劉濟(jì)南

（山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟(jì)南 250002）

目前，國內(nèi)城市地下管線大多數(shù)屬于隱蔽工程，工程竣工后地下管線的數(shù)據(jù)資料就無法再通過直接量測的方式獲得，必須借助專業(yè)的儀器設(shè)備，才能探查管線的位置、走向和埋深等屬性信息。地下管線種類繁多、管材和管徑各異，不同種類、管徑、材質(zhì)和敷設(shè)方式的地下管線都會影響探測方法的選擇，單一的物探探測方法不但要滿足必要的施測條件，同時(shí)存在一些無法消除的缺憾。合理的運(yùn)用多種探測方法相結(jié)合的探測方式能一定程度上消除這一弊端。本文通過實(shí)例，利用綜合物探方法對地下管線成圖后管線交差、重合等可能存在問題的位置進(jìn)行二次探測，對比分析不同探測方式的數(shù)據(jù)成果，開挖驗(yàn)證，分析數(shù)據(jù)誤差原因，最后得出結(jié)論。

1 地下管線探測的特點(diǎn)

1.1 地下管線的種類多

地下管線按功能分為八大類：供水管道、排水管道、燃?xì)夤艿?、熱力管道、電力電纜、通信電纜、廣播電視、工業(yè)管道及其附屬設(shè)施。各大類管線按照傳輸介質(zhì)和具體用途的不同又分為若干小類。

1.2 地下管線的未知性

城市地下管線的管理體制和權(quán)屬復(fù)雜，涉及職能部門、行業(yè)部門和權(quán)屬單位，各自為政、多頭管理的問題嚴(yán)重。地下管線工程竣工測量不規(guī)范，竣工檔案資料的收集、管理缺乏有效手段，使得可供查詢的地下管線資料不完整、不準(zhǔn)確。地下管線探測工作前，收集既完整又準(zhǔn)確的管線資料比較困難。

1.3 地下管線的復(fù)雜性

地下空間資源有限，地下管線建設(shè)缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，施工單位不規(guī)范施工、管線拉鏈?zhǔn)┕ぁ⒏木€施工后原有管線不做處理等現(xiàn)狀時(shí)有發(fā)生，這些現(xiàn)狀使得地下管線的敷設(shè)變得復(fù)雜，雜亂無章的管線排列方式加大了探測的難度。

2 常用管線探測方法綜述

采用物探方法探測地下管線的原理是地下管線與周圍介質(zhì)存在的物性差異。通過測量分析目標(biāo)物及周圍介質(zhì)的導(dǎo)電、導(dǎo)磁、密度、介電常數(shù)等物理特性，來確定地下管線的空間參數(shù)和屬性信息。

地下管線探測方法的選擇主要有三個(gè)因素決定：①地下管線的材質(zhì)：由于管線的材質(zhì)不同表現(xiàn)的物性差異也不相同，所以地下管線的材質(zhì)是決定探測方法的最主要因素。按照材質(zhì)和物性可以把地下管線分類分為兩個(gè)類，一類是有導(dǎo)電特性的金屬管道、電纜。主要包括：鑄鐵管、鋼管、銅管、鋁等，另一類是以不具有導(dǎo)電性的材料為代表的非金屬管道，包括混凝土、塑料等。②地下管線的管徑：一般情況下，被探測物體大小、被探測物體的厚度、被探測物體激發(fā)面的面積等因素直接影響到物性的差異和信號的強(qiáng)弱。地下管線種類繁多，為滿足不同用途需要采用了多種管徑。③管線的敷設(shè)方式，管線的敷設(shè)方式不同在一定程度上決定了管線的埋深，探測不同埋深的目標(biāo)物需要采用不同的探測方式和儀器設(shè)備。

表1 部分介質(zhì)的物性表

地下管線探測常用的方法主要有電磁法(頻率域)、電磁波法（探地雷達(dá)）、地震波法（淺層地震）和高密度電法等。①電磁法(頻率域)電磁法是根據(jù)金屬管線與周圍介質(zhì)存在明顯的導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率、介電常數(shù)等物性差異為前提，通過電磁感應(yīng)原理來觀測和分析被測目標(biāo)與介質(zhì)間的電磁場分布規(guī)律，從而達(dá)到確定地下金屬管線空間屬性的目的。電磁法(頻率域)具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前地下金屬管線探測最常用的探測方法。②電磁波法（探地雷達(dá)）探地雷達(dá)是通過發(fā)射天線對地下定向發(fā)射高頻率的電磁波，當(dāng)高頻電磁波在地下傳播過程中遇到與周圍介質(zhì)有明顯不同的電磁性物理特性的目標(biāo)物時(shí)，有一部分電磁波會重新反射回地面，被地質(zhì)雷達(dá)接收天線接收。通過研究電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化特征，從而確定地下目標(biāo)物的空間位置、結(jié)構(gòu)和埋深等屬性特征。③地震波法（淺層地震）地震波法是利用地震波的折射原理，對淺層具有波速差異的地層或構(gòu)造進(jìn)行探測的一種地震勘探方法。在實(shí)際應(yīng)用中，尤其注意周圍人員、車輛等環(huán)境因素產(chǎn)生的干擾波影響。④高密度電法，在實(shí)際管線探測應(yīng)用中，遇到硬化地面時(shí)傳統(tǒng)電極無法打入地面時(shí)，則需要對電極和地面的耦合進(jìn)行特殊處理。

