浅析物探技术在管线探测中的应用

王慧敏 张亮亮

摘要：城市地下管线日益复杂，探明管线难度巨大，物探技术可以在管线探测中发挥重要作用。根据物探应用条件，对不同类型管线物探方法进行分析，进而提高管线探测精准度。

关键词：物探技术;管线探测;方法;精准度

1.引言

当前城市地下管网复杂，电力、通讯、燃气、广播电视、热力、雨水、污水、自来水等管道纵横交错，且管线的类别、材料、施工方式等也不断更新变化，管线探测工作难度越来越大，运用地球物理原理和相应仪器设备，根据地下管线的类型及其地球物理探查条件，对不同类型管线采用相应的物探方法，进而探明地下管线信息。

2.管线探测原理和方法

城市地下管线探测主要是根据任务要求、探测对象和探测区域的地球物理条件，通过方法试验来选择确定。常用物探技术方法主要有：直流电法、地震波法、频率域电磁法、电磁感应法、探地雷达法、红外辐射法等。其中频率域电磁法和电磁波（探地雷达）法是主要技术方法。在探测金属管线和非金属管线时，不同的探测方法对管线的探测效果存在一定的差异。管线材质主要可细分为：一是以铸铁、钢材、铜、铝质组合而成的金属类管线，这类管线主要应用于给排水、供热、燃气输送及压力雨水管线等;二是直接由陶瓷、水泥、塑料等材质组合而成的非金属管线，部分管线埋设时加埋示踪线，这类管线主要有重力流污水管线、燃气管线及PVC材质给水管线、排水管线及工业非金属用管等;三是携带金属骨架的管线，包含铜铝材质，外层大都是塑料，主要应用于电力电缆和电信通讯等。

2.1直流电法

直流电法在管线探测中主要使用高密度电阻率法和充电法，主要利用管线与周围土体电磁学性质和电化学特性的差异来探测金属和非金属管道。高密度电阻率法主要用于寻找地下暗渠等管径较大的管道。充电法是将发射机发射信号一端与金属管线相连，另一端接地或与金属管线的另一端相连，发射机对管线通电，再用探测仪接收机接对管线产生的电磁信号进行搜索，从而实现管线的精确定位。该方法主要适用于铸铁、钢材、铜、铝质组合而成的金属类管线（电缆和燃气管线除外）。

2.2地震波法

地震波法主要利用人工震源产生弹性振动在地下岩土层中传播形成弹性波（地震波），弹性波遇到不同弹性介质的分界面时产生反射波和折射波，根据波速的差异来探测地下管线。该方法主要适用混凝土材质、塑料材质大管径管线。

2.3电磁感应法

这种探测方法主要是通过天然的电磁场或者是人T的电磁场源来激发管线（见图1），使地下管线产生相应的感应电磁场，可借助相关物探仪器来对其分布的特征进行探测，并以此探明管线的位置。这种方法适用于铸铁、钢材、铜、铝质组合而成的金属类且埋深较浅的金属管道。

2.4夹钳法

当发射器发出交流信号时，通过管线探测仪配备的夹钳内的磁环形成的磁场耦合到管线上，使管线产生感应电流，以此探测到目标管线。此方法操作简单，信号不容易被干扰，对有出露点的小直径金属探查效果较好。该方法适用于探测电力电缆或通信管线。

2.5探地雷达法

探地雷达法的基本原理是利用管线与介质的介電性、导电性及导磁性差异，发射源发出高频电磁波向地面下方穿透，当电磁波遇到介电系数不同的介质时会产生反射电磁波，再由接收天线接收反射回来的电磁波，获得地下管线的雷达波图像，进而确定管线的位置、管径及埋深。此方法对金属、非金属管线均有较好的探测效果，缺点是当管径较小且埋深较深时，信号较难分辨。图2为广州某道路管线探测雷达图谱，探测平面位置X=13m，深度2m，发现3条较大的管线，结果表明，探测精度满足要求，该方法能很好地在非金属管线探测中应用。

2.6示踪法

示踪法是在探测的管道内放人示踪探头或导线，再用接收机在地面接收探头或导线的电磁信号，以此确定地下非金属管线走向和埋深。此方法主要应用于有外露口的非金属管线如地下暗渠、碱管、塑料管线及管沟等。

2.7红外辐射测温法

温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，得到与物体表面热分布相应的热像图。探测设备主要为红外辐射温度计及红外扫描仪。此方法常用于热力及自来水泄露检测。

2.8井下管线摄影测量仪（管道机器人）

地下管线如果埋深过深，一般仪器很难探测。在井下通风条件较差、空间狭小等探测条件较差的管道人员进入探测时可能会受到管道内有毒有害气体或液体损伤，对于这类管线，可以运用管道机器人对管线进行拍摄和测量，对管道的方向、规格、埋深、材质、分支和泄露点等进行实时成像并发回地面。此方法可以保证人员安全，高效、全方位进行管线探测。

3.管线探测的难点

对两条或多条并行管线、垂直管线及纵横交错管线探测时，由于相邻管线信号重叠，相互干扰，从而造成探测误差。如能找到出露点、检修井，金属管线可使用充电法、夹钳法和感应法;非金属管线使用探地雷达法进行探测;积极收集相关资料并咨询相应权属部门，也应注意收集资料的可靠性，必要时可部分现场开挖及钎探来探明地下管线。

4.管线探测技术及仪器

目前管线探测技术已经比较成熟，仪器设备也相对先进。随着科技的不断进步，物探技术也将会逐步提高精度和灵敏度;随着材料和加工工艺的进步，物探仪器设备也会在精度和分辨能力等方面得到很大的改善。相信不久的将来，物探和其他学科互相渗透与结合，不断完善和发展，物探技术和设备将实现高分辨率、多参数探测管线的目标，管线成果也会更加翔实可靠。

5.结论

综上所述，城市地下管线敷设具有隐蔽性，而且不同场地的管线材料、施工工艺及场地地球物理条件等也千差万别。所以，技术人员需要根据现场情况综合分析，采用合适的物探方法来提高管线探测效率。

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