非开挖特深管线的探测技术分析

刘阳

（江西省煤田地质局普查综合大队 江西南昌 330000）

非开挖特深管线的探测技术分析

刘阳

（江西省煤田地质局普查综合大队 江西南昌 330000）

非开挖技术主要是指在地表的小部分进行挖掘，并对地下的管线进行敷设、更换以及修复等施工，由于非开挖技术对地上物的影响十分的微小，所以，在实际的生活过程中，已经得到了广泛的应用，而非开挖技术中的关键环节就是管线的探测技术，保证管线探测的准确性，就能够极大的提高非开挖技术的有效性和施工质量。本文主要对非开挖管线的探测方法进行分析，对非开挖特深管线的探测原理进行分析，并以实例来进行辅助说明，以能够更好的促进非开挖特深管线探测技术的发展。

非开挖；特深管线；探测技术

前言

非开挖技术常用于克服自然条件下的工程领域中，例如高速公路以及铁路的管线维护，已有建筑、湖泊等自然条件下的管线敷设等等。实施非开挖技术，其不仅能够很好的保护环境，更具有施工人员少、安全性高以及综合施工成本低等特点，所以，现如今已经广泛的应用在社会特深管线的敷设以及维护当中。在非开挖技术当中，管线的探测技术是一个十分重要的环节，其不仅起到一个定位的作用，更承担起保证施工效率以及质量的重要作用。本文意在对非开挖特深管线的探测技术进行分析，其详细内容如下。

1 非开挖管线探测的应用范围以及问题

随着城市建设与管理力度逐渐加大，为了消除市区道路“拉链”的困窘局面，降低施工成本，缩小对城市交通和景观的影响，很多电力管线的施工采用非开挖技术。

非开挖技术属于地下工程领域，与市政工程、工程机械、钻井技术与装备、物探技术、自动控制技术等专业学科领域交叉，是在少量开挖地表的情况下铺设管道、线缆，在水、电、通信、气等地下管道工程中已经逐步得到应用，尤其在穿越道路、河流等阻碍物时使用最多。管线非开挖铺设的内容有：微型隧道掘进机、顶管、水平定向钻、夯管锤等。

其中，水平定向钻是非开挖技术的主要内容。虽然采用非开挖技术优点很多，但还存在不少问题，主要有：

占用的地下空间范围较大，不利于地下空间分层利用的原则.对以后地下空间的利用带来隐患。由于采用非开挖施工的管线，埋深变化大而且深，管线规模相对占用空间较小，埋深大于一般的管线探测仪器的探测深度。而大部分施工单位不能提供准确的竣工图纸，对地下管线工程信息的动态管理带来较大难度，也不利于管线的运行维护管理。因此，研究深埋（特深）管线的探测技术，以期能在施工后通过探测手段获得管线的位置，是十分必要的。

2 非开挖特深管线的探测原理

（1）直流电法，直流电法和以往的传统滞留电阻率的方法基本相同，其都是以目标和周围环境的到现行的不同而进行探测的一种方法，尤其管线的金属材料能够让电子自由的进行活动，所以其电阻率的大小主要取决于其自身的性能情况以及导电情况。如果周边的环境是溶水，则电阻率的大小还取决于其环境离子浓度以及湿度情况等。通常情况下，金属导线的电阻率的数值都不高，其周围环境的电阻率较高，这样，采用直流电法的应用原理主要是根据金属管线与环境之间的电阻差异来进行特深地下管线的探测，进而确定地线深埋管线的具体位置。在电剖面中，因为大地的介质具有不均匀的特性，所以其所测量的介质并不是真实的电阻率的数值，而是在地形条件影响下的点行不平均的一个综合性的数值，从这个综合性数值的变化规律情况中，就能够很好的了解到该区域电的不平均性，所以在对地下管线进行位置的探测时，要能够应用高输入阻抗的毫伏表，并采用中间的梯度装置，这样从垂直的剖面上进行观测，就能够准确的知道真实电阻率的平均值。

