輸電線路工程地下管線探測實施與體會

■高興國李文輝吳帥

(1山東電力工程咨詢院有限公司山東濟南250031;2山東省地質測繪院山東濟南250031）

輸電線路工程地下管線探測實施與體會

■高興國1李文輝2吳帥1

(1山東電力工程咨詢院有限公司山東濟南250031;2山東省地質測繪院山東濟南250031）

本文通過威海市區某輸電線路工程地下管線探測工作實踐，結合輸電線路工程地下管線探測的特點，從探測原理方法、工程實施、成果精度分析以及存在的問題；談談輸電線路工程的施工組織與管理，和各位同行共同探討，共同提高，以促進地下管線綜合探測技術在電力工程中的可持續發展和應用。

電力工程 地下管線 物探 體會

1　前言

隨著城市基礎建設的高速發展，城市用電負荷逐年增大，為了滿足廣大城市及周邊地區安全、可靠生產用電的需求，需要增設變電站，并將變電站接入系統電網，以保障經變電站向城市及周邊地區安全供電。輸變電線路工程通常采用架空線路，但隨著經濟和社會的發展，在城區逐步采用電纜隧道或電纜溝的方式鋪設高壓電纜。這就需要查明地下管線的平面位置、高程、埋深、走向(流向)、規格、材質、管線性質、以及管線附屬構筑物屬性信息。

目前，地下管線綜合探測技術在輸變電線路工程的勘測設計中的應用尚處于摸索階段，城區及周邊電力工程中地下管線探測項目將越來越多，探明輸電線路沿線所有地下管線，避免造成損失是全國電力勘測設計單位面臨的又一難題，電力工程管線探測技術經驗還有待積累，本文主要介紹了輸電線路地下管線探測技術和作業模式方面值得推廣和借鑒經驗。

2　輸電線路工程地下管線特點及探測原理

2.1輸電線路地下管線地球物理特征分析

目前對電力工程勘測設計影響較大的地下管線主要分為3種類型:第一種類型是金屬質的給水管、煤氣管;第二種為混凝土材料,如污水管、雨水管及水泥質的給水管等;第三種是通信電纜和高壓電纜。不同材質的地下管線,其地球物理場的特征明顯不同。例如:給水管及鋼煤氣管為金屬良導體,盡管它不帶電,但可以設法通過外加電磁場對其進行充電或電磁感應,使其周圍空間產生交變電磁場;水泥材質管道具有極高的電阻率,與周圍介質存在明顯的導電性差異,是良好的電性反射面,且因具有鋼筋網框架結構,與周圍介質也存在明顯的磁性差異;電力管線和通信管線因自身帶電,在其周圍空間存在有交變電磁場,而且電力管線為良導體,可以對其進行充電而激發產生二次交變電磁場。綜上所述,由于這些材質的管線與其周圍覆蓋土層存在明顯的電性差異,且表現為二維電性特征,所以為物探方法查明地下管線提供了物性前提。

2.2地下管線探測方法

針對不同的管線采用不同的探查方法。如對電力、電信以及金屬質的管線，用管線探測儀，對非金屬管線則采用調查和地質雷達探測相結合的方法。

（1）電磁法

應用電磁法探測地下管線時，使用了直接充電法和感應法，即先使導電性好的地下管線帶電,然后在地面上測量由這些電流產生的電磁異常。

（2）直接充電法

直接充電法是將人工電流通過出露點接在管線上,用接收機直接接收一次場信號,來達到探測地下管線的目的。

（3）感應法

感應法是當發射機發出的電磁信號遇到地下金屬管線后,產生感應電流和感應電磁場,即二次場,在地面上通過接收機探測二次電磁場異常后,便可確定地下管線的位置和埋深;或者在有露頭的地方,通過夾鉗將人工電流直接傳到金屬管線和電纜上,由接收機進行連續追蹤和定位。對于電力、電信管線,采用夾鉗法就可以準確有效地將多條電纜逐條分辨出來。

（4）探地雷達法

探地雷達是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式由地面通過發射天線送入地下,由于周圍介質與管線存在明顯物性差異(主要為電導率和介電常數差異),使脈沖波在界面上產生反射和繞射回波,接收天線收到這種回波后,通過光纜將信號傳輸到控制臺,經計算機處理后,將雷達圖像顯示出來,并通過對雷達波形的分析、判斷,利用公式來確定地下管線的位置和埋深

其中,x為收發天線中點的距離;t為脈沖波行程時間;h為管線埋深;v為電磁波在介質中的傳播速度,可以用寬角法直接測量,也可根據v≈c/ε近似算出,其中c為光速,ε為地下介質的相對介電常數。

3　工程應用實例

應用工程為威海市區供電的變電站配套輸電線路（見圖1），該工程全長25km，分為架空和地埋電纜兩種形式，需要進行相關的地下管線探查。本工程采用實地調查和儀器探測相結合的綜合探測方法。先從明顯點著手，采用實地調查的方法測定明顯點位置和深度，再采用儀器探測的方法確定隱蔽點定位定深。最后進行開挖或釬探驗證補充。

圖1　地下管線探測路徑

本測區地下管線的管線探測從技術上可按以下工作程序進行：實地調查—>儀器探查—>機械法（開挖釬探）驗證補充，具體管線探測流程如圖2。為保證不遺漏管線，在以上方法完成后，還應進行剖面連續掃描工作，確保不遺漏管線。由于測區內工程線路長，車流量大，對管線儀和探地雷達造成干擾，影響探測精度；另外道路管線復雜，多處窨井被淤泥堵塞或積水太深都會影響探測的精度。因此，不能采用單一的物探手段，而必須采用多種物探手段相互配合的方式，才能排除電磁噪聲干擾，從而有效識別和判斷地下管線。

