劉忠廣 王光普

摘 要： 非開挖施工超深管線探測歷來是地下管線探測的難題，尤其非開挖施工超深管線的高精度探測更為困難，本文結(jié)合具體工程情況，為了解決大埋深非開挖管線探測難題，項(xiàng)目施工過程中引入了示蹤電磁法、慣性陀螺儀法、井中電阻率跨孔CT法和工業(yè)內(nèi)窺鏡可視化影像，并取得良好效果。

關(guān)鍵詞： 非開挖管線;示蹤電磁法;陀螺儀;井中電阻率;工業(yè)內(nèi)窺鏡

【中圖分類號】TU984 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）04-0230-02

引言：紹興市越東路快速路建設(shè)區(qū)域敷設(shè)有可能影響工程設(shè)計(jì)、施工的不同種類的地下管線，為避免因管線資料不清、不準(zhǔn)而造成施工時修改設(shè)計(jì)或破壞管線帶來的經(jīng)濟(jì)損失，并確保管線搬遷和保護(hù)有據(jù)可依，對非開挖管線進(jìn)行專項(xiàng)探測，目的是查明非開挖管線的分布狀況，為設(shè)計(jì)及施工提供依據(jù)，為工程的順利施工提供安全保障。

1 探測方法選擇

根據(jù)探測任務(wù)和目的，結(jié)合現(xiàn)場踏勘和實(shí)地工作條件，選定本工程物探方法如下表1。

2 電磁感應(yīng)法

金屬管線一般具有中等以上強(qiáng)度的磁性（K值一般在100×4π×SI～1000×10-6×4π×SI），其電阻率一般為0.23×10-4ΩM～0.89×10-4ΩM，具有較好的導(dǎo)電性，導(dǎo)磁性。地下管線一般敷設(shè)在地表以下5米以內(nèi)的淺表土層中，表土層一般無磁性，其電阻率在幾歐姆米～幾十個歐姆米，由此可見地下管線與其周圍介質(zhì)存在著明顯的電性、磁性差異。因此，用電磁感應(yīng)原理制作的地下管線探測儀能比較正確地探明地下金屬管線的分布狀況，具備了探測所必要的地球物理前提。

對目標(biāo)管線施加一定頻率和適當(dāng)強(qiáng)度的交變電磁場，該目標(biāo)管線與大地之間便有相應(yīng)的交變電流通過，該交變電流在其周圍空間產(chǎn)生相同頻率的交變電磁場，即在目標(biāo)管線周圍形成二次交變電磁場異常，用接收裝置檢測該異常，便能確定目標(biāo)管線的位置，達(dá)到探測地下管線之目的。

探測方法分為主動源和被動源方法，其中主動源法包括直接法、夾鉗法、感應(yīng)法。

根據(jù)各類管線特征采用相應(yīng)的方法。例如對電力電纜可采用被動源法;而追蹤地下管線走向或區(qū)分地下管線時，可采用主動源法（直接法、夾鉗法），該方法相對于被動源法探測精度更精確。

3 示蹤電磁法

非開挖及有出入口的非金屬管線探測是用穿纜器將固定頻率的傳感器穿入孔內(nèi)，在地面用接收器接收傳感器發(fā)射的電磁波信號，從而確定傳感器距地面的深度及平面位置，即可確定信息管線的埋深及平面位置，詳見下圖3。

4 慣性陀螺儀法

螺旋儀是基于角動量守恒的理論設(shè)計(jì)出來的裝置。陀螺儀主要是由一個位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。

陀螺儀和加速度計(jì)分別測量定位儀的相對慣性空間的的3個轉(zhuǎn)角速度和3個線加速度延定位儀坐標(biāo)系的分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換，把加速度信息轉(zhuǎn)化為延導(dǎo)航坐標(biāo)系的加速度。并運(yùn)算出定位儀的位置、速度、航向和水平姿態(tài)。陀螺儀三維精確定位技術(shù)作為新的地下管線定位方法，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）測量不受地形限制，不受深度限制，不受電磁干擾;

