地下管線物探測量方法研究

林建勛

摘 要：隨著我國城市進程的發(fā)展，新材料新技術(shù)越來越多地被應用，管線探測難度也日趨增加，綜合利用多種探測方法成為大勢所趨，但管線探測只是輔助手段，政府部門能夠規(guī)范管理和對管線竣工測量跟蹤的及時，以及建立城市綜合管線信息系統(tǒng)，才是管理城市管線的最佳辦法。本文從物探方法的原理入手，分析了國內(nèi)外物探方法在地下管線探測中的應用，介紹了各種探測方法的原理和適用條件，指出在日后實際探測工作中該如何選擇適應的探測方法。

關(guān)鍵詞：地下管線 探測方法 物探方法 措施

1、地下管線的分類及探測特點

1.1地下管線的分類

我國的城市地下管線種類較多，主要包括了排水、給水、電力、通訊、燃氣和工業(yè)等二十多種管線。我國的地下管線按照物理性質(zhì)大致可分為三類 ：①由鋼、鐵材料構(gòu)成的金屬管線，如燃氣、給水、供熱以及某些工業(yè)管道等等。②由銅、鋁材料組成的電纜，如有線電視電纜和通訊電纜等。③由陶瓷、塑料和水泥材料組成的非金屬管道，如工業(yè)管道或是某些給水管等。

1.2 地下管線探測特點

一般情況下地下管線所處的環(huán)境較為復雜，對于地下管線的探測屬隱蔽性工程，管線要探測的區(qū)域大部分都處于繁華的街道或是工廠等地區(qū)，干擾因素較多，加大了探測的難度，同時給探測帶來一定的危險隱患，有時候使得一些最常規(guī)的物探工作也無法順利進行。

目前的城市地下鋪設的管線種類繁多，這些管線在材質(zhì)、型號以及鋪設方式上面各不相同，而有些管線挨得過近會造成干擾信號進而增加探測的難度，降低探測結(jié)果的準確性。

在探測過程中，對于探測儀器也有一定的要求，需要具有快速定位以及連續(xù)追蹤的功能，從而對管線深度得出判斷。同時為了探測結(jié)果的準確性，探測儀器還需要有較高的分辨率以及較強的抗干擾的能力。

2、探測工作的注意事項

物探方法介入地下管線的探測工作，因其探測成果的多解性、間接性、誤差性，往往需要綜合考慮各方面因素。在探測工作開始前，應對探測區(qū)域進行現(xiàn)場調(diào)查，了解探測區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以及目標管線與周圍巖土層的物性差異，選用合適的物探方法進行探測。并在此基礎(chǔ)上進行預試驗，確定該物探方法的探測效果和精度以及在探測區(qū)域附近無管線區(qū)測取背景數(shù)據(jù)。在探測過程中，應嚴格遵循“先已知后未知、先簡單后復雜、探測方法有效、快速、輕便和復雜條件下宜采用綜合方法進行探測”的原則，并合理和正確的布置測線，做到不誤測，不漏測。在探測工作結(jié)束后，對于噪聲較大的數(shù)據(jù)往往引入數(shù)學方法進行消噪處理，如應用小波變換法和模擬退火法對數(shù)據(jù)進行預處理

3、在地下管線探測中常用的物探方法

3.1電磁法

電磁法是通過電磁感應的原理來對地下管線進行探測的。因為電磁法在操作時較為簡單而且精準度高，所以在探測電纜和金屬管線時首選電磁法。電磁法的基本原理是通過利用金屬管道與電纜在一次電磁場作用下能夠產(chǎn)生感應電流，在地下管線的周圍能夠產(chǎn)生二次電磁場，這樣就能在地面上對二次電磁場的強度和分布進行測量，從而探測到地下金屬管線是否存在以及存在的位置。當然，電磁法并不是應用于所有的金屬地下管線的探測，在具備地下管線和周圍界之間有明顯的電性差異，管線長度遠遠大于埋深時使用達到預期的探測效果。

