關于綜合物探技術在地下管線探測中的應用研究

祝孫喜

（湖南省地質測繪院 湖南衡陽 421008）

關于綜合物探技術在地下管線探測中的應用研究

祝孫喜

（湖南省地質測繪院 湖南衡陽 421008）

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

物探技術；地下管線探測；應用

1 引言

城市建設和規劃是推進城市化建設的主要工作，做好城市規劃可全面推動城市發展，提高城市的建設質量。因此，為了進一步推動社會發展和城市建設，就要做好建設施工過程中地下管線的處理工作，而物探技術在地下管線探測中的應用，有利于攝取被探測地區地下物質的分布情況，解決施工過程中遇到的地質問題或工程問題，是城市規劃建設中的有效探測手段。

2 地下管線探測的基本原理

2.1 電磁法探測原理

電磁感應法是地下管線探測的重要組成部分，其主要物性基礎是地下管線與周圍介質導電性及導磁性的差異，以電子感應原理進行觀測，同時對電磁場空間及時間的分布規律為研究對象，以此來實現尋找地下管線的目的。為了達到良好的地下管線探測效果，應滿足以下條件：①地下管線所形成的電磁場，其分布規律或分布特征能夠被準確探測和計算；②場源在目標管線上能激發一定強度的電流，并盡量減少電流通過非目標管線、干擾物和介質，有利于消除相關的干擾因素；③應保證探測儀器的先進性，盡量提供真實有效的物理場信息，以此來保證探測精度。

2.2 地質雷達探測原理

地質雷達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進行探測。雷達通過地面上移動的發射天線向地下發射高頻電波，地下流動的電磁波在遇到不同電性界面時，會產生一定的反射、透射和折射現象。電介質間電性的差異越大，其反射回波的能量就越大，反射到地面的電磁波被和發射天線同步移動的接收天線接收后，雷達主機能夠精確記錄下反射回波所達到的時間、波長等特征，并通過信號疊加放大、圖形合成等數據加工處理方法，形成地下剖面掃描圖形，在對雷達圖形進行有效判讀后，便可獲得地下管線的具體分布位置和狀態。

3 綜合物探技術在地下管線探測中的應用

3.1 電磁感應法

對于金屬管線和電纜通常會采用電磁感應法進行探測，由于電磁感應法主要運用了電磁感應的原理，操作方便，且探測精度高，被廣泛應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電流，并形成相應的磁場，這種情況下，相關工作人員即可對地下管線的具體位置進行探測。另外，針對一些已經露出地面的金屬管線，可使用直接法進行探測，即將探測設備和露出的金屬線相連接，并使探測設備的另一頭接地，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 地質雷達法

地質雷達法是在探測非金屬管線最常用的方法，在地面進行測線的布置，并通過探地雷達的發射天線將電磁波發射出去，管線對電磁波進行反射最終由接收天線進行接收，以時程關系為依據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，將所采集的原始數據進行一系列處理，最終以圖像的形式顯示出來，即可掌握管線埋設的具體位置以及深度。若道路下有鋼筋網鋪設的話，則會屏蔽一部分雷達發射的電磁波，再加上環境中可能存在的電磁干擾，在一定程度上會對探地雷達產生影響，有時會無法找到目標體。

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，可使用瞬變電磁法保證探測效果的質量。瞬變電磁法通過利用磁源將一次脈沖電磁場發送到地下，對地層介質進行激發從而感應二次電磁場，再通過線圈來接收來自二次電磁場的感應，并對其進行分析，可有效找出地下目標體的具體位置。瞬變電磁法探測地下管線的過程與探地雷達的探測過程較為相似，將數據采集完成后經過濾波、一維反演以及時深轉換的流程進行處理，最終形成測線成果圖。管道是金屬材質的或管道內有導電物質，則為低阻，管道是非金屬材質的或管道內沒有導電物質，則為高阻，以便將管道的位置、深度及類型準確判斷出來。

4 實例分析

實例1：地質雷達法：

實例概況：

某項工程建設，需要對該路段開展明挖施工，且應將開槽深度控制在4m范圍內，根據該路段地下管線的實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，可利用地質雷達探測技術，在路的兩側及中央位置設置三條測線方向，且每隔20m應布置1條橫向的測線。

4.2 探測結果及對比性分析結果

探測結果：通過地質雷達檢測可檢測出：整個建設工程的測線長度為1195m，且探測的有效深度為0～4.0m。另外，對原始圖像進行數字濾波、影響增強等后期處理，可準確探測出地下管線的具體分布情況。

圖1 該路段雷達測線布置圖

對比性分析結果：地質雷達探測技術在該工程應用后，探測的反射波雙曲線現象嚴重，能將地下管線的實際分布情況及形態全面反映出來，且地下管線的形態不會受到雷達天線間距離的影響。在應用過程中，若雷達探測儀器正處于探測目標的上方，則雷達波的傳播時間最短，不僅能有效提高地下管線的探測效率，還能保障探測質量。

實例2：電磁感應法：

為了適應數字化、信息化城市的快速發展，某市決定對主城區四環路內的城市道路地下管線進行探測，同時建立完善的管線信息管理系統和動態更新管理信息。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法中的直接法、夾鉗法和感應法來開展管線探測工作，通過極大值結合極小值進行定位，主要采用70%法、50%法結合直讀法進行定深。在第三方監理開挖驗證后，探測成果符合相干光規范要求，探測效果較好。

實例3：地質雷達法：

某高速公路需要進行大口徑灌注樁施工，由于石油天然氣管道在設計的樁位附近，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，測點間距為0.25m。

其中，55號雷達剖面的探測結果圖見圖3，在水平位置13.5～15.5m，深度方向16～18m區域內具有明顯的異常反射波，表明該位置存在強反射體，即為天然氣管道。

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

在對該工程探測結果分析后發現，高速公路橋的基樁距地質雷達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號剖面地質雷達探測波形圖

圖4 52號剖面地質雷達探測波形圖

5 結語

隨著各城市地下管線系統規模的不斷擴大，地下管線的探測難度也在不斷增加。在城市建設過程中，物探技術可有效幫助工作人員進行地下管線的探測，實際作業中，需根據區域具體情況選擇合適的探測技術，保障地下物質檢測的便利性和準確性，為后期工程建設奠定堅實的基礎，避免出現不必要的安全事故。

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

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

[3]盧海，劉建威.綜合物探技術在地下管線探測中的應用[J].現代測繪，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。