祝孫喜

（湖南省地質(zhì)測繪院 湖南衡陽 421008）

關(guān)于綜合物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用研究

祝孫喜

（湖南省地質(zhì)測繪院 湖南衡陽 421008）

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)過程中埋設(shè)了諸多通信、電力及給水管道，在地下形成了較為龐大的管道系統(tǒng)，很多項(xiàng)目的建設(shè)離不開對地下管道線路分布情況的了解和分析，因此，相關(guān)部門應(yīng)對地下管線探測技術(shù)予以重視。本文首先闡述了地下管線探測的基本原理，并對物探技術(shù)在管線探測中的應(yīng)用進(jìn)行全面分析，僅供參考。

物探技術(shù)；地下管線探測；應(yīng)用

1 引言

城市建設(shè)和規(guī)劃是推進(jìn)城市化建設(shè)的主要工作，做好城市規(guī)劃可全面推動城市發(fā)展，提高城市的建設(shè)質(zhì)量。因此，為了進(jìn)一步推動社會發(fā)展和城市建設(shè)，就要做好建設(shè)施工過程中地下管線的處理工作，而物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用，有利于攝取被探測地區(qū)地下物質(zhì)的分布情況，解決施工過程中遇到的地質(zhì)問題或工程問題，是城市規(guī)劃建設(shè)中的有效探測手段。

2 地下管線探測的基本原理

2.1 電磁法探測原理

電磁感應(yīng)法是地下管線探測的重要組成部分，其主要物性基礎(chǔ)是地下管線與周圍介質(zhì)導(dǎo)電性及導(dǎo)磁性的差異，以電子感應(yīng)原理進(jìn)行觀測，同時(shí)對電磁場空間及時(shí)間的分布規(guī)律為研究對象，以此來實(shí)現(xiàn)尋找地下管線的目的。為了達(dá)到良好的地下管線探測效果，應(yīng)滿足以下條件：①地下管線所形成的電磁場，其分布規(guī)律或分布特征能夠被準(zhǔn)確探測和計(jì)算；②場源在目標(biāo)管線上能激發(fā)一定強(qiáng)度的電流，并盡量減少電流通過非目標(biāo)管線、干擾物和介質(zhì)，有利于消除相關(guān)的干擾因素；③應(yīng)保證探測儀器的先進(jìn)性，盡量提供真實(shí)有效的物理場信息，以此來保證探測精度。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)探測原理

地質(zhì)雷達(dá)探測法是地下管線探測中另一種較為常用的探測方法，其主要利用地下管線和周圍介質(zhì)的物性差異來開展探測工作，這是一種非破壞性探測儀器，主要利用高頻電磁波對地下介質(zhì)進(jìn)行探測。雷達(dá)通過地面上移動的發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電波，地下流動的電磁波在遇到不同電性界面時(shí)，會產(chǎn)生一定的反射、透射和折射現(xiàn)象。電介質(zhì)間電性的差異越大，其反射回波的能量就越大，反射到地面的電磁波被和發(fā)射天線同步移動的接收天線接收后，雷達(dá)主機(jī)能夠精確記錄下反射回波所達(dá)到的時(shí)間、波長等特征，并通過信號疊加放大、圖形合成等數(shù)據(jù)加工處理方法，形成地下剖面掃描圖形，在對雷達(dá)圖形進(jìn)行有效判讀后，便可獲得地下管線的具體分布位置和狀態(tài)。

3 綜合物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用

3.1 電磁感應(yīng)法

對于金屬管線和電纜通常會采用電磁感應(yīng)法進(jìn)行探測，由于電磁感應(yīng)法主要運(yùn)用了電磁感應(yīng)的原理，操作方便，且探測精度高，被廣泛應(yīng)用于地下管線探測中。在探測過程中，地下金屬管線等會在磁場的影響下生成感應(yīng)電流，并形成相應(yīng)的磁場，這種情況下，相關(guān)工作人員即可對地下管線的具體位置進(jìn)行探測。另外，針對一些已經(jīng)露出地面的金屬管線，可使用直接法進(jìn)行探測，即將探測設(shè)備和露出的金屬線相連接，并使探測設(shè)備的另一頭接地，這樣就可通過接收到的磁場信號來分析地下管線的具體分布情況。

3.2 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法是在探測非金屬管線最常用的方法，在地面進(jìn)行測線的布置，并通過探地雷達(dá)的發(fā)射天線將電磁波發(fā)射出去，管線對電磁波進(jìn)行反射最終由接收天線進(jìn)行接收，以時(shí)程關(guān)系為依據(jù)來確定管線的位置和深度。在布置測線的過程中，需要注意測線和管道之間的走向保持垂直，將所采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，最終以圖像的形式顯示出來，即可掌握管線埋設(shè)的具體位置以及深度。若道路下有鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的話，則會屏蔽一部分雷達(dá)發(fā)射的電磁波，再加上環(huán)境中可能存在的電磁干擾，在一定程度上會對探地雷達(dá)產(chǎn)生影響，有時(shí)會無法找到目標(biāo)體。

