探讨复杂条件下的地下管线探测技术

蔡武宜（湖南省地质测绘院，湖南衡阳421008）

探讨复杂条件下的地下管线探测技术

蔡武宜（湖南省地质测绘院，湖南衡阳421008）

复杂的地下管线是每个城市的生命线，随着城市化进程的不断加快，地下管线的探测环境越来越复杂，因此，加强对复杂地下管线探测技术的研究是非常有必要的，在实际探测过程中，应对现场的实际情况进行综合分析，并确定出恰当的探测法。本文主要对复杂条件下地下管线的探测技术进行详细阐述，并结合实例对其具体应用情况进行分析，仅供参考。

复杂条件；地下管线；探测技术

1 引言

近年来，随着现代化城市的不断发展，地下管线在管线的材质、种类、数量、敷设手段等方面都发生了较大变化，管线的探测工作也变得越来越复杂。目前，地下管线探测中主要使用的探测仪器为管线探测仪和探地雷达，管线探测仪具有高精度、低成本的特点，但受到其工作原理的限制，在非金属管线和信号较弱的金属管等探测盲区进行管线探测时，无法保障其探测精度，而探地雷达管线的探测则更好的克服这一不足之处，只要地下管线和周围介质之间存在一定的电性差异就能被雷达发现，又因其具有抗干扰能力强、高效率、无损探测等优点，已成为当前地下管线探测的主要设备。

2 复杂条件下的地下管线探测技术

2.1 电磁感应法

电磁感应法的工作原理主要是通过相关电磁感应原理，并结合地下管线及周边介质的导电性对地下管线施加一定的电磁信号，以此来达到探查的目的。具体方法如下：

（1）夹钳法。将环形夹嵌套在管线上，夹嵌会产生一定的谐变磁场耦合到管线上，产生感应电流，通过测定磁场来确定地下管线的具体位置。

（2）直连法。该方法主要适用于地下管线管道有出露的金属管，通过导线将管道和管线仪的发射机直接连接起来，以此来确定地下管线的具体位置。

（3）感应法。管线受到发射机所产生的一次感应电磁而产生二次电磁场，并通过接收机接收二次电磁场所产生的信号进行探测。①垂直压线法，该方法的发射机是直立于地面的，并产生水平磁偶极场，可有效探测出管线出现的异常之处，但缺点在于两管线之间的距离较近，探测效果不明显；②水平压线法，可有效压制邻近管线的干扰；③倾斜压线法，有利于抑制干扰管线的信号，大大提高了探测异常管线的效率。

2.2 地质雷达法

地质雷达法主要是利用高频电磁波对地下管线的结构和位置进行扫描，通过电磁波发射可接受地下不同介质的反射波，并以脉冲反射的形式将其记录下来，可较为直观的将电磁波在介质中传播的路径、电磁场的强度和波形表现出来，且随着介质的电性变化而发生变化，因此，根据接收波的振幅、频率等信息，可将地下管线的具体结构形态和位置确定下来。

2.3 高密度电法

高密度电法在探测地下管线的过程中，一般应将几十甚至上百根电极置于测点上，通过专用仪器来控制和处理相关的采集数据，从而得到地点断面图，该方法具有较好的抗干扰性。根据地点断面图中电阻率的实际分布情况，将断面中特征相同的低阻区连接起来，即可获得所探测管线的具体走向和深度。该方法通过电极向地下供应直流电，并在地下形成一定的直流电场。

2.4 高精度磁测法

该方法主要是根据相关的磁场原理，对地下介质的磁场特征进行探测，并利用计算机对其进行处理，可有效检测出隐蔽物的存在。该方法所使用的探测仪器速度较快，能够探测地下50m左右的障碍物。

3 工程实例

3.1 工程概述

某路道呈东西走向，是所在城市交通的主要干道，为了配合所在市的水环境整治工作，专门设计了一条横穿该路道的污水管，并采用顶管的方式对污水管进行铺设。在顶管施工前，应对顶管沿线地下管线的分布情况进行确认，由于各管线之间距离较短，为地下管线探测时的准确定位、定深造成一定困难，由于外界干扰较大，采用单一的方法可产生较大误差。因此，该大道决定优选出几种探测方法，将各种方法获得的信息进行综合性分析，以此来提高对管线的分辨力。

3.2 探测技术分析

若管线探测工区存在一定干扰的话，首先进行方法有效性试验，以此来确定方法技术和探测过程中所用仪器精度和相关参数的有效性、准确性。比如在采用电磁感应法探测管线时，应通过方法试验来确定最佳的收发距离、工作频率及修正系数，再通过多种物探手段，对复杂地区进行综合性探测，若条件允许的话，可进行开挖验证，有利于提高探测的精确度。

