GPR 探测电力工程地埋管线的技术方法

刘银萍

（东营科达电力工程有限公司，山东 东营 257091）

1 GPR 探测电力工程地埋管线概述

1.1 GPR 探测特点

GPR 探测需要通过探地雷达设备来完成，有着分辨率高、无损、操作简便的优势，实际应用中可实时输出剖面记录图，现已成为电力工程管线勘察和监测的主要手段。在电力工程施工前，应合理应用该技术做好考察工作，在条例中应明确工作目标，建立一整套检测标准，衡量电力工程的地下管线施工是否符合相关规定，制定出科学化、合理化、规范化的准则，充分反映出建设的质量与安全。

1.2 GPR 探测原理

探地雷达GPR 主要利用超高频短脉冲电磁波，由雷达剖面图上抛物线顶点坐标可以确定管线中心轴线距测量起始点的水平距离，根据接收到波的旅行时间、幅度与波形资料来判断管线的深度，通过高频电磁波探测到目标，高频电磁波采用宽频带脉冲形式，主机记录反射电磁波的特征和状态，确定地下物质的位置和结构形态，在介质集合形态下实现高频传播，保证地埋管线施工的有效性[1]。

1.3 GPR 探测审核

电力工程需要运用大量的现代化技术，在确定施工内容后进行技术管理，在电力工程施工中展开工程施工，通过雷达探测数据准确传达相关指令，且所有信息可以进行存档备份。电力工程在进行施工时，由于地埋管线问题为隐性，为此要预先制定雷达探测标准方案，在技术管理过程中加强监督，从而进一步减少施工中的损失，进而确保电力工程最终能够顺利完工。

2 GPR 探测电力工程地埋管线分析

GPR 探测电力工程地埋管线的准确度较高，地埋管线周围电常数传导实现有效探测，对金属管道界面与非金属管道界面反射进行判断，在此基础上关注周围介质电磁性差异[2]。雷达剖面图反射波组是判断管线空间位置的标识，从曲线形状和振幅特性上进行分析，反射波组在探测横向剖面上，界面反射中部呈现为平板状，振幅大小取决于电磁物性差异。当非金属管线反射波振幅较大时，若内介质为气体则需要考虑反射波方向，反射波振幅的增强和减弱都要进行记录，顶部出现极性反转时，管底部反射同相轴明显，以此判断管线的具体位置。对非金属管而言，野外数据探测应选择天线，探测到很强的反射波，最终明确区域内非金属管线的数量与位置，在雷达波形上则显示为双曲线，最终得出数据信息。

3 GPR 探测电力工程地埋管线的要点

3.1 资料收集、整理

实测资料包括区域内其他工程的详细资料，收集相关地下建设管线施工各项数据，包括通信线路、电力线路以及一系列的管道规划设计内容；了解地形地貌测绘及地下管线勘探形成资料，在此基础上结合当前区域地下其他工程建设资料进行深度优化，以此作为GPR 雷达探测的主要依据和基础，为此必须要保证探测各项信息的准确性，在现场实地踏勘结束后，要结合现代化技术自动生成估算与摸查报告，在最节省工程资源消耗的基础上保证整体效益[3]。

3.2 资料分析、确认

在电力工程地埋线施工处理中，要结合当前工现状对资料进行确认，利用设计经验进行比对，通过GPR雷达探测获取多条交叉纵横影响探测信号，对范围内的地形及管线进行核实，最终确定管线探测的干扰源。在此基础上，需要对当前现状资料进行分析，结合工程项目的勘探资料进行建设前核对，以此不断提高管线探测的结果的准确性，完成后通过移交显示最终结果，在GPR 雷达系统中进行录入，避免所收集到的信息参数存在偏差，制定后续电力工程执行相关方案。

4 GPR 探测电力工程地埋管线技术

4.1 分辨率采集

分辨率是指辨别多个目标的能力，分辨率可以分为横向和纵向，主频越高其分辨率越高，探测深度达到要求时尽量使用高频率的屏蔽天线。高分辨率和高信噪比存在矛盾关系，实际测量时需要对具体情况进行分析，为了防止上层管线的反射回波对下层管线产生较大的干扰，需要不断增大频带宽度，采样间隔必须满足采样定理，从而使信噪比降低，以此有利于探地雷达的高分辨率[4]。

