城市地下管线探查技术及方法研究

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摘 要：地下管线是城市的“血脉”和“生命线”，承载着各种物质流、能源流和信息流，是城市经济发展的保障，是维系城市地上地下空间、保证城市整体运行的基础设施。

关键词：金属管线 非金属管线 探测仪 地质雷达

中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0070-02

地下管线是城市的“血脉”和“生命线”，承载着各种物质流、能源流和信息流，是城市经济发展的保障，是维系城市地上地下空间、保证城市整体运行的基础设施。今天，随着数字中国，数字城市的建设，作为信息产业基础数据之一的城市地下管线现状资料，也随着GIS产业的发展，越来越受到人们的重视。为了科学地进行地下工程的规划设计、施工和对现有地下管线工程进行有效地管理和维护，人们迫切地需要得到现势的准确的地下管线资料，作为科学地进行城市管理的依据。

1 城市地下管线的分类

1.1 按照承载物质不同分为以下几种

给水、排水（雨水、污水）、电力、燃气（煤气、天燃气）、弱电（电信、移动、有线电视等）、热力、路灯、中水、工业管道等。

1.2 按照埋设方式分为以下几种

管埋、直埋、管沟、管块、方沟等。

1.3 按照管线材质分为以下几种

金属管线（铸铁、钢等）、非金属管线（砼、塑料、PE、UPVC、HDPE）。

2 金属管线的探查

2.1 在日常管线探查过程中首先应遵循

从已知到未知；从简单到复杂；方法简便有效力；复杂条件下采用综合方法相互验证等原则。

2.2 在作业前还需对所用管线探测仪进行方法实验，确定以下参数

仪器的一致性；最小收发距；最佳收发距；最佳工作频率；最佳发射功率；深度的修正系数。

2.3 金属管线的探查方法（电磁法）

2.3.1 被动源法（只使用接收机）

（1）工频法。

利用动力电缆或工业游散在金属管线中感应的50Hz电流产生的一次或二次磁场。此方法简便成本低、效率高，适用于干扰小，用来探查通信电缆或搜查金属管线。

（2）甚低频法。

利用甚低频无线发射台的电磁场对金属管线感应所产生的二次电磁场。此方法简便，成本低、效率高，但精度低干扰大，与无线发射台和管线的相对方位有关。适用于在一定条件下搜索电缆和金属管线。

2.3.2 主动源法

（1）盲查法。

在所需探查范围内做纵横断面及圆状切线探测，纵横断面探测要求发射机与接收机同时运动并保持在一条线上，圆状切线要求以发射机为中心，接收机以某一半径围绕发射机转动，同时发射机在原地转动。这种方法精度不高，常用于场地管线排查工作（图1）。

（2）感应法。

利用感应线圈产生电磁场，对金属管线中感应所产生的二次电磁场来定位管线。一般最佳收发距为20 m（RD8000）（图2）。

（3）直连法。

发射机一端接到被测金属管线上，另一端接地，利用直接加到被测金属管线上的信号来定位管线。此方法信号强，定位定深精度高且不易受邻近管线干扰，但管线必须有出露点（图3）。

（4）夹钳法。

利用钳套在金属管上，通过夹钳感应线圈，把信号直接加到金属管线上来定位管线。此方法受管径限制（图4）。

2.4 探查所使用的仪器和相应的方法必须具备以下条件

（1）被探查的地下管线与周围介质有明显的物性差异，仪器在管线探查时可以获得明显的异常信号。

（2）被探查的地下管线所产生的异常场有足够地强度，能从干扰背景中清楚地分辨出来；仪器必须有较强的抗干扰能力，能区分有用信号和干扰信号。

（3）无论采用哪种探查方法或是不同型号的仪器，在一般情况下我们探测过程读取埋深的方法有两种：一是直读法（一般用于埋深很浅的管线，约50 cm以下）；二是70%法（这种方法最常用，70%是指仪器处于峰值探测状态下，信号最强时其值的70%）。

3 非金属管线的探查

目前，在日常工作中对待非金属管线的探查方法一般有穿线或发射探头、地质雷达搜索、到相关部门核查等。

（1）发射探头。

将发射探头插入管沟或通信空管等，当发射探头开始插入管道同时开始探测，随着探头的不断深入，可以准确的探测出管道的走向和埋深，此方法信号强，定位精度高，但受探头线缆长度的限制（图5）。

（2）地质雷达搜索。

根据电磁波在有耗介质中的传播特性，地质雷达以宽频带短脉冲的形式向介质内发射高频电磁波（106～109 Hz），当地下介质为均匀完整时，雷达波基本不发生反射或反射能量很弱；当地下介质存在较大差异或存在异常目标体时，雷达波会在界面发生反射；其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性特征和几何形态的不同而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度及波形资料，可推断介质的结构、构造和反射界面的深度。根据地质雷达这一工作原理，加上地下管线埋设地下的固有特性，对于非金属管线的探查就显得轻而易举（图6）。

4 结语

随着科学技术的不断发展，城市地下管线在被人们不断重视的同时，也得到了社会上不少技术方面的支持，金属管线探测仪及地质雷达的使用给人们摸清地下管线的现状一个极大的帮助。但是，快速发展的城市又在另一面不断使管线给人们带来一次又一次的危害，导致的损失让人无法估量。为此，实现城市地下管线的探查及综合管线数据库的建立刻不容缓。

参考文献

[1] 杨向东.地下管线综合探测技术在道路改造中的应用[J].物探与化探，2001.

[2] 李大心.探地雷达应用与方法[M].北京：地质出版社，1994.

[3] RD8000英国雷迪精确管线定位仪操作手册[M].北京洛伊奥科技有限公司，2008.

[4] 卢金芳.城市地下管线探测工程实施监理的必要性[M].南京今迈勘测监理有限公司，2010.