地下管线探测技术的探讨与应用

周天宁

摘要：随着城市的飞速发展，地下管线敷设越来越多，地上和地下矛盾越来越突出，地下管线探测任务也越来越多。本文笔者通过多年的实践，从地下管线的分类及探测特点出发，介绍了多种常用的探测地下管线的物探方法，指出了相关探测方法，并利用一个实际案例介绍了管线探测技术的应用情况。

关键字：地下管线探测;物探;应用

0 摘要

随着社会经济的发展，城市地下管线系统越来越复杂，涉及的内容越来越多。我国城市地下管线系统构成具有一定的复杂性，各个用途、领域的管线材质、功能都有所不同，这就对管道探测提出了更加严格的要求。基于此，文章阐述了地下管线探测的相关内容，并结合实例分析了综合物探方法在地下管线探测中的应用。

1 地下管线探测技术概述

地下管线探测是一项系统而复杂的工作，其运行过程容易受到环境因素的影响，导致检测结果的准确性下降。首先，由于地下管线所在地层环境较为复杂，管线探测工作易受地上建筑物和环境因素的影响，从而影响探测精度。其次，城市地下管线种类繁多，分布较为混乱复杂。不同用途和功能的管道材料和型号存在很大差异。如果不能充分掌握地下管线的信息，就会影响管线探测的有效性。最后，地下管线探测技术的种类比较复杂，各种方法的技术优势和应用方向各不相同。若不能针对特定工况选择合适技术，也会对探测结果产生不良影响。因此，地下管线探测工作因地质、管线现状、技术选型等因素不同会造成工作难度的区别，在技术选型上应精确选择。

2 地下管线探测常用技术

地下管线与周围介质在电、磁、密度、波阻抗和热导率等物理性质上存在差异。因此，人们可以利用电导率、渗透率、介电常数和密度等物理参数来选择不同的物探方法对地下管线进行探测。目前主流方法一般有电磁法、地质雷达法、超声波法等，下面分别介绍。

2.1 电磁法

电磁法是利用电磁感应原理检测地下管线。主要目标是金属管道和电缆，但如果配备可插入管道的示踪器，也可用于检测非金属管道。电磁法的基本原理就是利用金属管道和电缆在一次电磁场的作用下，能产生感应电流，在地下管线周围能产生二次电磁场。利用探测二次电场的强度和分布，能够有效探测地下金属管线。电磁法测管线的前提是必须满足以下条件：（1）地下管道与周围介质之间存在明显的电性差异;（2）管道长度远大于管道埋深。通常是先使导电性好的地下管线带电，然后在地面上测量由此电流产生的电磁异常，从而来达到探测地下管线的目的。建立电磁场的方法有直流充电法、感应法、示踪法、夹钳法等

2.2 地质雷达法

当地质雷达向地下发射高频电磁脉冲时，接收天线可以接收到地下目标的反射或衍射回波。由于检测到的地下管道与周围介质存在明显的电性差异（主要是电导率和介电常数的差异），发射天线发射的高频电磁波传播到地下管道时，会形成强烈的反射或衍射回波。接收天线接收到这个回波后，通过光缆将信号传输到控制台进行数据采集、记录处理，将雷达图像显示在屏幕上或打印出来。通过雷达图像识别判读，可确定地下管线埋深和位置。实际工作时，根据地下管线的大致走向进行布线，使测线方向尽可能与所要探测的管线走向垂直，通常采用剖面法（CDP）或宽角法两种。

2.3 超声波法

近年来，水下工程设施越来越多，如输油管道、输水管道等。与陆地相比，水下管道探测难度更大，前文所述方法一般都不能满足探测要求。这时可以采用超声波法检测水下管道的深度和平面位置。这种方法的工作原理是利用超聲波可以在水中传播的特性。仪器工作时，发射器以一定的间隔连续发射一定宽度的电脉冲。电脉冲被传输到安装在船底的换能器。换能器将电脉冲转换为声能，并在水下垂直发射超声波。超声波脉冲在水下传播过程中，如果遇到部分水下管道，声波就会被反射回来。由于超声波在水中的传播速度是恒定的，因此可以根据反射波的到达时间来计算管道的深度。在实际应用过程中，由于管道的环境条件变化很大，检测效果不一定相同，这就要求从事管道检测的技术人员根据管道的环境物理特性选择合适的仪器和合理的工作方法。

3 工程实例

3.1工程概况

该工程区域位于某市市民广场附近。本项目探测深度为地下10左右m。 工作区东西长约600m，西端宽约50m，东端宽约70m，面积约36000m2。 在施工准备阶段，技术人员需要对拟建区地基进行综合物探，明确地下管线和障碍物的平面位置、走向和埋深，以保证顶管设计和施工的顺利进行。

3.2工作难点及优化

在该项目地下管线探测过程中，遇到不少问题。最突出的市测区位于主街道位置，因此管线探测过程中，极易受振动干扰。其次，测区原始地貌为池塘、河流和铁路路基，地质条件相当复杂，造成探测信号较为复杂，难以有效处理。技术人员根据相关规范要求和物探经验，对项目和施工现场的地质条件进行了分析，并收集了大量地貌、地质、建筑物等相关数据。在此基础上采用了管线探测仪为主，地质雷达为辅，其它综合物探方法为补充的方案，针对地下障碍物采用地震影像、地质雷达等方法进行探测。

3.3探查方法

在项目地下管线探测过程中，技术人员采用电磁感应勘探法、地质雷达勘探法、其他综合地球物理勘探方法（如磁法、高密度点法）、钻井勘探法等。 通过分析城市地下管线的实际情况，很多管线比较简单，利用管线仪进行探测，极少部分属于复杂部分，如多管线近距离埋设、交叉，隐蔽非金属管线等，这些内容是地下管线探测的重点和难点问题，根据实际情况采用地质雷达、高密度电法、瞬变电磁法、打洞钎探法，有效地完成了地下管线探测工作。

5 结束语

综上所述，随着城市化的快速发展，我国城市地下管线系统的规模和数量都有了很大的提高。 现阶段，地下管线的分布越来越复杂，在城市规划建设过程中，技术人员需要深入分析地下管线的实际情况，利用地球物理技术提高地下管线检测效率，降低检测成本投入，为检测工作的实施提供支持。在社会经济的发展中，我国物探技术仍需进一步完善，相关部门需要予以重视，为城市化建设和社会发展提供技术支持。

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