綜合物探技術在地下金屬管線探測中的運用研究

潘濤

蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司 安徽 蕪湖 241000

引言

隨著城市基礎建設不斷完善，通信、電力、排水等設施的鋪設均會選擇在地下進行埋設，以此節約城市中的地上空間，提高工業建設的整潔性。當前，地下管線系統逐漸復雜，諸多需要開挖的建設工程需要對金屬地下管線的分布情況進行全面探測，這便需要使用到綜合物探技術。綜合物探技術在金屬地下管線探測中的應用，能夠有效避免相關建設項目在施工過程中對地下金屬管線造成的破壞，因此，加強對綜合物探技術的研究十分必要。

1 地下管線探測中管線特點及技術要求

1.1 地下管線特點

在城市基礎設施建設中，地下管線數量、種類逐漸增多。從管線材質的角度分析，當前多數城市地下管線設施可分為三種。一是用于燃氣、供熱以及排水等領域，由金屬、鑄鋼或其他材質構成的地下管道。二是通信線纜、電視線纜等用于信號傳輸的電纜，此類電纜多是由鋁或銅構成的管線設施。三是污水管道、工業管道等由非金屬材質組成的管線設施。但部分地下的鋼質管道為防腐、保溫，會在外側包裹聚氨酯泡沫塑料保溫、高級橡塑保溫、酚醛泡沫塑料保溫等材料，雖然管道材質為金屬管道，但外部非金屬材料過厚，常規探測技術難以滿足探測需求。

1.2 地下管線探測的技術要求

地下管線通常埋深較深，環境十分復雜，為隱蔽性工程。而且多數地下管線的地上空間多為工廠、街道、學校等，這便意味著常規鉆孔類物探技術無法應用在地下管線探測中。同時，地下空間中管線的型號、規格、材料以及分布情況各不相同，受維修、檢修影響，地下管線的位置、連接方式較為隨機，這便為管線探測增加了較大難度。根據上述分析可得知，常規物探技術無法應用在地下管線探測中，為提高地下管線探測的精度和效率，技術人員應保證所選的物探技術能夠符合地下管線實際情況，且儀器設備參數滿足要求、抗干擾能力強，以此對管線位置進行精確定位，判斷是否在施工區域3-5m深的范圍內。

2 綜合物探技術在地下金屬管線探測中的應用價值

綜合物探技術應用于金屬管線探測中能夠實現無損檢測，明確當前地下金屬管線是否存在缺陷，幫助工程建設項目明確管線位置，調查管線附近地質構造等功能，具體如下。

2.1 無損檢測

以工程建設開挖或地下管道鋪設為例，傳統施工中，明確地下管道的分布情況主要依托于相關建設資料，即便采用物探技術也是技術含量較低的鉆孔探測技術，不僅探測效率較低、耗時較長，且準確率極低，極易對地下管道造成傷害。而綜合物探技術多數是基于電磁波所開發的探測技術，效率高、成本低，且不會對地下管道造成任何損害，因此，綜合物探技術的應用，能夠實現地下管道的無損檢測。

2.2 明確地下管道是否存在缺陷

傳統地下金屬管道的維修均是依賴于群眾投訴、舉報或儀表預警等措施，具有一定滯后性，若維修不及時，極易造成較大經濟損失。綜合物探技術的應用，工作人員可定期對地下金屬管道進行檢查，分析不同類型、位置的管道是否存在結構方面的缺陷，甚至可利用三維建模技術建立管道模型，詳細分析管道結構。若在分析過程中發現管道部分結構、位置存在缺陷，便可提前進行預防，如此便可最大限度降低管道、管線破損帶來的經濟損失。

2.3 幫助工程規劃建設明確管線位置

現代工程規劃建設中，尤其是市政類項目建設，在建設前期，為防止對地下管線造成損害，必須明確地下管線的具體分布情況及類型。并基于此點對設計方案進行合理設計，最大限度降低工程建設對周邊環境造成的影響。綜合物探技術的應用，能夠幫助設計人員、施工管理人員在工程項目規劃建設階段明確地下管線的實際位置，并在施工階段對地下管線的類型、位置進行動態監測，確保工程項目建設全階段不會對地下管線造成影響。

