城市地下深埋管线探测技术方法探讨

张明，杨阳，王曙光，伍娜

（1.淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏淮安223205；2.苏州城方信息技术有限公司，江苏 苏州215000；3.淮安精益工程勘测有限公司，江苏 淮安223205；4.安徽云涯方寸地理信息技术有限公司，安徽 宣城242000）

1 引言

近年来，我国城市的发展水平显著提高，为满足城市发展中人们的各种需求，城市中的各类管线越来越多，热力、电力和通信等管线的交叉分布，都增大了各类建设工程中的施工复杂性。为避免各类管线分布对建设项目施工造成的不利影响，工程企业必须安排专人深入现场来全面探测现场管线的种类、分布特征，制订科学的工程建设方案。虽然现阶段的技术发展中，地下深埋管线探测技术日渐成熟，可利用的探测技术越来越多且先进，但工程企业需综合考虑多种因素，选择最佳的探测技术，保障探测结果的准确性。

2 地下管线的类型及其分布状况

城市各类管线具有种类繁多、纵横交叉的特性，在各类工程项目建设的过程中，管线探测是重点性的工作，在详细探测了现场管线以后，才能够进行施工方案的制订。综合来看，城市中的管线以金属和非金属管线为主，各自有其对应的探测技术，以当下城市中的管线材质和用途为分类标准，城市管线又可细分为多种，比如，以用途来划分，可分为燃气、热力、排水、给水、工业、广播电视、通信和电力管线，在这些管线中，给水管线为铸铁材质，但也有部分属于混凝土管；排水管中大部分为混凝土材质，部分为陶瓷管和铸铁管；燃气管为钢管和铸铁管；通信电缆管线多为外部管道埋设的方式，但也存在少部分的直埋管道，主要为陶瓷、塑料和混凝土材质的管道；电力电缆主要为钢质或者铝质的管道，外部有胶质层；供热管线以钢材管为主，外部设有保护层。以管线的材质为划分依据，城市管线包含金属和非金属管线。

3 城市地下深埋管线探测技术

3.1 金属管线探测

3.1.1 直接法

在利用直接法进行城市地下金属管线的探测时，需借助发射机来完成，将发射机的两端分别固定在金属管线的外露点和附近地面，在开展探测工作时，从金属管线外露端直接向管线施加对应的探测信号。为提高直接法探测下的结果可靠性，在利用导线进行发射端与地面的连接时，需保持导线与目标管线成90°夹角，通过这一夹角的控制，能够最大限度地减小管线本身对探测结果的不利影响[1]。当下的城市地下深埋管线探测中，金属管线的定位、定深和追踪，一般采用的是直接法，直接法工作示意图如图1 所示。

图1 直接法工作示意图

对于钢材质、铸铁材质的金属管线，利用直接法十分有效，经发射机发射出相应的电磁感应信号，利用金属管线来进行相应的信号传播，接收机中配备微机设备，微机设备可以将收集到的电磁信号转换为可识别的计算机语言，从而有效地探测出管线的具体分布情况，在定位方面具有良好的可靠性。

3.1.2 感应法

金属管线的探测中，同样可以利用感应法来进行相应的探测，其具体的探测原理为：将发射机两端均实现接地处理，对发射机与接收机所产生的频率加以适当调整，使得探测区域内形成交变磁场，被探测管线在该交变磁场的作用下，同步产生对应的感应电流，接收机通过对该感应电流分析，可以进一步掌握被测管线的位置、分布特征等基础信息[2]。在大管径、不存在暴露点的金属管线探测中，感应法的技术优势凸显，探测结果受到其他因素的影响相对较小。感应法工作示意图如图2 所示。

图2 感应法工作示意图

3.2 非金属管线探测

3.2.1 电磁法

非金属管线的探测过程中，电磁法是十分有效的探测技术，在利用这一探测方法进行管线信息的获取时，通过人工场源来进行地下管线的激发，在此过程中，地下管线产生一定的电流，同步产生了对应的磁场，专有仪器通过对该磁场信息的分析，也就可以精准确定管线的位置。在非金属给水、电力管线等的探测中，一般可以利用电磁法来实现。

3.2.2 示踪法

利用示踪法开展管线探测时，需借助示踪探头来完成，在被探测管道中安装对应的示踪探头，随后在地面上利用专有仪器来进行管道电磁信号的接收，根据对电磁信号的分析，能够确定管线走向、埋深方面的信息。在管线探测工作中，存在外露口的非金属管线，如碱管、管沟、塑料管线等的探测，就需要利用示踪法来完成。