4.2 天线中心频率

天线中心频率需要重视其重要技术参数，纵坐标是雷达脉冲的旅行时间，如存在问题会对探地雷达的能力会产生直接影响，为此不能忽略其探测深度和分辨率，在相关工作开展中要控制剖面法有固定的收发距，通过记录发射天线和接收天线的测点情况，通常情况下，在同一介质、同一频带宽度情况下，波形会随着天线中心频率的变化而变化，频率和探地雷达的分辨率呈正相关，天线中心频率越高则能量越大，且应用中所能探测的深度越高，需要对此加大关注力度。

5 GPR 探测电力工程地埋管线数据处理

目前国内主要装备了SIR 系列设备，各种设备的数据采集、处理软件各不相同，在野外数据采集前尽量优化测线布置方案，测量前将局部场地整平，若在强电磁干扰区施工，根据勘探目标的大致埋深选择合适频率的天线，加大叠加次数来削弱随机干扰信号，在此基础上进行静校正、增益调整，在对探测管线数据进行处理时，需要注意增益调整和滤波环节，参照实际数据情况反复调整。

由于金属管线对雷达电磁波的强烈反射，多次震荡虽然可以作为管线位置认定的一个标志，为避免这种情况的发生，需要进一步提高GPR 信号的纵向分辨率，结合剖面所显示的数据进行处理，获取管线的埋深和地表位置，最终得到真实的成像，通过直观特征反应地埋管线的相关参数，针对探地雷达数据解释，可以通过非线性颜色分级突出双曲线特征，此过程无须对数据进行复杂处理。

6 GPR 探测电力工程地埋管线的现状

6.1 技术管理水平较低

现阶段电力工程地埋管线GPR 探测仍然存在技术应用不当的情况，电力工程无法进行跟踪指导与管控，主要体现为管理过程中规划不当，未能结合当前建设区域的实际情况选择技术与设备，最终使得获取的参数信息出现较大偏差，为后续建设埋下了隐患。同时现阶段管理方面较为薄弱，没有技术管理意识作为开展的支撑，如部分电力工程在地埋管线探测控制过程中，忽视了GPR 探测监管的重要性，技术管理难以发挥出应有的效果，最终导致施工错误不断增加，无法不能为施工提供标准信息参数，为此后续应对此进行优化。

6.2 技术管理流程偏差

电力工程地埋管线由多方面组成，地下排线错综复杂，为此在实际建设中必须重视技术管理流程，并在施工前做好相应的准备与安排工作，如存在问题则最终的建设质量无法得到有效保障。但就目前情况来看，当前部分项目在建设中未能合理应用GPR 探测技术，后续工作无法根据工程要求进行方案设计，导致施工中无法进行相应的安排，由于缺乏参考物，由于管理人员缺乏认知，使得探测过程中技术问题频发，无法准确获取当前区域的具体参数信息，为此在后续的管理中应对此加大关注力度，做好GPS 管理流程规划工作，从而保证项目顺利完工。

6.3 技术人员素质不足

电力工程GPR 探测量较大，为此要求施工人员有过硬的个人素质，能够在遇到突发GPS 雷达探测事件时可以有效应对，顺利解决出现的问题。但就目前情况来看，虽然探测人员的拥有较高的学历，但仅凭借个人的专业理论知识难以完成全部工作，且由于缺乏实践经验，导致相关工作开展中难以将理论知识与当前的实际情况融合，导致技术水平难以符合要求，工作中无法发挥出理论的作用，对地埋线施工中的各类问题难以管控，无法为电力工程施工做出准确方案，难以结合施工现场做好GPR 探测，该问题引发的风险在电力工程建设中不容忽视。