3.2地質(zhì)雷達法

地質(zhì)雷達法是采用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖和高速采樣技術(shù)的一種新型物探方法。它的工作原理是在地下管線的探測中，由發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻的電磁波，當高頻電磁波到達地下介質(zhì)內(nèi)時，由于管線與土壤的介電常數(shù)有著明顯的差異，電磁波在地下管線的頂面會產(chǎn)生反射波、折射波與透射波，電磁波的傳播遵循著反射定律與折射定律，反射波返回到地面由接收天線接收，從而形成雷達圖像信息。探測人員通過根據(jù)雷達圖像信息來判斷地下管線的位置、深度以及規(guī)格。地質(zhì)雷達法在對地下管線探測時效果是非常明顯的，在非金屬管線的探測中，應用地質(zhì)雷達法進行探測有著其他的探測方法無法比擬的優(yōu)勢。

3.3淺層地震波法

對于鋪設在水泥或者瀝青路面以下且埋深相對較大的地下管線，地質(zhì)雷達法探測效果較差。此時，可用淺層地震波法來探測地下管線的位置和深度。淺層地震波法是利用地下巖土層的波阻抗值的差異，在地表以人工方法激發(fā)地震波，隨后地震波以應力波的形式向地下空間傳播，當遇到不同介質(zhì)的波阻抗界面時（如地下金屬、非金屬管線與周圍巖土層的分界面），會產(chǎn)生反射，折射和透射。這些地震波信號被布置在地面上的檢波器獲取，通過研究分

析地震波攜帶的信息及傳播規(guī)律，對地震波記錄進行處理和解釋，可以推斷地下管線的位置及埋深。

淺層地震波法探測過程是在所測管線走向垂直方向布置測線，檢波器走向應與所測管線走向基本垂直。地震儀采集到的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過“預處理→去噪→反濾波→速度分析→動校正 →偏移疊加→時深轉(zhuǎn)換”處理流程，得到管線成果圖。

在淺層地震波法中，可根據(jù)利用地震波的不同分為反射波法、折射波法和瑞雷面波法。實際探測工作中，最常用的是反射波法和瑞雷面波法。反射波法是利用反射波作淺層地震時間剖面，可用于探測埋深和口徑較大的金屬或非金屬管線。瑞雷面波法則是利用地下管線與周圍巖土層的面波差異來定位地下管線。淺層地震波法適用于激振條件良好的硬質(zhì)地面，可用于探測埋深較大的金屬及非金屬管線。相比其它方法，該方法抗干擾能力強，但缺點是探測成本較高，工作效率低。

4、提高探測質(zhì)量的有效措施

探測設備對探測結(jié)果有著至關(guān)重要的作用，所以在探測前要進行探測儀一致性的對比試驗，以此來確定儀器的改正系數(shù)。在探測直埋的地下管線時，土地特征的不同影響著探測結(jié)果的精度，所以要進行探測試驗來判定埋深與位置的準確性。對于埋深較深的管線，在探測時往往由于信號微弱不易探出導致最后結(jié)果的不準確性。所以在測這類管線時要正確選擇探測方式，如適時的改變發(fā)射機的擺放方式等。除此之外，地下管線的材質(zhì)與導電性也會對探測的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。在探測金屬管道與電纜，普通的探測設備就可完成探測工作，而在非金屬管道的探測工程中往往采用地質(zhì)雷達法。地下管線中普遍存在并行管線的情況，這類管線種類各不相同但排列較為集中，管線之間的信號干擾加大了探測難度，常常無法得到管線的具體位置與埋深。這時就需要用到各種各樣的方法來探得管線的位置與埋深以獲取最后結(jié)果數(shù)據(jù)。在并列管線存在的同時，上下重疊的情況也不少見，這種情況需要運用電磁法來定位管線位置，但是在埋藏深度的定深上面會有很大誤差。

結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟建設和改革開放的迅速發(fā)展，以及西氣東輸，南水北調(diào)等工程的開展，地下管線的種類和數(shù)量在不斷增加，由于許多工程項目必須在已知地下管線分布的情況下才能進行施工，所以對地下管線的探測工作逐漸被提上議程。城市在發(fā)展過程中需要對地下管線的具體情況有清楚的了解認識，這樣才能夠更好的避免地下管線鋪設出現(xiàn)不必要的麻煩。針對地下管線的探測目前也有著很多中方法，然而綜合物探方法在應用過程中也表現(xiàn)出了非常好的效果，并且也被人們所廣泛認可。

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