地下管線探測中疑難管線探測研究

劉巖

摘要：本文以懷寧縣地下管線探測為背景，針對電力、燃氣、給水等不同類型的管線特點及遇到的疑難問題，運用金屬管線探測儀和綜合地球物理方法，進行綜合分析、判別，來解決復雜區(qū)域地下管線探測，同時歸納了多條平行管線、縱橫交叉管線、上下重疊管道、深埋管道、大口徑管道探測過程中的關(guān)鍵技術(shù)，具有很好的應(yīng)用價值和社會經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：疑難管線；盲區(qū)探查；綜合物探

Research on difficult pipeline detection in underground pipeline detection

Liu Yan

Institute of geophysical and geochemical exploration technology of Anhui Province， Hefei， Anhui 232002， China

Abstract： In this paper， based on the background of underground pipeline detection in Huaining County， aiming at the characteristics of different types of pipelines such as power， gas and water supply and the problems encountered， the metal pipeline detector and comprehensive geophysical method are used to analyze and distinguish comprehensively， so as to solve the problem of underground pipeline detection in complex areas. At the same time， it summarizes the key technologies in the exploration process of multiple parallel pipelines， vertical and horizontal cross pipelines， up and down overlapping pipelines， deep buried pipelines and large-diameter pipelines， which have good application value and social and economic benefits.

Key words： Difficult pipeline； Blind area exploration； Integrated geophysical prospecting

1.引言

城市地下管線主要涉及給水、排水、燃氣、熱力、電力等及其附屬設(shè)施，是城市運行的生命線。由于地下管網(wǎng)錯綜復雜以及檔案資料的欠缺，地下管線問題成為城市建設(shè)的痛點和難點。地下管線探測工作的開展顯得非常必要，一方面為城市管理者決策提供依據(jù)，另一方面對城市的正常運營及改擴建具有十分重要的意義[1-3]。

管線探測儀精度高、效率高、成本低，被廣泛應(yīng)用于城市地下管線探測中[4]。地下管線探測過程中會有復雜區(qū)域地下管線縱橫交錯、并行分布、不同類別管線交織分布在相對集中的地段。針對這些疑難問題必須采用綜合地球物理方法，對綜合地球物理方法的探測數(shù)據(jù)進行綜合分析、判別，來解決復雜區(qū)域地下管線探測。探測方法主要有以下幾種：地質(zhì)雷達（高頻和一般頻率兩種）、高密度電法、地質(zhì)地震映像法等。對隱蔽管線探查通常采用管線探測儀或其他物探儀器進行管線的定位和測深，將隱蔽管線中心位置投影至地面，并設(shè)置其標志[5]。

本文結(jié)合懷寧縣地下管線探測過程中遇到的實際問題來探究疑難管線探測的方法。

2.測區(qū)概況

2.1地理位置及交通狀況

懷寧縣是安慶市下轄縣，縣城交通發(fā)達，安慶火車西站、滬蓉高速、濟廣高速、合安高速、206國道、209國道繞城而過。測區(qū)面積20km2。綜合管線長度約1007.283km。

2.2測區(qū)施工環(huán)境

本測區(qū)主干管線基本布設(shè)在市區(qū)主次干道的快車道及慢車道、人行道上，新近埋設(shè)的管線排水多處于快車道上，其余管線多處于慢車道、人行道上，管線十分密集。管網(wǎng)縱橫交錯，上下重疊。部分給水、煤氣管線埋深較大，且煤氣、給水管線材質(zhì)大部分是PE、PVC，探測無信號，各種檢修井水位較高，給管線探查和測量工作增加了很大難度，其困難類別應(yīng)為“復雜”。

3.不同類型的管線疑難問題及處理措施

3.1電力管線

本測區(qū)電力管線主要存在以下幾種情況：管溝深度比較深；部分管溝積水較深；全程無明顯點出露導致無法判別管線的具體位置。

（1）電力管線可以利用自身攜帶的電力信號采用被動源法（P波）在管線較為單一的地段掃描，或利用主動源進行平行掃描或圓周掃描，掃描時盡量避開平行管線地段和交叉管線地段，在管線的可能入戶地段和可能的經(jīng)過地段反復探測、待確定出較為準確的位置后精確探測。

