淺談城市地下管線物探技術和方法

張志文（沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004）

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淺談城市地下管線物探技術和方法

張志文
（沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽 110004）

摘 要：地下管線普查得到了城市管理部門的重視，管線探測技術和方法在普查中起決定性作用。本文介紹了管線探測常用的幾種方法以及各種方法的原理、特點及使用技巧等。

關鍵詞：物探技術；電磁法；感應；探地雷達

2014年國務院辦公廳印發了《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，住建部等五部委也發出了《關于開展城市地下管線普查的通知》，目前全國大部分城市都在開展地下管線普查工作。在普查過程中也遇到了一些問題，其中最為重要的是如何更準確的確定埋于地下的管線位置。下面就介紹一下地下管線的物探技術和方法。

1　探查地下管線的工作原則

地下管線種類繁多，結構復雜，探測時需弄清各專業管線的特性采用相應的探測技術方法，達到有的放矢，高效率、高質量地完成任務。

應用物探技術方法探查地下管線應遵循如下原則：

（a）從已知到未知

探測區管線埋設情況完全已知的路段先行探測，探測方法基本確定后再推廣到待查路段。

（b）從簡單到復雜

先查管線較少稀疏的路段再查管線密集困難的路段；埋深較淺的管線先查，較深的后查；大管徑管線先查，小管徑后查。

（c）方法有效、快捷、輕便

盡量采用成本低、效果好的技術方法。

2　物探方法的選擇

進行管線探測時，目標管線應與周圍介質有明顯的物性差異，例如電性差異、彈性差異等。目標管線所產生的異常磁場應有足夠的強度，使其能夠從干擾背景中清楚地分辨出來。

物探方法應根據工程的要求和探測區域的不同地球物理條件在開工前通過方法實驗來選擇確定。目前已知的探測方法主要有：電磁法、地震波法、電磁波、法直流電法、聲波法、磁法、地震波法等。一般情況下，金屬管線大多采用電磁法，電力電纜可采用被動源法，非金屬管線多采用電磁波法（探地雷達）和示蹤電磁法。

3　工作原理

電磁法可分為頻率域電磁法與時間域電磁法，目前地下管線探測中以頻率域電磁法為主。

無限長載流導體在它周圍存在著磁場，這些磁場可以被捕捉到，探測時使管線帶上電流，讓管線理想化成一條無限長載流導線，就可以間接的探測管線的空間狀態。通過發射裝置對金屬管線探測時施加一次交變場源，激發產生感應電流，在周圍產生二次磁場，接收機就可以在地面探測到二次磁場及其空間分布，作業員根據分布特征判斷管線的水平位置和埋深。原理如圖1所示。

4　地下管線的探查方法

4.1金屬管線的探查方法

金屬管線一般采用頻率域電磁法。根據場源性質一般分為被動源法和主動源法。

被動源法由于不需人工建立場源，所以工作較為簡便，但被動源不夠穩定、干擾大、激發方式不可變，所以不能作為精確定位方法，只能對區域進行盲探初步定位。被動源有兩種方法即工頻法和甚低頻法。工頻法是指利用電纜中的50Hz～60Hz工頻信號和工業游散電流，它們在電纜中或金屬管道中所產生的電磁場進行管線探測的方法。甚低頻法主要是利用甚低頻無線電臺的無線電信號，在目標金屬管線中感應所產生的電磁場進行管線探測的方法。探測時只需要將接收機調整到相應頻段即可作業。

主動源法指通過發射機向目標管線發射足夠強的特定頻率的交變電磁場，會使目標金屬管線受到激發，從而產生感應電流、二次磁場，使用接收機進行接收判斷管線位置的方法。一般分為直接法、夾鉗法、感應法。

（a）直接法

直接法是將發射機輸出一端直接連到金屬管線上，另一端接地或接到金屬管線的另一端，利用直接加載的電磁信號進行追蹤定位。有雙端連接、單端連接和遠接地單端連接三種，定位、定深精度高，容易分辨相鄰管線。但管線必須有裸露點而且需要良好的接地條件。

（b）夾鉗法

通常是利用管線儀配備的夾鉗（耦合環），套在待測金屬線纜上，把信號加在目標管線上。這種方法信號強，探測精度高，但必須目標管線有裸露點，待測管線的直徑應小于夾鉗的直徑，該方法主要適合于電力、通訊等金屬線纜類管線。

（c）感應法

在實地探測時往往找不到管線的出露點，這就需要采用感應法。感應法不需要接地裝置，直接將發射機放置在管線的正上方，發射機發射信號，使目標管線產生感應電流，此時在周圍形成電磁場，作業員通過接收機進行接收，完成對管線的搜索和定位。此方法是管線探測中最為常用的方法，操作簡單，效率高。但信號抗干擾能力差，需要較強的實踐判別經驗，不同廠家的儀器都有其各自的特點需要實戰來掌握技巧。

4.2 非金屬管線的探查方法

非金屬管線是指那些材質為砼、塑料、陶瓷管等材料的管線，以排水居多，近些年給水、燃氣也有部分采用塑料材質，探測難度較大，一般探測方法采用穿線或發射探頭配合探管儀方法和探地雷達法等。

（a）發射探頭法

發射探頭法也叫示蹤法，是將能發射電磁信號的示蹤探頭或者示蹤導線送入非金屬管線內，在地面上用接收機探測探頭發出的電磁信號確定管線走向和埋深。此方法信號強效果好，但探測長度受探頭線纜長度限制。

（b）探地雷達法

探地雷達法也叫電磁波法。它可以探查金屬和非金屬管線，常用于電磁探管儀難以探測的非金屬管道如排水暗渠、塑料材質的管線和地下人防工程等。

地質雷達是通過半波偶極天線，向地下發射寬頻帶高頻短脈沖電磁波，因為地下不同介質具有不同的物理特性，當發射的電磁波穿過地下不同地層時，由于阻抗不同會發生反射和折射，所以返回地面的電磁波脈沖的傳播路徑與電磁場的強度會隨介質的電性質差異及幾何形態而變化，所以從地質雷達接收到的反射波、幅度及波形資料可以用來判斷地下介質結構。此方法難點在于對波形圖像的分析，需要不斷積累經驗，熟悉不同介質的波形特征。常用于管線斷面測量和管線檢查驗收使用。

結語

隨著城市的不斷發展，新材料新技術在不斷被應用，管線探測難度也越來越大，多種探測方法綜合利用成為趨勢，但管線探測只是一個輔助手段，政府部門的規范管理和管線竣工測量的及時跟蹤，同時建立城市綜合管線信息系統，這才是管理城市管線的最好辦法。

參考文獻

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[2]李大新.探地雷達應用與方法[M].北京：地質出版社.

[3]CJJ61-2003，城市地下管線探測技術規程[S].

中圖分類號：P631

文獻標識碼：A