综合物探技术在地下金属管线探测中的运用研究

潘涛

芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司 安徽 芜湖 241000

引言

随着城市基础建设不断完善，通信、电力、排水等设施的铺设均会选择在地下进行埋设，以此节约城市中的地上空间，提高工业建设的整洁性。当前，地下管线系统逐渐复杂，诸多需要开挖的建设工程需要对金属地下管线的分布情况进行全面探测，这便需要使用到综合物探技术。综合物探技术在金属地下管线探测中的应用，能够有效避免相关建设项目在施工过程中对地下金属管线造成的破坏，因此，加强对综合物探技术的研究十分必要。

1 地下管线探测中管线特点及技术要求

1.1 地下管线特点

在城市基础设施建设中，地下管线数量、种类逐渐增多。从管线材质的角度分析，当前多数城市地下管线设施可分为三种。一是用于燃气、供热以及排水等领域，由金属、铸钢或其他材质构成的地下管道。二是通信线缆、电视线缆等用于信号传输的电缆，此类电缆多是由铝或铜构成的管线设施。三是污水管道、工业管道等由非金属材质组成的管线设施。但部分地下的钢质管道为防腐、保温，会在外侧包裹聚氨酯泡沫塑料保温、高级橡塑保温、酚醛泡沫塑料保温等材料，虽然管道材质为金属管道，但外部非金属材料过厚，常规探测技术难以满足探测需求。

1.2 地下管线探测的技术要求

地下管线通常埋深较深，环境十分复杂，为隐蔽性工程。而且多数地下管线的地上空间多为工厂、街道、学校等，这便意味着常规钻孔类物探技术无法应用在地下管线探测中。同时，地下空间中管线的型号、规格、材料以及分布情况各不相同，受维修、检修影响，地下管线的位置、连接方式较为随机，这便为管线探测增加了较大难度。根据上述分析可得知，常规物探技术无法应用在地下管线探测中，为提高地下管线探测的精度和效率，技术人员应保证所选的物探技术能够符合地下管线实际情况，且仪器设备参数满足要求、抗干扰能力强，以此对管线位置进行精确定位，判断是否在施工区域3-5m深的范围内。

2 综合物探技术在地下金属管线探测中的应用价值

综合物探技术应用于金属管线探测中能够实现无损检测，明确当前地下金属管线是否存在缺陷，帮助工程建设项目明确管线位置，调查管线附近地质构造等功能，具体如下。

2.1 无损检测

以工程建设开挖或地下管道铺设为例，传统施工中，明确地下管道的分布情况主要依托于相关建设资料，即便采用物探技术也是技术含量较低的钻孔探测技术，不仅探测效率较低、耗时较长，且准确率极低，极易对地下管道造成伤害。而综合物探技术多数是基于电磁波所开发的探测技术，效率高、成本低，且不会对地下管道造成任何损害，因此，综合物探技术的应用，能够实现地下管道的无损检测。

2.2 明确地下管道是否存在缺陷

传统地下金属管道的维修均是依赖于群众投诉、举报或仪表预警等措施，具有一定滞后性，若维修不及时，极易造成较大经济损失。综合物探技术的应用，工作人员可定期对地下金属管道进行检查，分析不同类型、位置的管道是否存在结构方面的缺陷，甚至可利用三维建模技术建立管道模型，详细分析管道结构。若在分析过程中发现管道部分结构、位置存在缺陷，便可提前进行预防，如此便可最大限度降低管道、管线破损带来的经济损失。

2.3 帮助工程规划建设明确管线位置

现代工程规划建设中，尤其是市政类项目建设，在建设前期，为防止对地下管线造成损害，必须明确地下管线的具体分布情况及类型。并基于此点对设计方案进行合理设计，最大限度降低工程建设对周边环境造成的影响。综合物探技术的应用，能够帮助设计人员、施工管理人员在工程项目规划建设阶段明确地下管线的实际位置，并在施工阶段对地下管线的类型、位置进行动态监测，确保工程项目建设全阶段不会对地下管线造成影响。

