基于復(fù)雜條件的城市地下管線探測(cè)技術(shù)的研究

李忠偉

（華東冶金地質(zhì)勘查局測(cè)繪總隊(duì)，安徽 合肥 230031）

城市環(huán)境當(dāng)中“大廈林立”“人口眾多”。在此前提下，為了滿足日益增長(zhǎng)的水電等能源需求及大型的城市基礎(chǔ)建設(shè)工程，市政單位必須不斷建設(shè)地下管線工程項(xiàng)目，此時(shí)新地下管線與舊地下管線的分布就容易沖突，在不明確實(shí)際情況的條件下進(jìn)行施工，對(duì)雙方而言都有損害，因此我們應(yīng)當(dāng)避免沖突發(fā)生。我國(guó)很早就開(kāi)始研究地下管線探測(cè)技術(shù)，時(shí)至今日已經(jīng)出現(xiàn)多種形式，由此面對(duì)不同材質(zhì)、類型的舊地下管線，采用針對(duì)性技術(shù)即可完成探測(cè)。但此類技術(shù)種類繁雜，有必要進(jìn)行研究，以保障探測(cè)結(jié)果的質(zhì)量。

1 復(fù)雜條件及地下管線種類的特征

1.1 復(fù)雜條件

以城市環(huán)境為例進(jìn)行分析。地下管線探測(cè)受限于復(fù)雜條件，所以要確保工程質(zhì)量，就必須先對(duì)復(fù)雜條件進(jìn)行了解。在相關(guān)理論上得知，復(fù)雜條件具有3大特征，即探測(cè)環(huán)境障礙物繁多，城市環(huán)境當(dāng)中，存在很多高樓、高架、地鐵、下穿過(guò)道等結(jié)構(gòu)，且現(xiàn)代城市都提倡綠化建設(shè)，而綠化帶以及附帶的金屬隔離帶等障礙物，對(duì)工作造成阻礙；在城市建設(shè)歷程當(dāng)中，環(huán)境內(nèi)的管線密度不斷加大，且結(jié)構(gòu)也愈發(fā)復(fù)雜，使探測(cè)工作難度增大；地下環(huán)境雜物繁多，其中有相當(dāng)一部分為金屬物，相應(yīng)干擾探測(cè)工作。

1.2 管線種類

（1） 給水管。給水管是城市水資源供給的重要管道，可以分為源水管、輸水管、配水管三種，但任意給水管在材質(zhì)上都大同小異，即鑄鐵、銅、混凝土材質(zhì)，其中以鑄鐵材質(zhì)最為常見(jiàn)。給水管的分布特點(diǎn)在于： 覆蓋性、分布結(jié)構(gòu)復(fù)雜。根據(jù)城市給水管分布設(shè)計(jì)規(guī)劃方案的要求來(lái)看，絕大多數(shù)情況下，給水管主要集中分布在居民較多的區(qū)域，其他區(qū)域當(dāng)中，大多為“過(guò)道”，密集程度相對(duì)較輕[1]。

（2） 電力線路。電力能源是人們賴以生存的必要資源，為了滿足人們對(duì)電力能源的需求，市政單位就需要大力建設(shè)電力線路工程，將發(fā)電單位與用戶連接。電力線路是指地下電纜等，這些線路在材料上有很多種類，例如陶瓷管、塑料管等等。在分布特征上，電力線路分布與給水管特點(diǎn)類似，但是因?yàn)殡娔艿挠猛靖訌V泛，所以在密集程度、分布結(jié)構(gòu)復(fù)雜度上，電力線路有過(guò)之而無(wú)不及，但同樣在規(guī)劃方案上，電力線路大多分布在建筑物邊緣區(qū)域，很少涉及城市空曠區(qū)域[2]。

（3） 燃?xì)夤艿馈Ｈ細(xì)饽茉催M(jìn)入人們的生活已經(jīng)很久了，同樣需要燃?xì)夤艿肋M(jìn)行供給。因?yàn)槿細(xì)夤艿谰哂形ｋU(xiǎn)性，如果暴露于戶外，很容易因?yàn)椴豢煽匾蛩囟霈F(xiàn)事故，所以需要采用地埋方式來(lái)設(shè)置燃?xì)夤艿溃纱苏f(shuō)明燃?xì)夤艿缹儆诘叵鹿艿赖囊环N。在材料上，不同管徑的燃?xì)夤艿来嬖诓牧仙系牟町悾纱笾列椋轰摬摹㈣T鐵、塑料。在分布特征上，絕大部分的燃?xì)夤艿蓝假N近與居民區(qū)，但同樣需要設(shè)計(jì)“過(guò)道”，與燃?xì)夤┙o單位連接，由此可見(jiàn)燃?xì)夤艿赖拿芗潭日w不高，但在居民區(qū)范圍內(nèi)，密度較高。

（4） 其他管道。除上述3類管道以外，實(shí)際環(huán)境中還存在其他管道，例如信息、熱力、雨污水、特殊原料管道，這些管道在材質(zhì)上與上述管道大同小異，但在規(guī)模、形態(tài)上有較大區(qū)別，所以在探測(cè)中要自行區(qū)分。

