地下管線探測中探地雷達技術的作用及具體應用策略

張占地

河北九華勘查測繪有限責任公司，中國·河北 保定 071051

近些年來隨著城市建設的不斷推進，地下電纜給水管道密集度越來越大，為后續工程施工帶來了一定的影響。需要做好管道保護工作，避免影響工程的進行，威脅到施工人員的人身安全。因此，引進探地雷達技術，做好對地下管線的探測工作，掌握施工現場的實際情況，制定詳細計劃。在論文的研究工作中，主要對探地雷達技術進行簡述，分析它的作用以及不足之處，探究該技術在地下管線探測中的具體應用，以期為相關工程提供一定的參考。

地下管線探測；探地雷達技術；應用策略

1 引言

探地雷達技術廣泛應用于探測地下管道的工作中，它不受管線材質的約束，能對管線探測中的難點非金屬管道起到輔助作用。而且不會對地下管道產生一定的損害，確保現場作業的安全性。相關工程應用該項技術需要提前做好準備工作，收集各項資料，掌握探地雷達技術要點，合理應用該技術，從而了解地下管線的具體情況，包括地下金屬管道，非金屬管道，地下光纜等的分布，為工程施工提供一定的參考。

2 探地雷達技術的概述

2.1 工作原理

探地雷達由地面上的發射天線將高頻帶短脈沖形式的高頻電磁波定向送入地下，在地下遇到電性差異的目標體反射反饋地面，然后由天線接收。在傳播的過程中，由于介質電性和結合形態的不同，從而對高頻電磁波的路徑、電磁場強度和波形產生影響，出現變化。因此，通過收集波形進行處理分析，從而判斷地下空間位置和結構的具體情況。在應用過程中，探地雷達采取脈沖反射波的波形形式進行記錄，在波形圖上，各測點使用測線的鉛垂反向記錄波形構成雷達剖面，從而可以判斷地下的不明障礙物[1]。

實際工程應用中，探地雷達采集方式一般采用剖面法探測（如圖1 所示），將發射、接收天線以固定的分離距，沿測線方向以等步長同步移動，所有單道反射信息構成了雷達圖像剖面，如圖2 所示。其中橫坐標表示天線在水平方向的位置，縱坐標記錄的是反射波的雙程旅行時間。該剖面常以脈沖反射波的波形形式記錄，波形的正負峰分別以黑、白表示，或者以灰階或彩色表示，這樣，同相軸或等灰線、等色線即可形象地表征出地下反射界面或目的體。

圖1 探地雷達工作示意圖

圖2 雷達剖面圖

與其他物探方法相比，探地雷達具有很高的縱向、橫向分辨率，這對于查明擬測區的管線平面位置、埋深、大小格外重要。

2.2 影響因素

在地下管線探測工作中，應用探測雷達技術會受到多種因素的影響，使得圖像更加復雜。地下管線的材質不同，它的介電常數和電導率就不同。介電常數差異越大，兩種介質的反射界面就越明顯，最后生成的異常圖像就越清楚。電導率與介質吸收系數成反比，介質電阻率很小，吸收系數很大，那么電磁波的穿透深度會很小，很有可能接收不到地下管線的反射信號，從而影響到探測工作的效率。

地下管線周圍介質均勻程度不同也會對接，電導數和電導率產生影響，進而在雷達剖面上形成復雜的干擾異常最后影響到識別效果。例如，一些地下管線在埋設時，周圍存在磚頭石塊等雜質[2]。

探測環境也會對探測工作產生影響，若周圍存在大量金屬物體或無線電的射頻源，那么就會影響到雷達的反射波，導致雷達系統無法工作。

地下管網系統錯綜復雜，不可避免地出現近距離的管線埋設情況，有的管線平行排列，有的上下排列，這就會對雷達探測產生很大影響。

3 地下管線探測中探地雷達技術的作用

3.1 保障現場安全性

在工程建設過程中，需要根據地下管線分布的具體情況，進一步細化工程施工的內容，避免破壞地下管線威脅施工人員的人身安全，影響工程的順利進行。因此，在前期準備工作中，需要認識到地下管線所帶來的影響應用探地雷達技術。工程場地條件寬松，比較適合泰迪雷達技術的應用，發揮技術優勢，獲取雷達剖面圖進行分析，掌握地下管道實際情況，進一步優化工作方案，也能保證現場的安全性和穩定性，為施工人員提供一個良好的工作環境。

3.2 提高工作效率

探地雷達技術與傳統的地下探測技術相比，具有較強的抗電磁干擾能力，在城市內各種噪聲環境下都可進行工作。而且該項技術的探測深度和分辨率比較優良，在現場可以直接提供實時剖面記錄圖。而且在實際的應用中使用輕便類的儀器，只需要三人或更少人員即可進行操作，能夠提高地下探測工作的效率，獲得更加詳細的圖像信息，做好地下管線的分辨工作，為工程提供重要依據[3]。

4 地下管線探測中探地雷達技術的具體應用策略

4.1 在地下金屬管線探測中的應用

隨著城市建設規劃規模不斷擴大，地下管道敷設的數量也日益增多，對后續工程的建設產生一定影響，為了確保工程建設的穩定性，還需要做好對地下管線的定位定深等一系列工作。因此，應用探地雷達技術，開展地下金屬管線的探測工作。在以往的工作中，主要使用的是地下管線探測儀，但它對于一些特殊材質，如球磨鑄鐵，或防腐層做得比較完好，導電差的材質比較難精確定位，不能獲取地下管線的數據精度，無法滿足工作需求。而應用探地雷達技術，金屬管線周圍的介質的介電常數有很大的區別，使用該技術時，接收到的反射的電磁波有很大的強度，通過有效分析，從而能夠判斷出金屬管線所在的位置和深度。地下金屬管道與土壤界面會對雷達波產生較強的反射能力，而在剖面圖上將會出現很強的反射波組。通過對比分析幾種管線的雷達圖，可以發現金屬管線具有震蕩現象，發射波和反射波會一直在發射機與金屬介質之間震蕩運動。通過分析，掌握一些成像規律，為探測工作提供一定的幫助[4]。