2.4 调查管线附近地质构造

可通过对地质构造的调查，优化地下管线周边区域的地质构造，以此防止管线被不良地质构造破坏。

3 综合物探技术在地下金属管线探测中的具体运用策略

基于上述分析可得知，综合物探技术在地下金属管线中具有较高的应用价值。为加强综合物探技术的应用，本文挑选其中几种常用的物探技术，说明具体运用策略。

3.1 电磁感应技术的运用

若地下管线为金属材质，其周围必然存在磁场。根据此特性，可使用磁场接收器判断金属管线的具体位置以及埋深。电磁感应技术基于电磁感应原理，即导入电流可增大磁场的现象，对地下金属管道的位置进行探测。为增大金属管道的磁场，可使用人工激发的电流，以此分辨目标管线。对于不同类型的管道、线缆，应采取不同的电流激发方法。若管道的直径较大，可采用直连法，将管线仪发射机和待探测管道利用导线进行直连，金属管道中便会出现电流，增大磁场，技术人员可使用磁场接收机接收磁场，获悉金属管道深度以及位置。对于线缆等不存在接口，无法和相关仪器直连的管线，技术人员可用夹钳法，使目标管线产生感应电流，再接收磁场，测量位置以及深度。

3.2 电磁波技术的运用

电磁波技术需要技术人员在地面布置相关测线，使用探地雷达发射电磁波，利用金属管线可反射电磁波的性质，通过接收天线对反射电磁波进行接收，根据时程关系，对管线的位置、深度进行明确，具体流程示意图如图1。技术人员在布置测线时，应注意测线的走向应和管道走向为垂直状态。电磁波技术能够通过原始数据的处理，将管线的分布情况以图像的形式进行显示，极为直观地向技术人员展示地下管线的位置及深度[1]。

图1 探地雷达应用流程示意图

3.3 瞬变电磁技术的运用

瞬变电磁技术指的是使用磁源将脉冲电磁场向地下发送，此时地层介质会产生激励现象，产生二次电磁场，技术人员再使用线圈对其进行感应，对产生的电流信息进行分析，明确地下探测目标的实际位置深度。瞬变电磁法的探测流程和电磁波技术（也被称为探地雷达）较为相似，均是对相关数据进行采集后，经过一维反演、时程分析等流程对数据信息进行处理，进而形成成果图。成果图中的“低阻”指的是金属管道，由于金属管道或管道内存在导电物质，所产生的磁场较大，电磁感应产生的电流便较大，因此效果图中的低阻代表金属管道或管道内存在导电物质。“高阻”指的是非金属管道，或管道内不存在导电物质，产生电流较小。通过此种形式，将地下管线的类型、深度、分布情况进行判断[2]。

3.4 磁梯度技术的运用

磁梯度技术需要技术人员在探测区域进行钻孔，在其中放置磁力梯度相关设备，以此对在地下水平走向的金属管道进行探测。由于探测目标、内地磁场两者之间存在一定距离，所以在实际测量中会存在磁场强度方面的曲线变化，根据此曲线变化，技术人员可明确地下金属管线的实际位置。定位过程中，技术人员可以明确地下金属管线的横断面，并在横断面处进行钻孔，确定管线的实际位置。

3.5 地震波映象技术的运用

地震波映像技术也被称为地震多波勘探以及高密度地震勘探，是利用最小偏移距的激发和接收，对地下目标物进行扫描的技术。操作方法类似于探地雷达，但勘探深度较深。由于地下管道在标高方面不存在统一标准，所以埋深范围较大，且部分工程建设需要开挖的深度较大，常规物探技术无法达到深度要求，所以可使用地震波映象技术。此项技术是利用弹性波在不同介质中进行传播时，产生的频率、振幅和相位差各不相同的原理对目标物进行探测，通过此参数，技术人员可明确地下金属管线的实际分布情况。在应用地震波映象技术时，技术人员应合理选择振动源，可采用铁锤撞击、打桩机或向地下发送声波、超声波等方式形成振动源，避免对周边环境产生较大影响[3]。

3.6 不同物探技术对比

不同物探技术具有不同的优势及劣势，具体如表1。

表1 不同物探技术的优势、劣势对比表

3.7 综合物探效果保证措施

3.7.1 提前检测相关设备性能。部分物探设备年限较为久远、使用频率较高，自身性能难以符合使用需求。技术人员应在探测前，对设备相关参数、数值的准确性进行研判，明确异常数值。

3.7.2 提高技术人员专业水平。技术人员的操作直接影响地下管线探测质量，为此，管理人员应选择经验丰富的技术人员开展探测，加强专业培训，使其熟练掌握相关设备的应用。此外，管理人员应丰富培训形式，形成良好的人才培养氛围[4]。

4 结束语

综上所述，综合物探技术在地下金属管道探测中的应用能够实现无损检测，帮助工程建设项目明确施工区域的管线情况，优化管线附近的地质构造，具有较高的应用价值。技术人员在应用综合物探技术过程中，应结合实际情况进行综合考量，尽可能提高探测的准确性，为相关人员提供准确的数据参考。