3 綜合物探方法探測管線實(shí)例

圖1 地下管線平面圖

實(shí)例1：圖1為某小區(qū)綜合管線探測后的平面效果圖，從圖可以看到，東西向有5條管線密集排列，從北到南依次為給水管線、熱力1管線、電力管線、熱力2管線、通信管線，其中給水管道與熱力管道1在驗(yàn)證點(diǎn)1處有交叉重疊現(xiàn)象，熱力管線2與電力管線在驗(yàn)證點(diǎn)2處有交叉現(xiàn)象。由于5條管線全部為金屬材質(zhì)，探測時(shí)分別選用直徑法和夾鉗法測得各條管線位置和埋深。各條管線的具體參數(shù)為：給水管道是鑄鐵材質(zhì)，管徑100mm，驗(yàn)證點(diǎn)1處的埋深為1.60m。熱力管線1材質(zhì)為鋼，管徑300mm，在驗(yàn)證點(diǎn)1處的埋深為1.32m。熱力管線2材質(zhì)為鋼，管徑300mm，在驗(yàn)證點(diǎn)2的埋深為1.30m。電力管線材質(zhì)為銅，管徑為400X300的管塊，預(yù)留20孔，已用10孔，埋深0.72m。根據(jù)5管線的材質(zhì)、管徑、埋深等因素，采用探地雷達(dá)法對兩個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)重新探測，對驗(yàn)證點(diǎn)1熱力管線位置偏差0.03m，給水管線位置偏差為0.13m，實(shí)際位置應(yīng)向北移0.13m。驗(yàn)證點(diǎn)2位置電力管線位置偏差0.02m，熱力管線2位置偏差0.04m。再次采用淺層地震法對驗(yàn)證點(diǎn)1處的管線進(jìn)行驗(yàn)證最后開挖驗(yàn)證兩次探測結(jié)果，探地雷達(dá)數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確誤差小。分析原因：給水管線與熱力1管線交叉處誤差為電磁法探測時(shí)相鄰管線干擾所致。

實(shí)例2：圖2位于某小區(qū)東側(cè)圍墻內(nèi)，此處南北走向的管線是小區(qū)管線并入市政管網(wǎng)的主干線，管線密集、重疊、交叉排列等現(xiàn)象嚴(yán)重，管線異常復(fù)雜。收集到的資料不全，且大部分為示意圖，無法表示相鄰管線的位置關(guān)系。第一次探測時(shí)，沒有考慮的管線的相互干擾因素，沒有采取必要的方法壓制干擾管線。當(dāng)整個(gè)探測區(qū)的管線探測完成后生成平面圖，發(fā)現(xiàn)此處管線異常復(fù)雜，為進(jìn)一步提高精度，采用多種物探探測方法相結(jié)合的方式重新探測驗(yàn)證點(diǎn)處管線。探測結(jié)果為：電力管線位置偏差0.02m，深度偏差0.02m。通信管線位置偏差0.05m，深度偏差0.04m。熱力1管線位置偏差0.01m，深度偏差0.02m。熱力2管線位置偏差0.03，深度偏差0.03m。雨水管線位置偏差0.04m，深度偏差0.04m。給水1管線位置偏差0.02m，深度偏差0.15m。污水管線位置偏差0.05m，深度偏差0.05m。給水2管線位置偏差0.02m，深度偏差0.02m。監(jiān)控管線位置偏差0.01m，深度偏差0.01m。電信光纖管線是架空敷設(shè)，無偏差。從探測結(jié)果可以看出，通信管線、熱力2管線、雨水管線、污水管線偏差較大。分析管線偏差原因：①通信管線的材質(zhì)是光纖，套管管徑100mm，埋深0.85m，第一次探測是采用夾鉗法激發(fā)探測，在驗(yàn)證點(diǎn)處沒有考慮金屬管線重疊干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差較大。②熱力2管線的材質(zhì)是鋼，管徑100mm，埋深0.65m，第一次探測采用直接法激發(fā)探測，沒有考慮到相鄰管線的干擾，這種排列方式的管線，采用傾斜壓線法能壓制干擾管線，提高數(shù)據(jù)精度。③雨水管線和污水管線位置偏差大的原因是：排水管線探測的主要方式是開井量測，由于主管線窨井的距離大、長度過長和施工不規(guī)范等因素會引起位置和埋深偏差，提高排水管線探測精度，不應(yīng)簡單的開井量測，應(yīng)與物探探測的方式相結(jié)合，提高數(shù)據(jù)精度。

圖2 地下管線平面圖

4 結(jié)語

相對收集的地下管線資料而言，管線探測數(shù)據(jù)生成的平面圖更加準(zhǔn)確和可靠，數(shù)據(jù)成果提交前內(nèi)業(yè)查圖時(shí)，面對管線重疊、壓占、無序交叉等容易出現(xiàn)問題的位置，不能只是簡單的拖拽了事。圈定可疑位置，重新探測，才是管線探測工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的正確方式。

（1）地下管線探查前，應(yīng)在探查區(qū)已知管線上或是采用探測后開挖驗(yàn)證的方式進(jìn)行方法和參數(shù)試驗(yàn)，對比分析數(shù)據(jù)成果的有效性和精度，確定采用的物探探測方法和相應(yīng)參數(shù)的可行性。由于不同類型和不同地區(qū)的地下管線表現(xiàn)出的物性并不相同，應(yīng)分別進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）地下管線敷設(shè)復(fù)雜區(qū)域最容易引起數(shù)據(jù)偏差，在地下管線探測過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。多種物探探測方法相結(jié)合在一定程度上減小數(shù)據(jù)偏差，提高了數(shù)據(jù)精度。因此，在成果資料提交前，對管線復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行二次驗(yàn)證是提高探測精度的一種有效方式。