浅析城市地下管线探测技术

[摘要]本文综述了城市地下管线探测的基本原则、方法及其相关原理，特别是提出了各种方法的适用范围，合理的选择探测方法，可以有效的提高管线探测的精度、准确性和可靠性。

[关键词]地下管线 探测方法 金属管线 地质雷达

[中图分类号] P225.8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-175-2

1引言

地下管线是城市的“血管”和“神经”，它担负着传输信息、输送能量及排放废液等工作，是现代化城市高效率、高质量的基础。随着我国城市化进程的加深，城市建设也是日新月异，这就要求城市建设施工的过程中避免破坏地下管线，以保证城市功能的正常运转。城市地下管线种类繁多，包括给水、雨污水、燃气、电力、电讯、热力、交通信号、工业管道以及其它地下隐蔽工程等，针对不同的管线种类、管线材质、和埋设方法，采取不同的探测方法。本文通过探讨管线的探测原则、流程、探测方法的基础上，分析了多种管线的特点和适用范围，为以后的城市地下管线探测提供必要的帮助。

2地下管线探测的基本原则

根据《城市地下管线探测技术规程》，结合笔者多年近年来的城市地下管线探测经验，在做好踏勘、资料收集及分析和方法试验的基础上，应按照以下原则实施探测：

（1）由易到难、由明显到隐蔽点、由浅到易、由简单到复杂、由已知到未知的探测原则。（2）选择的探测方法要有效、简单、快捷：若需多种管线探测方法时，应先选择效果好、简单、快捷、安全和成本低的方法。（3）在复杂条件下，宜采用综合探测方法：在管线分布复杂区域，根据其复杂程度而选取适合的综合探测方法，以提高地下管线的分辨率、安全性和可靠性。（4）管线探测中的验证：在探测中要注意寻找易验证的探测点，以确定探测方法的有效性和可靠性[1] [2]。

3地下管线探测流程

任何工作都要有规章、程序和实施步骤，以便于科学化管理和确保工作质量。地下管线的基本程序包括：管线现状资料收集、技术设计书、现场调查访问、地下管线的仪器探测、管线测量、建立数据库、数字化成图、成果验收。

4管线探测方法及其应用类型

针对地下管线的物性特点，可选用的仪器探查方法有：金属管线仪探测法、地质雷达探测法、其他管线探测法（示踪法、声学探测法、信标探测法）、机械法和开挖法。

4.1金属管线仪探测法

金属管线探测仪探测法主是用于探测金属管道、地下电缆等，目前国内主要使用的是英国雷迪公司产的RD系列、日本富士产的PL系列，以及美国DitchWitch公司的Subsite系列等管线探测仪，都具有电磁波频率范围宽、性能稳定、分辨率高的特点。金属管线探测仪法的主要工作方式有：直接法、电磁感应法和夹钳法。

（1）直接法（充电法）：是金属管线探查的主要方法。这种方法对于有出露点（阀门等）的金属管线的探查十分有效。探查时，将探测仪的发射机专用电缆与带探查的目标管线出露点相连接，保持良好的电性接触和接地条件，使目标管线带电产生磁场，操作者持探测仪接收机，保持与发射机相同的频率，沿管线前进方向左右搜寻，根据接收机接收机上显示的磁场信号强度对目标管线进行定位，从而进行跟踪探测。

（2）电磁感应法：此法对于出露点稀少和较大管径的金属管线探查比较使用。该方法是在已知目标管线大致走向的前提下，将探测仪发射机平行于目标管线走向水平放置于地面，打开电源，使发射机产生的电信号感应到待查的目标管线上，使之产生电磁场，操作者持接受机垂直于目标管线走向搜索探查，根据接收机上显示的磁场信号强度对目标管线进行定位，从而进行跟踪探测。

（3）夹钳法：当直接法和电磁感应法效果不好时，宜采用此法。此方法是一种特殊的外接感应线圈（有时也称作耦合夹钳），工作原理类似于感应法。发射机对夹钳输出的特定频率的电流，夹钳产生的磁场再对所夹管线进行耦合激发，从何在管线中产生管线电流。

4.2地质雷达探测法

地质雷达既可探测金属管道也可探测非金属管道如水泥管、塑料与陶瓷等管线；传到信号弱的金属管线（如橡胶垫接口的铸铁管、球墨铸铁管等）和探测信号难以区分的并行与交叉金属管线等。

地质雷达探测是以地下不同介质的介电常数差异为基础的一种物探方法。它通过发射天线向地下发射高频电磁脉冲，主频为数十兆赫（至数百兆以至千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线T送入地下，此脉冲在向地下传播过程中遇到地层的变化界面会产生反射波。反射波传播回地表后被接收天线所接收，并将其传入主机进行记录和显示，再经过资料的后处理，进行反演解释便可得到地下岩、土层的分界面及地下管线的位置、埋深等参数。由于非金属材质的管道一般都具有较高的电阻率，与周围介质存在明显的介电常数差异，因此采用地质雷达方法进行探测，会有明显的效果[3]。

