(shù)開展相關(guān)工作。在實(shí)際的探測(cè)作業(yè)中，為了有效確保測(cè)量的安全性，相關(guān)工作人員務(wù)必要精確掌握在管線測(cè)量過程中可能會(huì)發(fā)生的各類情況與問題。在儀器的使用過程中，管線探測(cè)儀可以通過導(dǎo)電與導(dǎo)磁方面的原理，分析電磁場(chǎng)在空間與時(shí)間方面的規(guī)律，從而能夠進(jìn)一步提升管線探測(cè)的精確性與全面性。同時(shí)，工作人員要通過由簡(jiǎn)到繁、反復(fù)比較的方式，對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，從而盡可能地減少探測(cè)誤差。

3.3 探測(cè)數(shù)據(jù)處理

在管線探測(cè)技術(shù)應(yīng)用之后，相關(guān)工作人員要開展探測(cè)數(shù)據(jù)的處理工作，其中主要應(yīng)用到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在實(shí)際的工作中，工作人員將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行拆分，并在拆分之后為數(shù)據(jù)生成編碼。按照編碼，數(shù)據(jù)能夠被進(jìn)行排序，之后，導(dǎo)入控制點(diǎn)的坐標(biāo)，并形成核驗(yàn)的文件。最后，核驗(yàn)文件輸出導(dǎo)線觀測(cè)手簿，轉(zhuǎn)換為pnt格式的文件。

pnt文件會(huì)被導(dǎo)入到EPS中的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)中，通過連線、建立分支、輸入屬性信息等方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理。之后，平臺(tái)內(nèi)部會(huì)對(duì)管線的各類信息進(jìn)行孤點(diǎn)、孤線、一致性、重復(fù)性等方面的檢查。之后，根據(jù)不同種類的管線數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、檢查、處理、輸出，圖形的編輯等步驟，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的科學(xué)化管理。最后，按照規(guī)章流程中對(duì)管線數(shù)據(jù)在顏色、層數(shù)、代碼等方面的標(biāo)準(zhǔn)，利用EPS平臺(tái)對(duì)管線的探查屬性、空間屬性等分別進(jìn)行制圖處理，使得管線的分布、孔徑與流向情況等信息能夠更加直觀地被體現(xiàn)出來。

4 結(jié)束語

總而言之，受到城市化與復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，我國(guó)城市的地下管線鋪設(shè)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。因此，針對(duì)城市區(qū)域復(fù)雜管線的探測(cè)問題，為了保證探測(cè)的有效性，往往會(huì)應(yīng)用到較多的技術(shù)。本文首先結(jié)合大多數(shù)管線探測(cè)項(xiàng)目的情況，分析了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際的工程，對(duì)城市復(fù)雜環(huán)境管線探測(cè)技術(shù)的運(yùn)用策略進(jìn)行分析，希望相關(guān)技術(shù)能夠得到進(jìn)一步使用。