（2）电磁法，电磁法的应用原理主要依靠主动或者被动的场源，然后在对地下的管线激发电磁，这样，当地下的管线因为电磁的而产生电磁信号而反馈回来时，就能够通过地表的接收器所接受的信息进行地下的分析，然后在通过计算而准确的得知地下特深管线的位置以及所处的深度信息。进而达到特深管线的探测功能。对于电磁的激发，可以是对地下的金属管线进行人工的激发，例如感应法以及夹钳法等等，然后在对其进行通电的处理，这时，地下管线的金属部分就会因为激发而产生一定的交变磁场，这种磁场能够被地面的相应接受装置所接受，这样就能够达到测量的目的，在此方法中，带电管线磁场的水平分量数值计算公式为（1）所示，而垂直分量的计算公式如（2）所示。

公式（1）以及公式（2）所计算的数据有一个很大的限制，就是在深埋深度在3m之内的管线进行检测，其检测的结果是准确的，但是对于3m之外的管线数值检测，其由于电磁场信号的特点，会显得较弱，也就不能够准确的判断异常信号的干扰情况，容易造成误差。但是，从公式（1）以及公式（2）计算可以看出，带电管线磁场的水平分量以及垂直分量的与电流的大小都成正比，所以，在实际的探测工作中，可以采用直接法，对于深埋程度较大的管线，要增加其采用的功率，并减小接地电阻的数值，增加信噪比，这样，在其他辅助的观测方式下，就能够在地面上接受到电磁波的信号，解决深埋深度在3m以上的管线探测问题。

（3）人工地震法，其主要的应用原理是通过不同介质的不同阻抗值，对其发射一系列的波动时，会产生一定的弹性界面，当这个界面两侧的弹性速度以及波阻抗差超过一定数值时，就能够通过一些软件对其界面进行一个简单的描绘。由于在地面上对目标进行人工震源的激震时，会在激振点处发生一个弹性的震动，这个震动会对附近的土层情况产生一定的影响，进而形成一个地震波向四周扩散，地震波在地下进行传播的过程中，会遇到不同弹性介质，所以会产生不同弹性的分界面，例如非金属管材与地层之间的截面，此外，还会出现一个波动的反射和折射等现象，探测的人员就能够通过地下所传播的这些信息进行分析，然后找出其波动的规律，进而，对深埋地下的管线进行查找，知晓其准确的位置。

将人工地震法应用在地下深埋管线的探测中时，其经常应用的一项技术是瑞雷波法，即面波法，其主要的应用原理是地下的管道波动速度与周围介质波动速度的差异性，并对其不同频率波的传播速度进行计算和测量，以此来对地下管线的位置进行确定，此外，如果地下深埋管线（管道）的埋设程度较深，或者其口径较大的金属管道，就可以采用这以方法进行一个探测，通常情况下，其探测的结果准确性较高，具有较大的研究和实践价值。

3 结束语

对于地下特深的管线掩埋地，仅仅采用单一的技术手段是不能够准确判断管线埋设情况的，还需要采用多种方式探测的手段来保证其探测结果的准确性，这样也能够有效增强同一地区地下管线的分辨程度，更好的保证非开挖技术施工的质量和有效性，所以，如何增强非开挖特深管线的探测技术就是相关的施工人员都在思考的问题，除了可以应用多频率多探头综合的探测方法外，还要能够将国内的非开挖技术进行一个完善和总结，并且，还要尽可能快的研究出一个更加符合我国国情的外开挖技术仪器，同时，利用信息化的技术手段来对城市地下错中复杂的管线数据进行一个信息的记录，只有这样，才能够让非开挖技术得到一个新的提升。

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P631

A

1004-7344（2016）20-0173-02

2016-7-1

刘阳（1991-），男，江西抚州人，学士，东华理工大学勘查技术与工程专业，从事地球物理勘查及遥感工作。