4.3其他管线探测方法

在完成实地调查及金属管线探测仪和地质雷达探测的基础上，针对既无明显点而且运用金属管线探测仪无法探测的地段和埋深太深无法探测的盲点，就必须结合常规调查手段辅以其他管线探测技术，对地下管线进行定位。其他管线探测技术有三种：示踪法、声学探测法、信标探测法。

（1）示踪法

在探测大型的地下排水方沟（或防空洞）时，如果地表明显点很少，且探测障碍较多，利用地质雷达也无法探测目标体时，可采用示踪法。

A示踪电磁法：其方法是利用非金属管道探头在管道内沿管道埋设路径移动，利用探测仪的接收机在地面接受非金属管道探头发射的调制信号，由此较为便利对排水管道进行定位，以解决常规探测、调查工作中部分管道实际连接关系难以确定的问题。

B陀螺仪管线精确定位法：其方法原理是，一个旋转的物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。陀螺仪无须发射和接受电磁信号，能够实现自动测量管线位置，在工作时要给它一个外力，使其快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。陀螺仪用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统[4]。

C管道潜望镜QV探查法：QV（Quickview管道潜望镜）探测是管道内窥检测方法的一种，是一种管道快速检测探测方法，通过可调节长度的手柄将高放大倍数的摄像头置于打开的管渠窨井中，通过旋转伸缩杆，记录管渠中管道的实际情况。就如同潜艇上的潜望镜一样使地下管道内情况或目标物一目了然。还可通过调节焦距，对管渠远处的情形进行放大实录。

（2）声学探测法

声学探测法适用于小口径管道的探测，对于埋设太深的管道探测难度较大，使用场所必须有管道设施的暴露点，以便安装振动器。

其原理声波原理，利用声音在管道及其内部液体的传播特性来探测管道的位置。其基本使用方法是：利用振荡器给管道加一个特定频率的声音信号，利用拾音器在远端路面采集由管道传过来的声波，从而达到对管道的定位。非金属管线脉冲定位仪只能对管道进行平面定位，不能测定埋深。

（3）信标探测法

信标探测法适用于在管道重要的位置（如：三通、拐点、盲端）的上方布设信标；或者是应用于开放式管道，即：非压力管道、重力管道、带有检修井或者是窨井等设施，从这个层面说说只适用于排水管道。

A固定信标探测法：信标探测器通过发送可使地下信标感应的特定低频脉冲信号，定位预埋于地下管道上方的信标的分布。该仪器把这种感应信号转变为音频报警信号从而确定管道位置。信标探测仪可探测圆柱或环形状的地下信标，不同埋设深度的信标对应不同的频率。

B移动信标探测法：其基本的工作原理是通过追踪“信标”在管道中的移动从而定位管道的路径。信标可以作为一个小发射机来使用，使用时利用玻璃钢穿孔器和连接绳；或者利用刚性和半刚性电缆推进装置；或者利用CCTV管道爬行器将信标置入管道内部，利用信标探测器接收机在路面上接受信标发射的磁场信号，从而对管道定位和定深。

4.4机械法及开挖法

在管线探查中，机械法指的是实地开挖和钎探方式，这是实地调查、仪器探测方法之外的主要补充。该方法的优点是非常直观，不会有错误。缺点是速度慢，而且应用地点受限制：在水泥路面地段不能采用开挖，市区开挖必须输开挖许可证；而在有地下电缆的地段禁止进行钎探[5]。

5结论

综上所述，各种管线探测方法有各自的使用范围和优缺点，在实际的应用中，根据具体的管线类型、材质、走向及复杂程度，选取合适的探测方法，发挥各自的优势，提高管线探测的精度、准确性和可靠性。

Analysis on Detection Technology of City Underground Pipeline

Song shilei

（China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.， Ltd. Beijing 102600， China）

Abstract：This paper states the basic principles of pipeline detection and related theory， proposed pipeline detection， in particular ，proposes the scope of various methods， a reasonable choices of detection method can effectively improve the Precision of pipeline detection， accuracy and reliability.

Key words：Underground Pipeline，Detecting method， Metal pipeline，GPR

参考文献

[1]城市地下管线探测规程[S].CJJ 61-2003：13.

[2]李光洪，陈金国，陈勇.城市地下管线探测技术探讨.测绘第33卷第6期：279～281.

[3]邹延延.地下管线探测技术综述[J].勘探地球物理进展，2006，29（1）：14～18.

[4]杜良法，李先军.复杂条件下城市地下管线探测技术的应用[J].地质与勘探，2007，43（3）：116～120.

[5]邓仰岭，韩新芳，赵地红，庞国霞.非金属地下管线问题探讨.勘察科学技术，2007-2：62～64.