7 GPR 探测电力工程地埋管线的技术方法应用策略

7.1 金属管线的探测

当前我国城市的发展建设速度正逐年加快，地上空间已基本趋于饱和，为此地下建筑的数量逐年增多，各类地埋管线错综复杂，在地下金属管线探测工作中，地下金属管线的介质在探地雷达技术下会产生较大的波动，经过目标物质时发生反射，准确探测到金属地下管线的位置和结构形态，提升探测效率。金属管线的GPS 探测不需要开挖验证的情况下，选用CAS—SCAN探地雷达，中心频率为200MHz 和500MHz，可探测深度为1.5～10m 的地下物质，采用宽频通频带减少数据失真。初选200MHz 的工作频率，采样点之间距离为1cm，时窗为64ns，增益参数遵循抑制杂波和吸收补偿介质的原则，设置垂直的雷达测线走向，得出探测成果图，埋深度6.6～7.5m 段，1.4m 处有宽且平的反射弧，推断出此位置有电力管沟，埋深度5.2～6.3m 段，依据探测成果推断出此位置有管径600mm 的管道。埋深度11.5～12.4m 段，1.2m 处有同向轴反射弧，反射弧两侧较弱推断出管径为300mm 的电力工程管道位置，后经过调查验证，管径为300mm 的管道确实位于此处，和探地雷达所探测的情况保持一致，从而确保工作开展的有效性。

7.2 非金属管线的探测

当前城市地下管线的类型更加多样和复杂，不利于地下管线探测的开展，如非金属地下管线的影响较大，会影响电磁波的传输状态，导致最终探测效果不理想。地下管线仪技术虽在国内外得到广泛应用，但当深度超过一定距离地下管线的准确性将无法得到保证，导致返工或判断失误出现损失的情况时有发生，为此要选用GPE 探测技术，该技术更灵活、效率高，极大地降低了施工技术难度和施工成本；该项技术具有施工精度高、效率高的特点，采用GPS 探测非金属地下管线施工技术，解决探测地下管线的人工费用和施工进度与成本问题。探测非金属材质（如水泥、塑料）地下管线的问题，解决既能对地下目标体进行较大深度探测，提高雷达记录的信噪比和分辨率。该创新技术有良好的市场价值和市场竞争力，因此在非金属地下管线探测工作中，需要结合实际情况进行优化，提升地下探测的效率及准确性，且由于不同的介质会影响电磁波的传播效果，当吸收指数上升时，介质的电导率也逐渐上升，整体上具有较大差异性，介质的电导率和吸收指数呈正相关，准确探测出所在地下位置，如可以使用RAMACGPR 型号的雷达仪器探测管径为600mm 的地下管线，已知管顶埋深1.08m，发射天线与接收天线距离为0.6m，采样点之间的距离为0.1m，为此要利用已知埋深的排水管道来推断，由地下管线的雷达剖面图得出管道的地面投影，根据雷达剖面图得知反射回波走时t=13.33ns，最终推算出地下该管线埋深距离为0.87m。

7.3 完善相应管理制度

当前电力工程的规模正逐年扩大，若想确保后续工程建设符合预期要求，就必须在GPR 探地过程中强化管理，结合当前实际情况设定相应的制度，设立管理部门进行统一控制，将全过程执行中的细节融合。在实际工作开展中还应该定期到现场了解实际情况，对GPR 探地雷达勘察中的参数进行整合，最终使问题的处理变得更加简单，为电力工程的技术管理贡力量。电力工程企业应注重对GPR 探测技术人员综合素质的培养，加强对技术管理人员的引进，在此过程中需要不断强化培训工作开展，营造一个良好的环境，从而进一步满足工程建设中多方面的需求。在进行教育指导工作时，GPR 雷达探测技术人员要结合当前地区的情况进行全方位了解，开展工作前预先查看当前设备的状态，是否存在故障或隐患问题，在检查无误后投入地埋管线勘察中，在结束任务后所有参数信息必须要进行准确的记录，校对完成后进行储存，确保地埋管线的安全，进一步提升电力工程施工质量，最终确保电力工程建设最终能够顺利完工。

8 结语

随着我国经济的不断发展，对电能的消耗量也在逐年提高，若相契合社会的实际英语需求，就必须对资源供给问题加大关注力度，在建设中合理应用GPR 探测过程中必须做好相应的规划工作，采取科学有效的管理办法，布置探地雷达测点位，要求全过程以科学化、规范化为基础，有效控制地埋管线的方向，要求所处位置不可存在较强的干扰源，尽量垂直走向防止后续出现反射误差。在复杂管道埋设区域，GPR 的干扰信号较多，为此需要进行针对性处理，实测时记录干扰源位置，针对相应问题作出相应的解决策略，推动电力工程发展。在此基础上，要尽量规避GPR 探测中的剖面震荡，为此可以在工作开展中合理借助频率增强设备提高信号分辨力，从而准确探测地下管线的分布情况，保证建设的顺利开展。