在本次實際探測工作中，使用了國際領先的RIDGID SR-20管線儀、RIS K2探地雷達、內窺鏡等設備，RIDGID SR-20管線儀是目前國際上探測燃氣、電力、電信、自來水和有線電視等各類地下管線最有效的儀器。RIS-K2探地雷達采用雙通道天線陣模式共深度法,即發射天線和接收天線組以固定間距TR沿探測剖面同步移動，記錄點位于TR的中心點；多通道天線陣模式，可同時多深度、多視窗探測影像，探測效率得到較大提升。內窺鏡主要用于打不開的井蓋下的測探，內窺鏡內置有光源，可以錄像拍照，摸清井下情況。

（1）非金屬管線的探測

本工程非金屬管線主要有：PVC給水管線、PE煤氣管道、給水砼管等，非金屬管線主要用RIS K2探地雷達探測，其中給水PVC、砼管線探測效果明顯，PE煤氣管道大部分地方效果明顯。

（2）超深管線探測

目前管線施工手段越來越多，除開挖施工外，還大量采用非開挖技術施工，包括頂管、定向鉆、盾構等。在市區穿越道路、房屋、河流及其它障礙物，大多采用頂管、定向鉆施工，管線埋設較深，通常在3米至十幾米不等，用常規方法很難探測。本測區我們采用RIDGID SR-20管線儀，用低頻、高功率發射、長距離接地的方法探測效果較好，但管線較密、埋設太深的地方效果也不太理想，探測效果不好的地方采用虛線相連。

（3）密集、復雜管線的探測

對于管線鋪設密集、復雜的情況，用管線儀難以達到預期目，此時采用探地雷達探測。探地雷達作為一種高新儀器，圖像直觀，分辨率高，操作方便，在非金屬管線、近距離平行管線和重疊管線的探測等方面具有無可比擬的優勢，可解決管線探測很多疑難問題。在查管線的現場工作中,一般條件下,用管線探測儀就可以解決問題,但在復雜條件下則不行,如填土太厚、管線埋得太深而且沒有出露點;用感應法探測,信號太弱,這時,我們采用垂直管線走向的方向布置雷達測線輔以地質雷達，得到圖3所示的雷達探測剖面。在剖面圖中，雷達波形拱形異常的頂點的位置就是管線的中心位置。通過開挖驗證，說明地質雷達解譯的成果資料是可靠的。

圖2　管線探測流程圖

表2　管線探查精度表

4　成果與精度分析

對工程測繪起算控制點、圖根控制點和管線點重復測量檢查檢查精度良好，滿足管線點測量要求。利用全站儀采用常規方法進行邊長、角度以及高差的檢查圖根點，檢查比例20%，最大角度差值為15秒，最大邊長較差為0.038m，最大高差較差為0.016m，最大邊長比例誤差為1/6563。精度滿足規程規范要求。

測區內共收測管線點1088個，各項精度指標如表2，開挖/釬探合格率100%。整個工程探測和測量精度高、無錯漏現象，探測成果符合相關規定，滿足設計和施工的需要。

5　結論與體會

輸電線路工程中地下管線綜合探測技術的應用，使線路設計更加快速、科學和合理，使現場施工更加安全可靠，避免了破管和重復開挖，從而節約了經費，并為架空和地埋電纜工程的順利完工打下基礎，為全民用電提供最基礎的保障。

通過地下管線探測技術在電力工程勘測設計中的應用，有以下體會：

（1）電力工程地下管線探測應遵循以下原則：從已知到未知、從簡單到復雜，相對復雜條件下根據復雜程度采用相應的綜合方法。

（2）針對不同管材的物性前提，采用多種物探手段相互配合的方式，從而有效識別和判斷地下管線；

（3）輸變電工程一般是架空線路，塔位處地下管線范圍小但是探測位置、深度、管徑、材質和類別等必須準確，否則直接影響線路的設計和施工；

（4）基于電力工程的勘測設計而開展的管線探測工作才逐步開展，電力行業勘察設計單位的管線探測技術問題處于摸索階段，經驗還有待積累。

（5）制定可行性較強的探測技術標準，《城市地下管線探測技術規程》不一定適合于輸電線路工程地下管線探測，業主單位應該以《規程》為依據，根據輸電線路工程管線探測的實地情況做適當的調整、完善。

（6）塔位探測作業模式，輸電線路工程適合采用塔位滾動作業模式，以塔位為單位采用綜合探測技術探清周邊地下管線，避免不必要的工作量，減少勘測成本，提高工作效率。

[1]杜朋衛，周芳玲.管線探查精度的提高與質量控制 [J].測繪通報，2014，S2：234-238

[2]陶迎春,鄭國江,楊伯鋼.三維城市地下管網規劃輔助系統研究 [J].測繪通報, 2013,10:95-98.

[3]許新海.地下管線數據處理系統的設計與實現 [J].測繪通報,2013,S1:264-266+ 269.

[4]馬雪萍.地下管線竣工測量中交叉問題的探討 [J].城市勘測,2013,05:143-145.

Underground Pipeline Construction Organization and Realization of Detection in Transmission Line Engineering

Gao Xing-guo1,Li Wenhui2,Wu Shuai1
（1 Shandong Electric Power Engineering&Consulting Institute,

Ji-nan 250013）
（2 Shandong Institute of Surveying and Mapping of Geology,Jinan 250013）

TU990.3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-341-2

高興國（1984～），男，碩士，工程師，研究方向為3S技術在電力工程勘測設計。