（2）定位精度高;

（3）適合于任何材質(zhì)的地下管道;

（4）自動生成三維空間曲線圖，并與GIS無縫兼容;

（5）可用于探測電力、燃?xì)?、給水、排水等各種材質(zhì)的大埋深非開挖管道。

5 井中電阻率跨孔CT法

電阻率法是利用地殼中不同巖石間導(dǎo)電性（以電阻率表示）的差異，通過觀測與研究在地下人工建立的穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律，來達(dá)到解決有關(guān)地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。

高密度電法及超高密度電法是指通過電極陣列排列方式來觀測人工建立的地下穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)地下目標(biāo)體探測的一種電阻率法。超高密度電法具有如下幾大特點(diǎn)：

（1）首先超高密度電法打破了常規(guī)電法勘探中數(shù)據(jù)采集方式的限制，而采用自由無限制的組合方式來采集數(shù)據(jù)，正是基于這種超高密度方法可采集到幾十倍與常規(guī)電法數(shù)據(jù)采集方式采集不到的數(shù)據(jù)。例如同在一個64電極的排列中，常規(guī)的數(shù)據(jù)采集方式僅可采集到1000多個數(shù)據(jù)，而用這種超高密度的方法，就可采集到60000多個數(shù)據(jù)。如此多的數(shù)據(jù)大大提高了反演結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。也避免了常規(guī)數(shù)據(jù)采集方法中數(shù)據(jù)采集的片面性（有些偏重于橫向分辨率，有些偏重于縱向分辨率等等）而導(dǎo)致在同一地點(diǎn)采用不同數(shù)據(jù)采集方式采集的數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的反演結(jié)果不同的缺點(diǎn)。

（2）其次，該方法將所測得的大量數(shù)據(jù)利用現(xiàn)代的反演技術(shù)直接反演成真電阻率剖面圖。此圖可直接用于地下巖土分布及地下異常體的分析和解釋。

（3）此方法的另一個特點(diǎn)就是它的64道通道技術(shù)。例如使用常規(guī)高密度電法要測得6萬個數(shù)據(jù)，就需要3整天，而利用64道儀器，采集6萬多個數(shù)據(jù)僅需要1個小時。

6 工業(yè)內(nèi)窺鏡可視化影像法

內(nèi)窺鏡是一種多學(xué)科通用的工具，其功能是能對彎曲管道深處探查，能觀察不能直視到的部位，能在密封空腔內(nèi)觀察內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀察與操作。

工業(yè)內(nèi)窺鏡的原理是利用轉(zhuǎn)像透鏡光學(xué)技術(shù)來傳送影像，并由光導(dǎo)纖維提供傳光照明。為了傳送清晰圖像，該窺鏡的有效不銹鋼插入部分內(nèi)設(shè)計(jì)若干光學(xué)元件的轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)。內(nèi)置光纖把需照相光線從獨(dú)立的冷光源直接傳送至工作位置上。通過物鏡成像傳至CCD 耙面上，然后CCD 再把光像轉(zhuǎn)變成電子信號，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至視頻內(nèi)窺鏡控制組，再由該控制組把影像輸出至監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)上的原理。內(nèi)窺鏡是一種最為直觀的觀察管道位置的探測手段，其具有精度高，探測準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)語：隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以非開挖方式敷設(shè)的地下管線越來越多，常規(guī)的地下管線探測方法已無法完全滿足地下管線數(shù)據(jù)的采集要求，文章引用的示蹤電磁法、慣性陀螺儀法、井中電阻率跨孔CT法和工業(yè)內(nèi)窺鏡可視化影像已在多個項(xiàng)目應(yīng)用，并確定較好效果。希望在本文的論述下，可以為設(shè)計(jì)及施工提供有價值的信息。

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