（2）平行管線盡量在較為簡單的地段采用傾斜壓線法、垂直壓線法及較低的發(fā)射功率、發(fā)射頻率等逐漸追蹤探測。

（3）上下重疊的管線或在其他管線下方的電力管線采用傾斜壓線法結(jié)合單獨轉(zhuǎn)折、分支的位置分別探測。

（4）對于反復探測無信號的管線，結(jié)合調(diào)繪資料等信息基本判明為移出管線，然后作為遺留問題提交權(quán)屬單位審核、落實。

3.2燃氣管線

本測區(qū)燃氣管線主要為PE、PVC管探測無信號。主要根據(jù)實地走向標志和調(diào)繪資料進行定位定深，同時請產(chǎn)權(quán)單位人員指正，局部采用釬探或開挖的方法，從而較準確地確定該部分地下管線的平面位置和埋深。

3.3給水管線

本測區(qū)給水管線主要存在以下幾種情況：調(diào)繪資料與實際敷設(shè)不符、有些管線傳導信號較弱、埋深較大、處在平行管線和交叉管線位置、有些已經(jīng)移出原有的敷設(shè)位置、有些是已經(jīng)廢棄管線等。

（1）平行管線、上下重疊管線主要采用綜合方法探測、多臺儀器同時探測。盡量遠離平行管線的位置施加激發(fā)信號，無法遠離時采用傾斜壓線法、垂直壓線法等施加激發(fā)信號。

（2）交叉、淺層干擾等地段的給水管線除利用上述方法施加信號外通過比較深度、提高接收機的高度、查閱調(diào)繪資料并結(jié)合地形地貌和地球物理特征等從復雜信號中分辨出目標管線。

給水、通信線、燃氣線的管線材質(zhì)大多為非金屬材質(zhì)，利用現(xiàn)有的探地雷達等探測設(shè)備或方法仍無法進行探測時，主要根據(jù)調(diào)繪資料進行標示，局部采用釬探或開挖的方法驗證[6]。

4.盲區(qū)及地下掩埋體的探查方法

4.1盲區(qū)探查方法

盲區(qū)指現(xiàn)有地下管線資料較少或沒有資料的地段。遇到盲區(qū)時，可使用磁偶極感應(yīng)法進行搜索，測線按網(wǎng)絡(luò)狀布設(shè)，用發(fā)射機——接收機并行搜索發(fā)現(xiàn)異常，確定走向后進行追蹤；亦可布設(shè)地質(zhì)雷達剖面，進一步驗證、發(fā)現(xiàn)異常；根據(jù)以上結(jié)果決定是否繼續(xù)選用其他方法進行綜合測定。

4.2地下掩埋體探查方法

地下掩埋體主要指被掩埋的金屬井蓋、非金屬井蓋，選用井蓋儀、磁測法及高頻地質(zhì)雷達探測可解決問題。

5.復雜疑難問題的解決方案

5.1非金屬管線探測

市政建設(shè)中PE、PVC、混凝土等非金屬管線比較普遍，而目前中國及國際上應(yīng)用的管道探測儀是利用金屬管線對電磁波產(chǎn)生感應(yīng)的物理特性而獲取信號異常值的辦法確定管線的位置和深度。而地質(zhì)雷達探測是利用電磁波反射原理，根據(jù)地下目標體與周圍介質(zhì)存在的電磁差異性來探測地下目標體，從而解決了這些特殊材質(zhì)（如水泥、塑料、PVC、PE等非金屬材質(zhì)）的地下管道用其他探測方法難以解決的難題。基于非金屬管道材質(zhì)與周圍介質(zhì)的介電常數(shù)存在的物性差異，接收來自地下介質(zhì)界面的反射波，在計算機屏幕上以波形或灰階形式成像，通過對圖像的分析來確定管道的準確位置及埋深。

5.2多條平行管線的探查

探查多條平行管線最大的障礙是相鄰管線的干擾，在探查中由于干擾會給探測造成較大的測深誤差及平面位置錯誤，探查此類管線最好是用直接法或夾鉗法，它能減少相鄰管線的干擾，突出目標管線異常，而實際應(yīng)用中受場地條件的影響，可采用感應(yīng)法，運用下列技術(shù)可取得較好效果。

（1）垂直壓線法

將發(fā)射機呈直立狀態(tài)，置于管線的正上方，可突出目標管線的異常，適用于近于上下的平行管線，但必須有可供垂直壓線的條件。

（2）水平壓線法

將發(fā)射機呈平臥狀態(tài)，置于管線的正上方，可壓制地下管線的干擾，適用于管線間距較大的平行管線，但探測深度較小。

（3）傾斜壓線法

當相鄰管線間距較小時，不宜采用垂直壓線法，而采用水平壓線法，探測效果也不一定理想。此時采用傾斜壓線法，發(fā)射線圈傾斜使其與干擾管線不耦合，可達到既抑制干擾管線的信號，又能增強目標管線的異常，此方法適用于近間距的平行管線，但近于上下的平行管線不宜適用。

