关于综合物探技术在地下管线探测中的应用研究

祝孙喜

（湖南省地质测绘院 湖南衡阳 421008）

关于综合物探技术在地下管线探测中的应用研究

祝孙喜

（湖南省地质测绘院 湖南衡阳 421008）

随着城市化进程的不断加快，城市建设过程中埋设了诸多通信、电力及给水管道，在地下形成了较为庞大的管道系统，很多项目的建设离不开对地下管道线路分布情况的了解和分析，因此，相关部门应对地下管线探测技术予以重视。本文首先阐述了地下管线探测的基本原理，并对物探技术在管线探测中的应用进行全面分析，仅供参考。

物探技术；地下管线探测；应用

1 引言

城市建设和规划是推进城市化建设的主要工作，做好城市规划可全面推动城市发展，提高城市的建设质量。因此，为了进一步推动社会发展和城市建设，就要做好建设施工过程中地下管线的处理工作，而物探技术在地下管线探测中的应用，有利于摄取被探测地区地下物质的分布情况，解决施工过程中遇到的地质问题或工程问题，是城市规划建设中的有效探测手段。

2 地下管线探测的基本原理

2.1 电磁法探测原理

电磁感应法是地下管线探测的重要组成部分，其主要物性基础是地下管线与周围介质导电性及导磁性的差异，以电子感应原理进行观测，同时对电磁场空间及时间的分布规律为研究对象，以此来实现寻找地下管线的目的。为了达到良好的地下管线探测效果，应满足以下条件：①地下管线所形成的电磁场，其分布规律或分布特征能够被准确探测和计算；②场源在目标管线上能激发一定强度的电流，并尽量减少电流通过非目标管线、干扰物和介质，有利于消除相关的干扰因素；③应保证探测仪器的先进性，尽量提供真实有效的物理场信息，以此来保证探测精度。

2.2 地质雷达探测原理

地质雷达探测法是地下管线探测中另一种较为常用的探测方法，其主要利用地下管线和周围介质的物性差异来开展探测工作，这是一种非破坏性探测仪器，主要利用高频电磁波对地下介质进行探测。雷达通过地面上移动的发射天线向地下发射高频电波，地下流动的电磁波在遇到不同电性界面时，会产生一定的反射、透射和折射现象。电介质间电性的差异越大，其反射回波的能量就越大，反射到地面的电磁波被和发射天线同步移动的接收天线接收后，雷达主机能够精确记录下反射回波所达到的时间、波长等特征，并通过信号叠加放大、图形合成等数据加工处理方法，形成地下剖面扫描图形，在对雷达图形进行有效判读后，便可获得地下管线的具体分布位置和状态。

3 综合物探技术在地下管线探测中的应用

3.1 电磁感应法

对于金属管线和电缆通常会采用电磁感应法进行探测，由于电磁感应法主要运用了电磁感应的原理，操作方便，且探测精度高，被广泛应用于地下管线探测中。在探测过程中，地下金属管线等会在磁场的影响下生成感应电流，并形成相应的磁场，这种情况下，相关工作人员即可对地下管线的具体位置进行探测。另外，针对一些已经露出地面的金属管线，可使用直接法进行探测，即将探测设备和露出的金属线相连接，并使探测设备的另一头接地，这样就可通过接收到的磁场信号来分析地下管线的具体分布情况。

3.2 地质雷达法

地质雷达法是在探测非金属管线最常用的方法，在地面进行测线的布置，并通过探地雷达的发射天线将电磁波发射出去，管线对电磁波进行反射最终由接收天线进行接收，以时程关系为依据来确定管线的位置和深度。在布置测线的过程中，需要注意测线和管道之间的走向保持垂直，将所采集的原始数据进行一系列处理，最终以图像的形式显示出来，即可掌握管线埋设的具体位置以及深度。若道路下有钢筋网铺设的话，则会屏蔽一部分雷达发射的电磁波，再加上环境中可能存在的电磁干扰，在一定程度上会对探地雷达产生影响，有时会无法找到目标体。

