近距離近平行管線探測技術及方法應用

吳 飛，楊小龍

（江西有色地質勘查五隊，江西 九江 332000）

另外隨著城市的發展，地下管線越來越多，情況也越來越復雜，熟練掌握疑難地下管線探測技術方，意義重大，而近平行管線探測在我們日常管線探測中經常遇見，也是重點難點之一，本文主要是通過研究近距離平行管線探測技術，通過采用不同物探方法組合，可以達到探測目的[1]。

1 基本技術原理

本次研究工作的目標物——近距離近平行地下管線探測，其材質具有多樣性，有鑄鐵管、鋼管、水泥管、UPVC管、PE管等，利用各種材質的物理特性各不相同，采用不同物探探測方法，提高探測效果，達到探測目標[2]。本次研究主要是根據已知項目的實際應用，選擇已知管線埋設情況的工作區域，對近平行管線進行探測，采用不同探測方法組合進行探查，并對探測結果進行對比研究，得出近平行管線探測最佳的探測技術和方法。

近距離平行管線按照材質組合種類很多，主要有非金屬與非金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬近距離平行管線，非金屬管線探測主要依靠探地雷達，方法單一，目前均無比較好的辦法。金屬與非金屬管線因為物性差異比較明顯，采用常規電磁法和雷達波法勘探，完全就可以分辨清楚。所以本次主要研究金屬與金屬近距離平行管線探測技術及方法應用，金屬管線探測由于電磁信號相互疊加，對于目標管線的定位和定深一般不能滿足精度要求，需要采用一些特別的探測技術方法和探測手段，或運用對常規探測方法的組合應用。

2 具體做法

一般而言，宜采用以下方法：

首先，采用被動源法快速的分辨（或排除）電力和電信管線的存在。

具體做法是：因為我國電網的頻率為50HZ，屬于自帶信號，我們可以通過被動源法，快速分辨（或排除）電力管線的存在。而電信管線也自帶通訊信號，我們也可以通過被動源法，快速分辨（或排除）電信管線的存在。

其次，利用低頻信號傳導距離遠、耦合到相鄰管線信號弱的特性，采用低頻激發方式能有效降低相鄰管線的信號干擾。

具體做法是：加大收發距的距離，利用低頻信號傳導距離遠，而耦合到相鄰管線信號弱的特點，采用低頻激發方式，加大收發距能有效遏制相鄰管線的信號干擾，凸顯有效信號，從而達到探測目的。

最后，選用探測儀的CM功能（測量電流值）和CD功能（測量電流方向）探測目標管線，其可排除部分干擾，提高管線定位的分辨率。

具體做法是：各種管線確定后，要從正反方向及分支線上多處變換位置進行發射和接收探測，以確定探測成果的可靠性和精度，有條件的地段可采用開挖驗證。另外管線定位、定深還可采取井邊校正的方法進行，干擾較大造成偏移時，可選用垂直壓線法、水平壓線法及傾斜壓線法等方法，降低相鄰管線的干擾信號，從而解決兩條材質相同、埋深近似相互干擾管線的探測問題。

3 近距離平行管線探測方法的應用實例

通過查閱大量相關資料，并對于近距離平行管線探測相關技術的方法實驗，基本可以得出探測效果較佳的方法，其運用效果也較好，主要方法有如下幾種。

3.1 垂直壓線法

垂直壓線法：利用水平偶極子施加信號，主要目的是通過降低鄰近探測管線的一次感應信號，大大降低鄰近管線的二次感應信號，從而減小管線間感應信號疊加的影響，從而達到探測的目的。具體應用參考圖1垂直壓線法技術應用實例圖。

圖1 垂直壓線法技術應用實例圖

3.2 水平壓線法

水平壓線法：利用垂直偶極子施加信號，根據水平互感公式：

式中：M為互感系數，C為線圈本身面積、匝數的系數有關，x為管線與發射機相對位置，h為管線埋深。

根據上式，可以知道當x=0時，互感系數M=0，x=h時互感系數M出現極大值，既是水平壓線法激發線圈最佳激發位置就在管線的正上方，可以將發射機放置在干擾管線正上方，此時發射機與干擾管線之間的互感系數為零，使干擾管線不產生電流，但是可以激發目標管線產生電流以達到壓制干擾的目標，通過這個辦法可以提高信噪比，達到探測的目的。具體應用如圖2，為探測某通訊管線，將發射機水平垂直于供電管線擺放，就可以壓制供電線的干擾信號，激發目標通訊線的信號，從而達到探測的目的。

圖2 水平壓線法技術應用實例圖

3.3 傾斜壓線法

傾斜壓線法：在某些情況下，垂直壓線法、水平壓線法均未能產生激發時，可以將發射機與目標管線成一定角度擺放，通過不停轉換角度大小，使目標體產生的感應電流最大，從而壓制干擾信號，達到探測的目的，如圖3。

圖3 傾斜壓線法技術應用實例圖

最后，將以上方法進行了應用對比，并取得了不錯的成果，具體情況如圖11，選定了兩條一定距離的近平行金屬管線進行了方法實驗，并得出方法實驗曲線對比圖。根據圖中信號強度峰值情況，可以清楚知道，采用不同的組合方式，探測效果較好，對應的峰值更為明顯，可以應用于野外實踐，指導我們日常管線探測工作。

4 應用總結

通過實驗驗證，根據我們現有的儀器設備，以下幾個方法基本上能解決近距離平行管線探測的問題，具體總結如下：

垂直壓線法：利用水平偶極子施加信號時，線圈正下方管線耦合最強。根據這一特性，可將發射機直立放在目標管線正上方，突出目標管線信號，壓制鄰近干擾管線，以達到區分平行管線的目的。該方法適宜于埋深淺、間距大的平行管線，當兩管線間距較近時效果不佳。

水平壓線法：利用垂直偶極子施加信號時，將不激發位于其正下方的管線，而激發鄰近管線。根據這一特性，可將發射機平臥放在鄰近干擾管線正上方，壓制地下干擾管線，突出鄰近目標管線信號，是區分平行管線的有效手段。

傾斜壓線法：當平行管線間距較小時，垂直壓線法和水平壓線法均未能取得激發方式，將偶極子與目標管線成一定角度擺放，使目標管線上產生的電流最大，而鄰近非目標管線上的電流相對于目標管線可以忽略，以達到準確分辨不同管線的目的。

本次研究工作主要是利用各類地下管線與周圍介質存在一種或幾種明顯的物性差異，根據物性差異、各管線的特征投入相應的物探探測方法，通過方法組合，相互佐證，基本可以取得良好的探測效果。通過本次研究可以得以下經驗及方法總結，物性相近的近平行管線探測方面，在平行管線距離在一定范圍內，通過垂直壓線法、水平壓線法、傾斜壓線法探測不同的激發組合模式下，效果較好。但是距離較小時，以上方法效果不佳，特別是平行距離小于0.2m～0.3m時候，通過以上辦法也很難分辨，目前沒有尋找到比較好的方法