2.4 調查管線附近地質構造

可通過對地質構造的調查，優化地下管線周邊區域的地質構造，以此防止管線被不良地質構造破壞。

3 綜合物探技術在地下金屬管線探測中的具體運用策略

基于上述分析可得知，綜合物探技術在地下金屬管線中具有較高的應用價值。為加強綜合物探技術的應用，本文挑選其中幾種常用的物探技術，說明具體運用策略。

3.1 電磁感應技術的運用

若地下管線為金屬材質，其周圍必然存在磁場。根據此特性，可使用磁場接收器判斷金屬管線的具體位置以及埋深。電磁感應技術基于電磁感應原理，即導入電流可增大磁場的現象，對地下金屬管道的位置進行探測。為增大金屬管道的磁場，可使用人工激發的電流，以此分辨目標管線。對于不同類型的管道、線纜，應采取不同的電流激發方法。若管道的直徑較大，可采用直連法，將管線儀發射機和待探測管道利用導線進行直連，金屬管道中便會出現電流，增大磁場，技術人員可使用磁場接收機接收磁場，獲悉金屬管道深度以及位置。對于線纜等不存在接口，無法和相關儀器直連的管線，技術人員可用夾鉗法，使目標管線產生感應電流，再接收磁場，測量位置以及深度。

3.2 電磁波技術的運用

電磁波技術需要技術人員在地面布置相關測線，使用探地雷達發射電磁波，利用金屬管線可反射電磁波的性質，通過接收天線對反射電磁波進行接收，根據時程關系，對管線的位置、深度進行明確，具體流程示意圖如圖1。技術人員在布置測線時，應注意測線的走向應和管道走向為垂直狀態。電磁波技術能夠通過原始數據的處理，將管線的分布情況以圖像的形式進行顯示，極為直觀地向技術人員展示地下管線的位置及深度[1]。

圖1 探地雷達應用流程示意圖

3.3 瞬變電磁技術的運用

瞬變電磁技術指的是使用磁源將脈沖電磁場向地下發送，此時地層介質會產生激勵現象，產生二次電磁場，技術人員再使用線圈對其進行感應，對產生的電流信息進行分析，明確地下探測目標的實際位置深度。瞬變電磁法的探測流程和電磁波技術（也被稱為探地雷達）較為相似，均是對相關數據進行采集后，經過一維反演、時程分析等流程對數據信息進行處理，進而形成成果圖。成果圖中的“低阻”指的是金屬管道，由于金屬管道或管道內存在導電物質，所產生的磁場較大，電磁感應產生的電流便較大，因此效果圖中的低阻代表金屬管道或管道內存在導電物質。“高阻”指的是非金屬管道，或管道內不存在導電物質，產生電流較小。通過此種形式，將地下管線的類型、深度、分布情況進行判斷[2]。

3.4 磁梯度技術的運用

磁梯度技術需要技術人員在探測區域進行鉆孔，在其中放置磁力梯度相關設備，以此對在地下水平走向的金屬管道進行探測。由于探測目標、內地磁場兩者之間存在一定距離，所以在實際測量中會存在磁場強度方面的曲線變化，根據此曲線變化，技術人員可明確地下金屬管線的實際位置。定位過程中，技術人員可以明確地下金屬管線的橫斷面，并在橫斷面處進行鉆孔，確定管線的實際位置。

3.5 地震波映象技術的運用

地震波映像技術也被稱為地震多波勘探以及高密度地震勘探，是利用最小偏移距的激發和接收，對地下目標物進行掃描的技術。操作方法類似于探地雷達，但勘探深度較深。由于地下管道在標高方面不存在統一標準，所以埋深范圍較大，且部分工程建設需要開挖的深度較大，常規物探技術無法達到深度要求，所以可使用地震波映象技術。此項技術是利用彈性波在不同介質中進行傳播時，產生的頻率、振幅和相位差各不相同的原理對目標物進行探測，通過此參數，技術人員可明確地下金屬管線的實際分布情況。在應用地震波映象技術時，技術人員應合理選擇振動源，可采用鐵錘撞擊、打樁機或向地下發送聲波、超聲波等方式形成振動源，避免對周邊環境產生較大影響[3]。

3.6 不同物探技術對比

不同物探技術具有不同的優勢及劣勢，具體如表1。

表1 不同物探技術的優勢、劣勢對比表

3.7 綜合物探效果保證措施

3.7.1 提前檢測相關設備性能。部分物探設備年限較為久遠、使用頻率較高，自身性能難以符合使用需求。技術人員應在探測前，對設備相關參數、數值的準確性進行研判，明確異常數值。

3.7.2 提高技術人員專業水平。技術人員的操作直接影響地下管線探測質量，為此，管理人員應選擇經驗豐富的技術人員開展探測，加強專業培訓，使其熟練掌握相關設備的應用。此外，管理人員應豐富培訓形式，形成良好的人才培養氛圍[4]。

4 結束語

綜上所述，綜合物探技術在地下金屬管道探測中的應用能夠實現無損檢測，幫助工程建設項目明確施工區域的管線情況，優化管線附近的地質構造，具有較高的應用價值。技術人員在應用綜合物探技術過程中，應結合實際情況進行綜合考量，盡可能提高探測的準確性，為相關人員提供準確的數據參考。