该大道地下管线的分布较为密集，高压电线和煤气、电信、水管的距离较近，且各个管线的材质都不相同，煤气罐为钢管，电信管为塑料管，雨水管是混凝土管，这为探测工作造成诸多困难，再加上工区的电磁干扰和管线间的物理场影响十分严重，因此，根据工区的实际情况，综合采用多种管线探测法，并结合开挖验证进行分析。

（1）针对电信、电力管线，采用夹钳法。由于电力自身具有较强的信号，用电测感应法进行探测定位时，可通过极大值法或极小值法来确定的异常位置，都无法保证其是管线的实际位置，在这种情况下，在检查井处，可用夹钳法对管线进行探测和追踪。由于管线探测的电磁信号频率是单一的，该信号受邻近异常的干扰较小，因此，定位的准确度较高，可有效确定电力管线的具体位置。

（2）针对煤气管线，采用电测感应法。根据相关规范，不允许采用直接法对煤气管进行探测，因此，通常采用电测感应法对煤气管线进行探测，由于该管线的两端分别靠近电力线和电信管线，受到的干扰较大，可采用不同频率的极值法、70%定深法进行反复测试，将管线的大概范围确定下来，再每隔30m左右，在垂直管线走向的方向上进行钎探，所钎探的结果表明，煤气管的平面位置误差和深度误差为0.25m，由此可见，在干扰条件较大的情况下，应结合钎探对煤气管的平面位置和深度进行探测。

（3）采用直接法对给水管线进行探测。在干扰条件较大的条件下，可将直接法和电磁感应法所探测的结果进行比较和分析，从中发现这两方法在对异常平面位置及其深度测量存在较大差异，具体结果详见表1。

表1 直接法和电磁感应探测法结果对比表

从表1可看出，当干扰条件较大、管线埋深较大的话，采用直接法得到管线的平面位置和深度比电磁感应法要小，可见，利用直接法所获得的探测结果更为可靠。

（4）地质雷达。由于混凝土介质和周围黏土介质存在较大的波阻抗差异，形成较为明显的波阻抗分界面，电磁波在波阻抗分界面上产生一定的反射，如图1所示，反映地下管线的发射电磁同相轴呈抛物线形状，抛物线顶端对应管线的中心位置。另外，两条管线的中心位置分别在测线距端点的3.1m和9.7m处，且在测线3.1m处的管线埋深较大，管顶深度在3.0m处；测线9.7m处的管线埋深较小，管顶深度在1.7m处。

图1 两水管地质雷达探测剖面图

3.3 结论和建议

3.3.1 结 论

在较为复杂的地质条件下，针对不同管线应采用不同的探测方法；在管线探测过程中，尽量采用直接法和夹钳法，这两种方法具有较强的可靠性和有效性，首先确定管线的实际走向和水平位置，再进一步确定其埋深；采用相关的技术措施进行压制干扰，以此来保障采集数据的可靠性；在复杂地质环境进行工作时，可采用各种适合的方法，在条件允许的基础上，应进行开挖或钎探验证，以此来提高物探异常探测的可靠性。

3.3.2 建 议

结合我国地下管线探测现状，应积极引进先进技术，开展多学科交叉研究工作，有利于保障地下管线探测工作的顺利进行。加大对非金属管线探测的研究力度，提高地下管线探测的整体水平；在铺设非金属管线的过程中，可在管线正上方埋设金属检测带，以便开挖和检测工作的顺利开展。

4 结语

综上所述，城市地下管线的主要担负着城市水、电、通信能量的传输，为城市持续发展提供一定的物质基础保障，随着城市建设的不断发展，对城市现有的各类地下管线的具体位置和埋深、规格、尺寸等信息参数进行确定，这对当前城市建设和未来规划具有重要意义。

［1］李 鸣，王 泉，汤正举.复杂场地条件地下管线探测技术研究与实践探讨［J］.河南测绘，2011（4）：21～22.

［2］王斐祺.复杂条件下的地下管线探测模拟方法探讨［J］.建材与装饰，2016（24）：89.

［3］赵 欣，王希良，刘珍岩，等.复杂条件下近间距地下管线的探测模拟［J］.勘察科学技术，2014（5）：45～49.

TU990.3

A

2095-2066（2016）29-0109-02

2016-9-30

蔡武宜（1982-），男，工程师，本科，主要从事地质测绘工作。