3.3 瞬变电磁法

在探测自来水管道、污水管道及雨水管道时，可使用瞬变电磁法保证探测效果的质量。瞬变电磁法通过利用磁源将一次脉冲电磁场发送到地下，对地层介质进行激发从而感应二次电磁场，再通过线圈来接收来自二次电磁场的感应，并对其进行分析，可有效找出地下目标体的具体位置。瞬变电磁法探测地下管线的过程与探地雷达的探测过程较为相似，将数据采集完成后经过滤波、一维反演以及时深转换的流程进行处理，最终形成测线成果图。管道是金属材质的或管道内有导电物质，则为低阻，管道是非金属材质的或管道内没有导电物质，则为高阻，以便将管道的位置、深度及类型准确判断出来。

4 实例分析

实例1：地质雷达法：

实例概况：

某项工程建设，需要对该路段开展明挖施工，且应将开槽深度控制在4m范围内，根据该路段地下管线的实际探测情况及需要遵守的测线布置原则，并对其埋深充分考虑后，可利用地质雷达探测技术，在路的两侧及中央位置设置三条测线方向，且每隔20m应布置1条横向的测线。

4.2 探测结果及对比性分析结果

探测结果：通过地质雷达检测可检测出：整个建设工程的测线长度为1195m，且探测的有效深度为0～4.0m。另外，对原始图像进行数字滤波、影响增强等后期处理，可准确探测出地下管线的具体分布情况。

图1 该路段雷达测线布置图

对比性分析结果：地质雷达探测技术在该工程应用后，探测的反射波双曲线现象严重，能将地下管线的实际分布情况及形态全面反映出来，且地下管线的形态不会受到雷达天线间距离的影响。在应用过程中，若雷达探测仪器正处于探测目标的上方，则雷达波的传播时间最短，不仅能有效提高地下管线的探测效率，还能保障探测质量。

实例2：电磁感应法：

为了适应数字化、信息化城市的快速发展，某市决定对主城区四环路内的城市道路地下管线进行探测，同时建立完善的管线信息管理系统和动态更新管理信息。总探测面积为570km2，各类需要探测的管线总长度为23000km。管线探测成果三维效果图如图2所示。

图2 管线探测成果三维图

本次探测主要采用电磁感应法中的直接法、夹钳法和感应法来开展管线探测工作，通过极大值结合极小值进行定位，主要采用70%法、50%法结合直读法进行定深。在第三方监理开挖验证后，探测成果符合相干光规范要求，探测效果较好。

实例3：地质雷达法：

某高速公路需要进行大口径灌注桩施工，由于石油天然气管道在设计的桩位附近，但具体位置不详，因此，需要对该管线的具体的水平位置进行探测。沿着管线走向一共布置了两条剖面，编号分别为55号、52号，天线间距为1m，测点间距为0.25m。

其中，55号雷达剖面的探测结果图见图3，在水平位置13.5～15.5m，深度方向16～18m区域内具有明显的异常反射波，表明该位置存在强反射体，即为天然气管道。

52号雷达剖面图中，水平位置19.0～21.0、深度方向26～28m区域内出现较为明显的异常反射波，表明该位置存在强反射体，即天然气管道（见图4）。

在对该工程探测结果分析后发现，高速公路桥的基桩距地质雷达探测到的天然气管道中心地面投影位置最小为3.5m，只要桩基施工控制好垂直度，不会触及到天然管道，即可保证施工安全。

图3 55号剖面地质雷达探测波形图

图4 52号剖面地质雷达探测波形图

5 结语

随着各城市地下管线系统规模的不断扩大，地下管线的探测难度也在不断增加。在城市建设过程中，物探技术可有效帮助工作人员进行地下管线的探测，实际作业中，需根据区域具体情况选择合适的探测技术，保障地下物质检测的便利性和准确性，为后期工程建设奠定坚实的基础，避免出现不必要的安全事故。

[1]王宗敏.综合物探技术在地下管线探测中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（20）：56.

[2]方磊.综合物探技术在地下管线探测中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（21）：54.

[3]卢海，刘建威.综合物探技术在地下管线探测中的应用[J].现代测绘，2015（1）：44～46.

TU990.3

A

1004-7344（2016）32-0194-02

2016-10-19

祝孙喜（1982-），男，助理工程师，本科，主要从事地下管线探测工作。