李忠伟
(华东冶金地质勘查局测绘总队,安徽 合肥 230031)
城市环境当中“大厦林立”“人口众多”。在此前提下,为了满足日益增长的水电等能源需求及大型的城市基础建设工程,市政单位必须不断建设地下管线工程项目,此时新地下管线与旧地下管线的分布就容易冲突,在不明确实际情况的条件下进行施工,对双方而言都有损害,因此我们应当避免冲突发生。我国很早就开始研究地下管线探测技术,时至今日已经出现多种形式,由此面对不同材质、类型的旧地下管线,采用针对性技术即可完成探测。但此类技术种类繁杂,有必要进行研究,以保障探测结果的质量。
以城市环境为例进行分析。地下管线探测受限于复杂条件,所以要确保工程质量,就必须先对复杂条件进行了解。在相关理论上得知,复杂条件具有3大特征,即探测环境障碍物繁多,城市环境当中,存在很多高楼、高架、地铁、下穿过道等结构,且现代城市都提倡绿化建设,而绿化带以及附带的金属隔离带等障碍物,对工作造成阻碍;在城市建设历程当中,环境内的管线密度不断加大,且结构也愈发复杂,使探测工作难度增大;地下环境杂物繁多,其中有相当一部分为金属物,相应干扰探测工作。
(1) 给水管。给水管是城市水资源供给的重要管道,可以分为源水管、输水管、配水管三种,但任意给水管在材质上都大同小异,即铸铁、铜、混凝土材质,其中以铸铁材质最为常见。给水管的分布特点在于: 覆盖性、分布结构复杂。根据城市给水管分布设计规划方案的要求来看,绝大多数情况下,给水管主要集中分布在居民较多的区域,其他区域当中,大多为“过道”,密集程度相对较轻[1]。
(2) 电力线路。电力能源是人们赖以生存的必要资源,为了满足人们对电力能源的需求,市政单位就需要大力建设电力线路工程,将发电单位与用户连接。电力线路是指地下电缆等,这些线路在材料上有很多种类,例如陶瓷管、塑料管等等。在分布特征上,电力线路分布与给水管特点类似,但是因为电能的用途更加广泛,所以在密集程度、分布结构复杂度上,电力线路有过之而无不及,但同样在规划方案上,电力线路大多分布在建筑物边缘区域,很少涉及城市空旷区域[2]。
(3) 燃气管道。燃气能源进入人们的生活已经很久了,同样需要燃气管道进行供给。因为燃气管道具有危险性,如果暴露于户外,很容易因为不可控因素而出现事故,所以需要采用地埋方式来设置燃气管道,由此说明燃气管道属于地下管道的一种。在材料上,不同管径的燃气管道存在材料上的差异,由大至小为:钢材、铸铁、塑料。在分布特征上,绝大部分的燃气管道都贴近与居民区,但同样需要设计“过道”,与燃气供给单位连接,由此可见燃气管道的密集程度整体不高,但在居民区范围内,密度较高。
(4) 其他管道。除上述3类管道以外,实际环境中还存在其他管道,例如信息、热力、雨污水、特殊原料管道,这些管道在材质上与上述管道大同小异,但在规模、形态上有较大区别,所以在探测中要自行区分。
在理论上,通过历来探测工作可以证实,地下管线的分布存在多种形式,例如多管线平行、垂直及管线相对位置夹角形式,这些形式使得探测工作难度大幅增加,尤其在管线定位、深度探测上有突出表现。针对这一点,相关学者提出了电磁场探测方法,即使管线产生交变电磁场,相应出现感应电流,随后对感应电流的二次磁场进行探测即可进行区分。原理上,因为电磁场与不同材质、形状的管线接触之后,其频率、电阻等会发生巨大变化,相应产生数值,那么围绕数值大小,即可推算出地下管线的位置与深度,且通过多年研究确认,此方法的准确度高,具有较高应用价值。
直流电探测技术可以分为感应法、直连法、夹钳法3种。
(1) 感应法。首先采用磁偶极源建立交变电磁场,相应产生感应电流。其次,将感应电流接入管线,此时感应电流会在管线内流动。该目标管线与大地之间便有相应的交变电流通过,该交变电流在其周围空间产生相同频率的交变电磁场,即在目标管线周围形成二次交变电磁场异常,用接收装置检测该异常,便能确定目标管线的位置,达到探测地下管线之目的。
(2) 直连法。直连法主要采用发射机,将其与管线相连,另一端接地,此时发射机内的交流电将进入探测管线内,并生成磁场,那么根据磁场分布,可以判断该管线的分布,且在持续应用当中,还可以对相邻管线进行探测。
(3) 夹钳法。首先,采用发射器发出交流信号,使其与地下管线接触,随后将探测仪上的夹钳与管线外露部分进行连接,使两者磁场耦合。其次,在磁场耦合条件下,管线内部会产生感应电流,其电流值会沿着夹钳反馈到探测一定当中,相应借助资料,即可判断地下管线的分布情况。
综合上述,在复杂的城市环境当中,根据工区的地球物理环境特征,采取相应的探测方法和措施。感应法可以应用于无外露部分的金属管线;直连法与夹钳法可以应用于存在外露部分的管线,但要注意直连法、夹钳法不能用于电力金属管材、燃气管道探测当中,否则会因为直流电的侵入导致电力线路故障、燃气管道爆炸。
地震波探测技术与超声波探测技术在原理上类似,但是实际效果上,地震波探测技术表现更为突出。具体来说,人工可以首先确认地下管线的大致区域,随后采用锤击设备对地面进行敲击,此时产生震源波动。这种波动具有良好的弹性振动,相应其在地下环境当中,会接触到不同界面、介质的物体,相应产生反射波,那么我们只需要收集反射波,并依照管线反射波的速率进行区分,即可对地下管线的位置、形状进行探测。在复杂环境当中,地震波探测技术可以应用于混凝土材质、塑料材质等管线,但值得注意的是,因为混凝土材质、塑料材质在其他非管线结构当中也十分常见,所以探测人员要注意区分。
文章主要对复杂条件的城市地下管线探测技术进行了分析,通过分析得到结论:对常见管线类型以及分布特征进行了分析,说明现代各类地下管线在城市环境当中分布复杂,导致新项目施工难度增大,必须通过地下探测技术来避免两者的冲突;对地下管线探测技术特点进行了概述,阐述其应用要点;对常见地下管线探测技术进行了介绍,了解各项技术的应用原理。