4 城市复杂地下深埋管线探测方法应用

4.1 电探测法

当下城市的很多建设工程项目实施中，现场分布大量的管线，管线探测工作相对复杂，针对这类复杂管线的探测工作，就不可利用常规的探测方法，而需要新型的探测方法来完成，电探测法在复杂管线的探测中非常有效。电探测法主要包含以下方法：（1）直流电探测法。在利用直流电探测法实施地下物理探测时，要利用2 个供电电极来实现直流电供电，这种情况下，在地下管线分布区域内构建了一个完整的供电循环系统，保持此供电循环系统中电流的稳定向，经电流信息的分析，可以精准进行地下金属管线的定位。这一探测技术应用中，最为关键的是要掌握地下管线与周边介质之间存在的差异性，利用电流在低阻体、高阻体中的差异化分布，完成对应的管线探测任务。（2）交流电探测法。在利用交流电探测法开展管线探测工作时，通过交流电的设置，同步产生一定的磁场，在磁场作用力下，经相应的分析可以对地下管线的相关信息有全面了解[3]。

4.2 瞬变电磁法

瞬变电磁法是城市地下深埋管线的探测技术，在城市地下深埋管线探测中，对于自来水、雨水、污水管的探测，可直接使用瞬变电磁法来完成。在使用瞬变电磁法开展探测工作时，需向地下管线发射脉冲电磁辐射，在底层介质中形成二次电磁场，由线圈负责信号的接收，经对该信号的分析，可以得到地下管线的各种信息。从探测的技术原理来看，瞬变电磁法与探地雷达法的技术原理高度相似，在整个的探测工作开展时，金属管道或者管道内电物质反应都为低电阻，而周边介质却为高阻体，利用这种差异，瞬变电磁法可以准确获取管线的埋深、位置信息[4]。瞬变电磁法下的反应灵敏度较高，排水管线等均可以采用这一探测方法，且探测结果的可靠性较高。

4.3 电磁感应法

对于导电金属管线而言，其周边一般存在磁场，正是因为这一特点，使得在管线的探测过程中，能够直接通过电磁感应法进行磁场信息的收集，从而得到关于地下管线的埋深与位置信息。与其他的探测技术相比，电磁感应法开展管线探测十分高效且便捷，在金属类、线缆类地下管线的探测中，电磁感应探测结果更加准确。在利用电磁感应法开展探测工作时，为了更为准确地了解关于地下管线的埋深与位置信息，一般要人工激发管线中的电流。人工激发方法有多种，比如，直连法、夹钳法、磁耦感应法等，不同类型的管线，所选择的激发方式也有着一定的差异。

4.4 探地雷达电磁波法

探地雷达电磁波法在地下深埋管线探测中有着十分广泛的应用，但这一探测方法通常不单独使用，往往会与其他的探测技术有效结合起来应用。在非金属地下管线的探测中，探地雷达电磁波法是不可或缺的技术，通过这一探测方法的使用，能够全面掌握关于探测区域中的管线布设情况，具体的探测中，探地雷达发射天线，可以实现电磁波的发射，随后经接收天线接收对应的电磁波，结合电磁波的具体信息，完成地下管线的探测过程[5]。

4.5 压线法

在利用压线法开展地下管线的探测时，一般是通过对地下管线与发射信号线圈位置的调整，实现增强被探测管线信号而减弱其他管线信号。压线法包含多种方式：（1）水平压线法，在利用这一探测方法开展管线探测时，发射端布设在干扰管线的垂直上方，此种布设方式下，干扰管线的信号强度瞬间减小，间距较大的情况可以采用这一探测方法；（2）倾斜压线法，在被探测管线上方的附近，利用倾斜发射线圈，使得干扰管线激发最弱，有效实现对干扰信号的抑制，增强被探测管线的信号，当上下管线处于同一垂线上时，不能使用这一探测方法；（3）垂直压线法，在利用这一探测方法开展管线探测时，发射线圈与干扰管线应水平布设，将发射线圈垂直放置。

5 结语

在城市各类建设项目实施中，管线探测已成为重点性的工作，地下管线的交叉分布，使得工程项目在实施中面临各种各样的技术问题。因此，为全面掌握关于城市地下管线的分布情况，需在工程建设中加强对地下深埋管线的探测，获得地下管线分布位置、埋深等详细信息，从而更好地指导工程建设，促进城市建设的进一步发展。