城市地下綜合管線的探查技術(shù)探討

顧亞平 葛璐璇 馮國(guó)慶

（江蘇省淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 223005）

城市地下綜合管線的探查技術(shù)探討

顧亞平 葛璐璇 馮國(guó)慶

（江蘇省淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 223005）

伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，上世紀(jì)80年代末期形成的城市中心逐步褪去以往光輝的成分，與舊城中心群眾生產(chǎn)生活的矛盾越來(lái)越深，亟需加快城市功能的改善和改造，尤其是城市地下管線的修繕和拓寬，這已經(jīng)成為舊城改造的重點(diǎn)工作。然而，過(guò)去的城市地下管線渠道窄、埋藏時(shí)間久，盡管有文獻(xiàn)記載，但不免存在些許差距，尤其是已經(jīng)被廢棄的管線，很難在施工中發(fā)現(xiàn)。因而，就需要相關(guān)儀器和技術(shù)對(duì)城市地下管線進(jìn)行探測(cè)，并結(jié)合城市規(guī)劃和發(fā)展，對(duì)城市底線管線進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)和利用。

城市地下管線 綜合開(kāi)發(fā)利用 探測(cè)技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，城市化進(jìn)程不斷加快，各個(gè)城市新區(qū)建設(shè)熱鬧非凡，但由此造成了諸多“鬼城”。政府部門吸收教訓(xùn)后，在新城拓展方面明顯放慢腳步，而與此同時(shí)，在舊城改造方面投入了更多人力、物力，希望大力改善舊城集居群眾的生產(chǎn)生活困境。在舊城改造中，城市地下管線問(wèn)題越為突出，主要反映為承載力不足，亟需改造和拓寬，而這就需要利用相關(guān)探測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確、全面探測(cè)地下管線，以便各地有效進(jìn)行施工。

一、城市地下管線的意義

當(dāng)今，城市地下管線已經(jīng)普遍認(rèn)為是一個(gè)城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)系著一個(gè)城市的人口承載量、商業(yè)承載力，可以毫不客氣地說(shuō)成是城市的“生命線”，亦或者是“血脈”。作為“數(shù)字城市”的重要依托和保障，準(zhǔn)確地下管線資料非常關(guān)鍵，是城市管理的重要依據(jù)之一。近來(lái)，政府部門提出要興建“海綿城市”，提高城市的自我調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害的能力，而其中關(guān)鍵的就是要建設(shè)一張科學(xué)的地下綜合管線，保障城市供水、供電、供氣等等功能足夠強(qiáng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)，不被暴雨等天氣所制約。因此，作為城市建設(shè)的重要工程之一，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)城市地下綜合管線探查技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究，以促進(jìn)各地在建設(shè)“海綿城市”中有效提升地下空間和城市承載力。

二、城市地下管線概述

正如上文所述，城市地下管線主要是指通過(guò)渠道埋藏在地下的各種線路和管道，其主要包括排水（污水、雨水）、給水、燃?xì)猓ㄌ烊細(xì)?、煤氣）、電力、熱力、中水、路燈、電信、移?dòng)、有線電視、工業(yè)管道等。這些都是一個(gè)城市建設(shè)的基本要求，是人們生產(chǎn)生活的基本需求。

由于近年來(lái)城市化建設(shè)技術(shù)日新月異，因此在鋪設(shè)方式方面存在較大的差別，尤其是體現(xiàn)在線路方面，主要的鋪設(shè)方式包括直埋、管溝、管埋、管塊、方溝等。同時(shí)，由于功能不同，部分線路使用的是弱電，而部分線路使用的是常用電，且加上近幾年設(shè)備技術(shù)的更新?lián)Q代，在鋪設(shè)地下管線時(shí)，采用的材料存在一定的差別，從探測(cè)方面分析，可以分為兩類，一是金屬管線，比如鑄鐵、鋼等，另一類是非金屬管線，比如塑料、硅、PE、HDPE、UPVC。正是如此，在探測(cè)地下管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的鋪設(shè)方式和鋪設(shè)材料，采取不同的探測(cè)方式，從而更加有效地掌握地下管網(wǎng)的機(jī)構(gòu)。

三、城市地下綜合管線的探查技術(shù)分析

結(jié)合鋪設(shè)材料的區(qū)分，可以將探查技術(shù)分為兩類。

（一）探查原則

對(duì)城市地下綜合管線的探查主要包括三個(gè)原則：

首先應(yīng)先探查有記錄、已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的或當(dāng)?shù)厝罕娖毡橹刚J(rèn)的，其次再探查已經(jīng)被遺忘，且沒(méi)有記錄或檔案的。其次，在探查中，應(yīng)首先探查簡(jiǎn)單的，然后再探查復(fù)雜的。對(duì)于探查能夠使用簡(jiǎn)單技術(shù)盡快探查的則優(yōu)先進(jìn)行，對(duì)于情況復(fù)雜的則在后期使用綜合探查技術(shù)進(jìn)行探查。最后，在施工前，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，選擇管線探測(cè)儀器，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定相關(guān)參數(shù)，確保探查數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面、有效，主要參數(shù)包括儀器的精準(zhǔn)度、最佳的收發(fā)距離和最小的收發(fā)距離以及最佳的使用功率。

（二）探查條件

通常，在城市地下管線探查中，應(yīng)符合以下三個(gè)條件：

一是地下埋藏的管線與周圍的介質(zhì)具有明顯的差異，探查時(shí)，探查儀器能夠明顯探查到異常信號(hào)。這個(gè)條件一般都會(huì)滿足，因?yàn)榈叵鹿芫€埋藏的周圍一般無(wú)較為明顯特性的介質(zhì)，否則難以挖掘進(jìn)行埋藏。但少數(shù)城市地質(zhì)情況復(fù)雜，可能存在條件不符合的情況。