4.2 在地下非金屬管線探測中的應用

以往的地下管線探測工作中使用到的儀器只能探測到金屬管線，而隨著技術水平不斷提升，現有的一些管道使用非金屬合成材料，傳統的儀器設備不再適用，因此應用探地雷達技術進行有效探測，可以解決以往工作的問題。非金屬管道與周圍的空氣土層等介質存在一定的差異，使用探地雷達發射電磁波會受到周圍環境介質的影響，同時也會受到非金屬管道管壁厚薄、天線頻率等的影響，從而影響到反射波的效果。而與金屬管道相比，非金屬管道的電磁反射系數比較小。在實際的探測工作中，需要采取不同剖面位置的探測方式，獲取多組數據。通過選擇恰當位置，進行正確探測，加強質量控制保障探測效果的各項參數，從而判斷地下管線的具體材質。

4.3 在地下防空洞的探測

地下防空洞一般由混凝土做拱頂和砌磚，做墻壁與周圍介質電性差異比較大。應用探地雷達技術形成的圖形上呈現出大拋物線形狀，因此在實際的探測工作中，可應用該項技術進行探測，收集到相關信息，在現場形成雷達剖面圖，預約地下管道等具有較大的差異。通過綜合對比分析，可及時有效地進行判斷，提高工作效率。

5 地下管線探測中探地雷達技術應用的管控措施

5.1 做好前期資料收集工作

為了進一步優化探地雷達技術在地下管線探測中的具體應用，提高工作效率，就需要做好前期準備工作。工程單位需要收集全面資料，包括各種專業的管線圖、需要探測的管線設計與施工圖紙、工程施工需求等多項內容，通過收集全面的資料，可以了解現場的具體情況制定探索方案優化探地雷達技術的應用。與此同時也需要做好實地勘察工作，調查各條道路地下管線分布情況、人口密集以及等級控制點的分布情況，獲取全面數據信息，優化技術分配，制定完善的作業方案，提高地下管線探測的工作效率。

5.2 選擇恰當儀器設備

精密的儀器設備也能保證探地雷達技術的應用效果，為此在實際的應用工作中，還需要選擇恰當的儀器設備和探測方法，做好維修保養工作，收集全面的數據資料。首先，根據現場實際情況，選擇最佳的探測方法和儀器設備，并加強對人員培訓，確保儀器設備的合理使用，從而提高工作質量。其次定期開展設備的維修保養工作，避免出現故障問題，影響性能的發揮。設備正式應用前，還需要開展檢驗工作，調節恰當的參數，確保能夠達到良好的效果。

5.3 健全管理制度

在現場作業中需要有一個健全的管理制度，規范具體操作，明確各崗位的具體職責，確保工作人員有效配合，從而實現預期的工作目標。為此工程項目需要提高作業管理制度的重視程度，根據工程特點，進一步細化規章制度。首先引進責任制，合理設置崗位，明確各崗位的具體職責，確保工作人員能夠了解作業的目的，任務和范圍，強化他們的責任意識。其次，規范地下管線探測的工作流程和具體方法。確保各環節能夠銜接到位，加強現場質量控制，提高工作效率。

5.4 加強數據采集和分析

在現場探測工作中，探地雷達技術能夠及時有效地收集相關數據，形成雷達剖面圖，在這一過程中會接收到各種干擾波為了壓制干擾就需要做好數據處理，提高雷達記錄的分辨率。收集完數據后進行對比分析，從而確定地下管線的位置，結構屬性和形態，繪制地下管線圖，建立完善的地下管網系統。

5.5 資料的處理與解釋

探地雷達探測資料解釋包括數據處理和圖像解釋兩部分。介質對電磁波不同程度的吸收以及介質的不均勻性，對波形產生影響，出現較大的變化，而且在探索過程中，不同程度的隨機噪聲也會產生一定干擾，從而歪曲了實測數據。為此，在實際應用中需要適當地處理接收信號，改善數據資料，提供清晰的圖像，因此需要加強數據處理分析工作，對記錄的波形進行處理。例如，采用到平均和道間，平均以壓制目的體的雜亂回波，為了有效控制隨機干擾，也可采取多次測量的方式，進行濾波處理，從而除去高頻雜波，突出被測物體。在分析圖像的工作中可以識別出異常反射，然后對其進行地質解釋。通過綜合分析，能夠掌握地下管線的反射規律。例如，受到電磁波傳播規律和記錄方式的因素影響，地下管線形成的雷達圖像存在偏移問題。地下管線反射走時曲線在幾何形態上呈雙曲線。掌握這些規律，進一步分析雷達圖像，從而有效判斷地下管線。

6 結語

綜上所述，探地雷達技術在地下管線探測中發揮著越來越重要的作用，隨著技術水平不斷提升該技術性能不斷優良，各項設備也不斷精進，能夠為地下管線探測工作提供各位優良的服務。在金屬管道、非金屬管道、地下光纜、防空洞等的不同探測工作中，能夠發揮技術優勢，收集詳細的數據資料，做好分析處理，從而判斷地下管線的位置材質等內容，為工程提供招標依據。與此同時，也需要加強質量控制工作，做好前期資料的收集，加強現場質量，把控，合理應用各項技術，收集數據信息，進行分析處理。在未來發展中探地雷達技術，將會發揮更為重要的作用，保障工程施工安全。