浅析城市地下管线探测技术方法

浅析城市地下管线探测技术方法

作者：李阳 王志刚

来源：《城市建设理论研究》2012年第30期

摘要：掌握和摸清城市地下管线的现状，是城市自身经济社会发展的需要，是城市规划建设的需要，是防灾和应付突发性重大事故的需要。对维护城市“生命线”的正常运行、保证城市人民的正常生产、生活和社会发展都具有重大的现实意义和深远的历史意义。

关键词：地下管线；探测技术；探测精度

Abstract: Mastering the status of urban underground pipeline is the needs of the economic and social development of city, is the needs of urban planning and construction, and is the needs of

disaster prevention and dealing with unexpected major incidents. Therefore, it is of great practical and historic significance to maintain the normal operation of urban

Key words: underground pipeline; detection technology; detection accuracy

中图分类号：O572.21+2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1引言

城市地下管线包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类，它就像人体内的“神经”和“血管”，担负着传递信息和输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“生命线”。 掌握和摸清城市地下管线的现状，是城市自身经济社会发展的需要，是城市规划建设的需要，是防灾和应对突发性重大事故的需要。地下管线属于隐蔽性工程，科学地探明地下管线的准确位置，是现代化城市管理重要的技术问题。本文针对城市地下管线探测技术方法，谈谈自己的一些观点。

2 常用的探测方法

地下管线探查工作实质上就是利用各种地下管线本身所具有的与其周围介质不同的物理特性及其与周围环境特征的关系来查找埋设在地下的各种管线的空间状态（位置、埋深、走向），利用地下管线的不同物理特性，实现对地下管线的探查，就形成了不同的探查方法。 本文对电磁法、电磁波（地质雷达）法、磁梯度法在实践作业中探测各类地下管线的应用，包括开挖管线、定向钻管线及大埋深管线，结合实例对遇到的一些问题及解决方法进行简要论述。

2.1电磁法

电磁法探测的原理是交变电磁场（一次场）可以在地下金属管线上感应产生次级交变电磁场（二次场），由于一次场在空气中的传播距离有限，而二次场则可以沿金属管线传播很远，所以我们可以在离开一次场的地方通过测量二次场来确定地下管线的位置。当然，我们也可以把交变电磁信号直接施加在地下金属管线上进行探测。电磁法应用的是电磁感应原理，主要适用于地下各种金属管道及金属电缆的探测，而其中的示踪法则专门用来探测开放式的地下非金属管道。电磁法是目前最为主要的、应用最为广泛的、也是最为精确高效的地下金属管线探测方法。

电磁法探测的技术核心在于地下管线信号（即二次场）的激发方式上。通过试验找到能够清晰有效地激发出目标信号的方法，是实际工作的重点。一般主要通过变换工作频率与信号施加方法这两者的组合来完成，从实践工作总结，给水、热力、燃气等开挖的金属管道探测时采用此法探测效果最好。

金属管线的探测。主要使用直接法和电磁感应法进行探测。

（1）直接法对有暴露点的金属管线十分有效。探测时将探测仪发射机专用电缆线一端与待查的目标管线的暴露点相连，保持良好的电性接触，电缆线另一端接地。若接地性不好可在接地线插钳周围倒上一定量的水以润湿土地。打开发射机，选定一频率(一般为33kHz)，操作员手持探测仪接收机，保持与发射机相同的频率，沿管道前进方向左右搜索，根据接收机上显示的目标管线产生的磁场信号强度对目标管线进行追踪和定位并对需要测深的地方测出其深度,并在实地作好标注，手簿上作好记录。

（2）电磁感应法对于暴露点极少和较大管径的金属管道探测比较适合。打开发射机电源将发射机平行于目标管道走向水平放置，选择一合适频率。探测员手持接收机垂直于目标管道走向进行搜索，根据接收机上显示的磁场信号强度对目标管道进行定位、定深，并在实地作好标注，手簿上作好记录。

2.2电磁波（地质雷达）法

地质雷达探测是利用电磁波反射原理，根据地下目标体与周围介质存在的电磁差异性来探测地下目标体的一种方法，在城市管线探测中经常遇到一些特殊材质的地下管道，如水泥、塑料、PVC、PE等非金属材质的地下管道。这些特殊材质的地下管道，无法采用管线探测仪进行探测，可应用地质雷达来解决这些特殊材质的地下管道的探测。从而解决了这些特殊材质的地下管道无法探测的难题。

根据电磁波在地下传播过程中遇到不同的地质界面会发生反射的原理，将宽频带高频短脉冲电磁波通过发射天线向地下发射，由于地下不同的介质往往具有不同的物理特性（介电性、导电性、导磁性等等差异），其对电磁波具有不同的波阻抗，进入地下的电磁波在穿过地下各地层或某一目标体时，由于界面两侧的波阻抗不同，电磁波在介质的界面上会发生反射和折射，反射回地面的电磁波脉冲，其传播路径、电磁场强度与波形将随着所通过介质的电性质及

几何形态而变化。因此，从接收到的雷达反射回波走时、幅度及波形资料可以推断地下介质的结构。

地质雷达探测时，采用实测剖面的方法进行探测，剖面尽量选在地势平坦地段，从而确保探测成果的准确性，其剖面方向均沿垂直管线走向方向布置，并以匀速进行连续取样。如果电磁场强度与波形放映到地质雷达图像上几何形态变化小，不易分辨，可选在雨后或者往地下注水的方法，目的是使管道与周围介质形成反差，实际工作中此方法起到了较好的探测效果。 但因城区复杂的地电条件，给地质雷达探测、异常解释带来了一定的困难，因此在工作前一定要先了解工作区的物理特征、管道特征等，在方法实验的基础上，选择确定合理的工作参数,对异常做出合理的解释及准确的确定目标管道起着重要的作用。用地质雷达探测地下管线应用的是电磁波的反射和折射原理，适用于地下金属和非金属管道及电缆的探测。它不仅可以探测位置和埋深，甚至可以探测地下管线的规格。我个人认为由于可以广泛适用于地下金属和非金属管道的探测，地质雷达法是目前最需要通过技术提升以适应未来广泛的地下非金属管线探测的技术方法。

2.3磁梯度法

顶管施工工艺已广泛地应用于各类管道敷设工程中,但由于非开挖施工的管道不同于一般的开槽埋管施工,没有一个均一的管顶标高,埋深变化范围通常非常大,且埋深普遍较深,因此要对其进行平面位置尤其是深度的测定具有相当大的难度。

磁梯度法是通过钻孔的手段将磁力梯度仪下到钻孔内,由上而下测量水平金属管道在垂直方向上的曲线变化,将会得到较理想的效果.在实际工程应用中,通常用梯度值来突出反映曲线的变化情况通过测量单位距离内地磁场强度的变化，可以发现近地表的金属物体。