二是地下埋藏的管線在被探查儀發(fā)現(xiàn)后，能夠發(fā)從足夠強(qiáng)度的信號(hào)，從而從其他干擾背景中分辨出來(lái)。這是因?yàn)榈叵鹿芫€埋葬后，周圍城市建設(shè)日新月異，很有可能在周圍設(shè)置一些干擾物質(zhì)，比如郵箱或垃圾箱等。因此就需要探查儀有足夠的抗干擾能力，能夠正確區(qū)分干擾信合和有用信號(hào)。

三是在探查時(shí)，無(wú)論遇到哪種介質(zhì)，無(wú)論使用哪種方法，探查具體埋藏深度的主要方法有兩種，一個(gè)是直讀法，即直接通過(guò)事前設(shè)定好的參數(shù)，結(jié)合儀器自身的計(jì)算，呈現(xiàn)出深度數(shù)據(jù)。另一個(gè)是計(jì)算法，通過(guò)探查數(shù)據(jù)后，利用數(shù)學(xué)和物理公式進(jìn)行計(jì)算得出最后結(jié)論。直讀法主要適合埋藏較淺的管道，因?yàn)樗芎?jiǎn)單，而計(jì)算法則適合埋藏較深的管道。

（三）對(duì)金屬材料的探查技術(shù)

金屬類探查儀器較多，在此，筆者主要介紹6種技術(shù)。

1、甚低頻法。

此方法較為簡(jiǎn)單方便，具有成本低和效率高的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，但其不足在于精度低，且受到外界干擾時(shí)，抗干擾能力不強(qiáng)，一般適用于電纜和金屬管線，主要工作原理是利用甚低頻無(wú)線發(fā)射臺(tái)的電磁場(chǎng)對(duì)金屬管線感應(yīng)所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)。

2、工頻法。

這類方法與甚低頻法具有相同的優(yōu)勢(shì)，即成本低、效率高，且該方法能夠有效抵抗外界干擾，是用來(lái)探查通信電纜或金屬管線的最佳選擇，其主要工作原理是利用動(dòng)力電纜或工業(yè)游散在金屬管線中感應(yīng)的50Hz電流產(chǎn)生的一次或二次磁場(chǎng)。

3、夾鉗法。

前文介紹的兩種方法屬于被動(dòng)源法，該方法與前兩種方法不同，其屬于主動(dòng)源法，即對(duì)探查范圍是否有管線并不了解，其主要工作原理是通過(guò)夾鉗感應(yīng)線圈，利用鉗套在金屬管上，把信號(hào)直接加到金屬管線上來(lái)定位管線。由于管徑限制，該方法使用存在一定的局限性。

4、感應(yīng)法。

此方法也屬于被動(dòng)源法，主要工作原理是利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，對(duì)金屬管線中感應(yīng)所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)來(lái)定位管線。該方法最佳收發(fā)距為20 m。

5、盲查法。

此方法應(yīng)該是被動(dòng)源法中較為實(shí)用的一種，雖然精度不高，但能夠被廣泛應(yīng)用于場(chǎng)地管線排查工作，其主要工作方法是在所需探查范圍內(nèi)做縱橫斷面及圓狀切線探測(cè)，圓狀切線要以發(fā)射機(jī)為中心，縱橫斷面要發(fā)射機(jī)與接收機(jī)保持在一條線上并同時(shí)運(yùn)動(dòng)，發(fā)射機(jī)在原地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接收機(jī)以某一半徑圍繞發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

6、直連法。

此方法是被動(dòng)源中最佳的選擇，信號(hào)強(qiáng)、精度高、定位深，且不受鄰近管線干擾，其工作方法是發(fā)射機(jī)一端接到被測(cè)金屬管線上，另一端接地，利用直接加到被測(cè)金屬管線上的信號(hào)來(lái)定位管線。

（四）對(duì)非金屬材料的探查技術(shù)

由于非金屬材料的探查缺乏介質(zhì)，探查儀器較少，主要有兩類：一是發(fā)射探頭。此方法是過(guò)去常用的探查方法，信號(hào)強(qiáng)、精度高、定位準(zhǔn)確，但會(huì)受到線纜長(zhǎng)度的限制，其主要工作方法是將發(fā)射探頭插入管溝或通信空管等，準(zhǔn)確的探測(cè)出管道的走向和埋深。二是地質(zhì)需達(dá)搜索法。該方法以寬頻帶短脈沖的形式向介質(zhì)內(nèi)發(fā)射高頻電磁波（106-109 Hz），根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間(亦稱雙程走時(shí))、幅度及波形資料，可推斷介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和反射界面的深度。如圖1。

圖1

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，人們對(duì)城市地下管線的關(guān)心和重視日益提高，而與此同時(shí)，快速的城市化也給城市地下管網(wǎng)建設(shè)造成了諸多傷害，也造成了資源浪費(fèi)，人們迫切要求城市管理者能夠增加地下管線的承載力，減少短期內(nèi)的挖掘和修繕。這就需要各地全面掌握地下管網(wǎng)，利用金屬管線探查儀器和地質(zhì)雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)底線管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)跟蹤，提高利用率，增強(qiáng)綜合開(kāi)發(fā)能力。

[1]王學(xué)生,王學(xué)進(jìn),徐義平. 城市地下管線探測(cè)與建庫(kù)技術(shù)探討[J]. 現(xiàn)代測(cè)繪,2012,01:37-39.

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1007-6344（2015）12-0044-02