5.3縱橫交叉管線的探查

縱橫交叉管線多數(shù)是多條管線既交叉又平行，管線埋深不一，交叉點多，干擾大，探查難度較大，此時需采用電磁法無源、有源，直接法、感應(yīng)法互相配合，靈活運用。

5.4上下重疊管道的探查

（1）金屬管道重疊

采用電磁法可以精確定位，因為上下管線異常疊加，異常明顯，但定深誤差大?？稍趦芍丿B管道交叉的區(qū)段分別定深，來推知重疊處管道的深度，亦可用地質(zhì)雷達探測。

（2）金屬與非金屬管道重疊

由于金屬管道與非金屬管道的電性差異，可用電磁法對金屬管道進行定位、定深。對非金屬管道則要采用地質(zhì)雷達進行探測。當非金屬管道內(nèi)有鋼筋網(wǎng)時，也可采用加大發(fā)射功率的電磁法來解決。

（3）非金屬管道重疊

由于非金屬管道特別是現(xiàn)在使用較多的PE管、PPR管、UPVC管與周圍環(huán)境電性差異較小，必須采用地質(zhì)雷達進行探測，必要時采用地質(zhì)雷達探測和開挖驗證。

5.5深埋管道的探測

對于埋設(shè)較深的管道的探測，采用常規(guī)的探測儀器和探測方法都比較困難，因此采用加大發(fā)射機功率、雙端連接法（長導線法）探測比較實用，必要時采用地質(zhì)雷達探測和開挖驗證。

（1）擴大探測范圍，找到管線出露點，采用直接法施加信號，并加大發(fā)射機輸出功率。

（2）在沒有出露點的情況下，盡可能在埋深淺處施加感應(yīng)信號，以增大管線感應(yīng)電流，提高接收信號強度，提高信噪比。

（3）利用長金屬導線采用雙端連接的方法施加信號，使發(fā)射機、長導線與管道自成一電流回路，提高管線的電流強度，達到探測深埋管線的目的

5.6大口徑管道的探測

由于大口徑管道一般埋設(shè)很深，現(xiàn)行各類管線探測儀器及相應(yīng)的技術(shù)還比較困難。在應(yīng)用常規(guī)探測方法時應(yīng)多做剖面測量，通過全曲線來分析、計算定位和定深，同時地質(zhì)雷達對大口徑管道探測效果也十分有效，必要時采用開挖驗證。

5.7鋼筋網(wǎng)下管線探測

在混凝土鋪層路面中會有鋼筋，對探測結(jié)果可能會產(chǎn)生影響。因此，在鋼筋網(wǎng)干擾較小的情況下，可采用提高接收機一定高度進行探測，以減小混凝土中鋼筋網(wǎng)次生電流信號的影響。

6.結(jié)論

本文以懷寧縣地下管線探測為背景，針對電力、燃氣、給水等不同類型的管線特點及遇到的疑難問題，運用金屬管線探測儀和綜合地球物理方法，進行綜合分析、判別，來解決復雜區(qū)域地下管線探測，同時歸納了多條平行管線、縱橫交叉管線、上下重疊管道、深埋管道、大口徑管道探查過程中的關(guān)鍵技術(shù)，具有很好的應(yīng)用價值和社會經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]王健，江怡芳，朱能發(fā)，等.綜合管線探測技術(shù)在城市管線探測中的應(yīng)用[J].測繪通報， 2015（S2）： 52-56.

[2]鄒延延.地下管線探測技術(shù)綜述[J].勘探地球物理進展， 2006， 29（1）： 14-19.

[3]李學軍，洪立波.城市地下管線探測與管理技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].城市勘測， 2010（4）： 5-11.

[4]杜良法.地下管線探測中的物探方法試驗和探測儀器一致性校驗[J].城市勘測， 2012（1）： 146-148.

[5]李學軍，洪立波.城市地下管線探測與管理技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].城市勘測， 2010（4）： 5-11.

[6]劉軍，湯永凈.城市地下管線探測中遺留問題的分析與處理[J].城市勘測， 2013（3）： 172-176.