3.3 瞬變電磁法

在探測自來水管道、污水管道及雨水管道時(shí)，可使用瞬變電磁法保證探測效果的質(zhì)量。瞬變電磁法通過利用磁源將一次脈沖電磁場發(fā)送到地下，對地層介質(zhì)進(jìn)行激發(fā)從而感應(yīng)二次電磁場，再通過線圈來接收來自二次電磁場的感應(yīng)，并對其進(jìn)行分析，可有效找出地下目標(biāo)體的具體位置。瞬變電磁法探測地下管線的過程與探地雷達(dá)的探測過程較為相似，將數(shù)據(jù)采集完成后經(jīng)過濾波、一維反演以及時(shí)深轉(zhuǎn)換的流程進(jìn)行處理，最終形成測線成果圖。管道是金屬材質(zhì)的或管道內(nèi)有導(dǎo)電物質(zhì)，則為低阻，管道是非金屬材質(zhì)的或管道內(nèi)沒有導(dǎo)電物質(zhì)，則為高阻，以便將管道的位置、深度及類型準(zhǔn)確判斷出來。

4 實(shí)例分析

實(shí)例1：地質(zhì)雷達(dá)法：

實(shí)例概況：

某項(xiàng)工程建設(shè)，需要對該路段開展明挖施工，且應(yīng)將開槽深度控制在4m范圍內(nèi)，根據(jù)該路段地下管線的實(shí)際探測情況及需要遵守的測線布置原則，并對其埋深充分考慮后，可利用地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)，在路的兩側(cè)及中央位置設(shè)置三條測線方向，且每隔20m應(yīng)布置1條橫向的測線。

4.2 探測結(jié)果及對比性分析結(jié)果

探測結(jié)果：通過地質(zhì)雷達(dá)檢測可檢測出：整個(gè)建設(shè)工程的測線長度為1195m，且探測的有效深度為0～4.0m。另外，對原始圖像進(jìn)行數(shù)字濾波、影響增強(qiáng)等后期處理，可準(zhǔn)確探測出地下管線的具體分布情況。

圖1 該路段雷達(dá)測線布置圖

對比性分析結(jié)果：地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)在該工程應(yīng)用后，探測的反射波雙曲線現(xiàn)象嚴(yán)重，能將地下管線的實(shí)際分布情況及形態(tài)全面反映出來，且地下管線的形態(tài)不會受到雷達(dá)天線間距離的影響。在應(yīng)用過程中，若雷達(dá)探測儀器正處于探測目標(biāo)的上方，則雷達(dá)波的傳播時(shí)間最短，不僅能有效提高地下管線的探測效率，還能保障探測質(zhì)量。

實(shí)例2：電磁感應(yīng)法：

為了適應(yīng)數(shù)字化、信息化城市的快速發(fā)展，某市決定對主城區(qū)四環(huán)路內(nèi)的城市道路地下管線進(jìn)行探測，同時(shí)建立完善的管線信息管理系統(tǒng)和動態(tài)更新管理信息。總探測面積為570km2，各類需要探測的管線總長度為23000km。管線探測成果三維效果圖如圖2所示。

圖2 管線探測成果三維圖

本次探測主要采用電磁感應(yīng)法中的直接法、夾鉗法和感應(yīng)法來開展管線探測工作，通過極大值結(jié)合極小值進(jìn)行定位，主要采用70%法、50%法結(jié)合直讀法進(jìn)行定深。在第三方監(jiān)理開挖驗(yàn)證后，探測成果符合相干光規(guī)范要求，探測效果較好。

實(shí)例3：地質(zhì)雷達(dá)法：

某高速公路需要進(jìn)行大口徑灌注樁施工，由于石油天然氣管道在設(shè)計(jì)的樁位附近，但具體位置不詳，因此，需要對該管線的具體的水平位置進(jìn)行探測。沿著管線走向一共布置了兩條剖面，編號分別為55號、52號，天線間距為1m，測點(diǎn)間距為0.25m。

其中，55號雷達(dá)剖面的探測結(jié)果圖見圖3，在水平位置13.5～15.5m，深度方向16～18m區(qū)域內(nèi)具有明顯的異常反射波，表明該位置存在強(qiáng)反射體，即為天然氣管道。

52號雷達(dá)剖面圖中，水平位置19.0～21.0、深度方向26～28m區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)較為明顯的異常反射波，表明該位置存在強(qiáng)反射體，即天然氣管道（見圖4）。

在對該工程探測結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，高速公路橋的基樁距地質(zhì)雷達(dá)探測到的天然氣管道中心地面投影位置最小為3.5m，只要樁基施工控制好垂直度，不會觸及到天然管道，即可保證施工安全。

圖3 55號剖面地質(zhì)雷達(dá)探測波形圖

圖4 52號剖面地質(zhì)雷達(dá)探測波形圖

5 結(jié)語

隨著各城市地下管線系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地下管線的探測難度也在不斷增加。在城市建設(shè)過程中，物探技術(shù)可有效幫助工作人員進(jìn)行地下管線的探測，實(shí)際作業(yè)中，需根據(jù)區(qū)域具體情況選擇合適的探測技術(shù)，保障地下物質(zhì)檢測的便利性和準(zhǔn)確性，為后期工程建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)不必要的安全事故。

[1]王宗敏.綜合物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（20）：56.

[2]方磊.綜合物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（21）：54.

[3]盧海，劉建威.綜合物探技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代測繪，2015（1）：44～46.

TU990.3

A

1004-7344（2016）32-0194-02

2016-10-19

祝孫喜（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事地下管線探測工作。