2 地下管線電磁場(chǎng)理論分析

在理論上，通過(guò)歷來(lái)探測(cè)工作可以證實(shí)，地下管線的分布存在多種形式，例如多管線平行、垂直及管線相對(duì)位置夾角形式，這些形式使得探測(cè)工作難度大幅增加，尤其在管線定位、深度探測(cè)上有突出表現(xiàn)。針對(duì)這一點(diǎn)，相關(guān)學(xué)者提出了電磁場(chǎng)探測(cè)方法，即使管線產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，相應(yīng)出現(xiàn)感應(yīng)電流，隨后對(duì)感應(yīng)電流的二次磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)即可進(jìn)行區(qū)分。原理上，因?yàn)殡姶艌?chǎng)與不同材質(zhì)、形狀的管線接觸之后，其頻率、電阻等會(huì)發(fā)生巨大變化，相應(yīng)產(chǎn)生數(shù)值，那么圍繞數(shù)值大小，即可推算出地下管線的位置與深度，且通過(guò)多年研究確認(rèn)，此方法的準(zhǔn)確度高，具有較高應(yīng)用價(jià)值。

3 常見(jiàn)地下管線探測(cè)技術(shù)

3.1 直流電探測(cè)技術(shù)

直流電探測(cè)技術(shù)可以分為感應(yīng)法、直連法、夾鉗法3種。

（1） 感應(yīng)法。首先采用磁偶極源建立交變電磁場(chǎng)，相應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流。其次，將感應(yīng)電流接入管線，此時(shí)感應(yīng)電流會(huì)在管線內(nèi)流動(dòng)。該目標(biāo)管線與大地之間便有相應(yīng)的交變電流通過(guò)，該交變電流在其周圍空間產(chǎn)生相同頻率的交變電磁場(chǎng)，即在目標(biāo)管線周圍形成二次交變電磁場(chǎng)異常，用接收裝置檢測(cè)該異常，便能確定目標(biāo)管線的位置，達(dá)到探測(cè)地下管線之目的。

（2） 直連法。直連法主要采用發(fā)射機(jī)，將其與管線相連，另一端接地，此時(shí)發(fā)射機(jī)內(nèi)的交流電將進(jìn)入探測(cè)管線內(nèi)，并生成磁場(chǎng)，那么根據(jù)磁場(chǎng)分布，可以判斷該管線的分布，且在持續(xù)應(yīng)用當(dāng)中，還可以對(duì)相鄰管線進(jìn)行探測(cè)。

（3） 夾鉗法。首先，采用發(fā)射器發(fā)出交流信號(hào)，使其與地下管線接觸，隨后將探測(cè)儀上的夾鉗與管線外露部分進(jìn)行連接，使兩者磁場(chǎng)耦合。其次，在磁場(chǎng)耦合條件下，管線內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，其電流值會(huì)沿著夾鉗反饋到探測(cè)一定當(dāng)中，相應(yīng)借助資料，即可判斷地下管線的分布情況。

綜合上述，在復(fù)雜的城市環(huán)境當(dāng)中，根據(jù)工區(qū)的地球物理環(huán)境特征，采取相應(yīng)的探測(cè)方法和措施。感應(yīng)法可以應(yīng)用于無(wú)外露部分的金屬管線；直連法與夾鉗法可以應(yīng)用于存在外露部分的管線，但要注意直連法、夾鉗法不能用于電力金屬管材、燃?xì)夤艿捞綔y(cè)當(dāng)中，否則會(huì)因?yàn)橹绷麟姷那秩雽?dǎo)致電力線路故障、燃?xì)夤艿辣ā?/p>

3.2 地震波探測(cè)技術(shù)

地震波探測(cè)技術(shù)與超聲波探測(cè)技術(shù)在原理上類似，但是實(shí)際效果上，地震波探測(cè)技術(shù)表現(xiàn)更為突出。具體來(lái)說(shuō)，人工可以首先確認(rèn)地下管線的大致區(qū)域，隨后采用錘擊設(shè)備對(duì)地面進(jìn)行敲擊，此時(shí)產(chǎn)生震源波動(dòng)。這種波動(dòng)具有良好的彈性振動(dòng)，相應(yīng)其在地下環(huán)境當(dāng)中，會(huì)接觸到不同界面、介質(zhì)的物體，相應(yīng)產(chǎn)生反射波，那么我們只需要收集反射波，并依照管線反射波的速率進(jìn)行區(qū)分，即可對(duì)地下管線的位置、形狀進(jìn)行探測(cè)。在復(fù)雜環(huán)境當(dāng)中，地震波探測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于混凝土材質(zhì)、塑料材質(zhì)等管線，但值得注意的是，因?yàn)榛炷敛馁|(zhì)、塑料材質(zhì)在其他非管線結(jié)構(gòu)當(dāng)中也十分常見(jiàn)，所以探測(cè)人員要注意區(qū)分。

4 結(jié)語(yǔ)

文章主要對(duì)復(fù)雜條件的城市地下管線探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)分析得到結(jié)論：對(duì)常見(jiàn)管線類型以及分布特征進(jìn)行了分析，說(shuō)明現(xiàn)代各類地下管線在城市環(huán)境當(dāng)中分布復(fù)雜，導(dǎo)致新項(xiàng)目施工難度增大，必須通過(guò)地下探測(cè)技術(shù)來(lái)避免兩者的沖突；對(duì)地下管線探測(cè)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了概述，闡述其應(yīng)用要點(diǎn)；對(duì)常見(jiàn)地下管線探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了介紹，了解各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用原理。