管线探测在城市建设中的应用

摘 要：结合新建郑州快速化城市建设工程，采用地质雷达和RD8000型管线探测仪对承台施工范围内地下管线进行探测，通过查看已有的管线资料和现场勘测，重点采用管线探测仪对金属管线进行探测，对非金属管线则采用地质雷达探测。通过综合运用不同探测手段，准确探测出地下管线的位置走向、和埋深，为承台安全施工提供依据。

关键词：管线探测 地质雷达 RD8000管线探测仪

中图分类号：Ut984 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0078-02

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，担负着城市用水、电力、通信和能源的传输，是现代化城市高效运转的基本保证。长期以来，由于城市建设管理重视地上，忽视地下，没有一套科学和严格的管理，以致档案资料格式不统一，内容残缺不全。随着时代和科学技术的发展，城市的现代化步伐日趋加快，城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。

郑州市作为河南省的省会城市，随着改革开放的进一步深入，经济的飞速发展，城市建设日新月异，地下管线在城市规划建设中的地位愈来愈重要。本文以新建郑州快速化城市工程建设管线探测工程为例，研究在城市建设中探测地下管线的方法和技术。

1 探测方法及原理

地下管线探测技术服务作为一个行业，在我国已经发展了整整十多年了。到目前为止，地下管线探测的方法有电磁法、电磁波（地质雷达）法 、磁梯度法、钎探法、综合分析法、声波法、红外辐射法等等。结合本工程的实际情况，我们采用电磁法和电磁波（地质雷达）法相结合的方法，对金属管线和非金属管线都可进行探测。

1.1 电磁法原理

管线探测仪探测时通过发射机对金属管道或电缆施加一次交变电磁信号，对其激发而产生管线电流，并在管线周围产生二次磁场，通过接收机在地面测定二次磁场及其空间分布，然后根据这种磁场的分布特征来判断地下管线的走向、位置和深度。

1.2 电磁波法原理

地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接反馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体（面）时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。

2 工程实例

2.1 探测仪器的选择

我们采用英国雷迪公司生产的RD8000PDL-TX-10型管线探测仪和瑞典MALA公司生产的PROEX型地质雷达。RD8000 系列产品响应速度更快、准确性高、可靠性更强；MALA公司的PROEX型地质雷达其抗干扰能力强，配备250 MHz和500 MHz天线采用屏蔽方式，可以对0～5 m深度范围内的管线进行探测。

2.2 工程概况

新建郑州快速化城市工程建设郑州市中心城区北部的北三环中段，西起规划路东侧、经文化路、渠西路、渠东路、鹤壁路，路段全长约1167 m；测区内管线种类齐全，既有通讯光缆、电力电缆、天然气管道等多种金属管线，又有自来水管、排水管道等非金属管线，严重影响桩基承台施工。

2.3 探测步骤

根据施工方的要求，需对每个基承台施工范围内的，通过查看已有的管线资料和现场勘测情况，我们了解了各种管线大致位置、材质和规格情况，并制定了探测方案。

首先对探测区域内的地下管线采用地质雷达进行“盲探”，先在现场确定好坐标，坐标原点最好选在永久性标识点上。测线最好布置成网格状，如图1所示，测线间距应视测量场地大小和测量精度的要求而定，一般可选为天线宽度的一倍至两倍，这样能够准确探测到横向和竖向的管线而不至于有所遗漏。我们在雷达剖面图上看到的抛物线是与测线相垂直的管线的波形反应，如果在几条平行测线的雷达剖面图上，在相近的位置和深度都能发现或绝大多数有类似波形反应，一般就可以判定是一条连续的管线。之所以要采取网格状或几个不同位置的平行雷达剖面图来判读管线，这是因为有些测量区域的地下介质电性差异变化很大，有时将雷达剖面图位置稍微移动，雷达波形就会有很大的变化；另外，地下情况非常复杂，我们不能只从一个雷达剖面图上的波形反应就能得出是否是一条连续的管线，因为地下的混凝土块、箱形物体等都会出现与管线类似的反应。

图2是用500 MHz天线探测得到的两张雷达剖面图，其中左图管顶深度为0.8 m，右图管顶深度为1.5 m，通过开挖验证，左图管顶深度为0.78 m，右图管顶深度为1.52 m，探测结果基本准确。

其次，通过结合已有的管线资料、现场勘测情况及地质雷达探测结果中的异常反应区，分辨出可能是金属管线的异常区，采用管线探测仪对该异常区进行探测。在管线探测仪探测过程中主要采用了夹钳法和感应法；有已知点时（如阀门、消防栓、明管、管沟等），采用夹钳法，从已知点开始探测。如果没有已知点，可以采用感应法施加信号。采用感应法施加的信号同时也会加到别的管线上，因此探测精度不太好，管线深度不能超过2 m。感应法一般采用33 KHz频率，RD8000还具有4种被动频率：电力、无线电、阴极保护和有线电视频率，可以不使用发射机探测到这些频率，被动频率利用已经存在的埋地金属导体的信号进行探测。管线定位一般采用极大值法（峰值法）和极小值法（谷值法），信号强度显示90%以上时可确定；管线埋深可以采用直读法和70%法，通过我们多次探测结果验证，70%法确定的深度要比直读法更准确。

2.4 探测结果

郑州北三环与中州大道交叉处，南北中州大道东西两侧检测长度均约1100多米，其中从在南北走向的管线居多，均横贯整个南北工程区域，存在有军用光缆，国防光缆，移动，联通，电信等通讯光缆，也存在天然气管道及废弃天然气管道，自来水管等多种地下管线，其中途有两根横穿马路东西走向的国防光缆，与通讯光缆于同一地下方位，主线环形高价桥地下主要存在国防光缆，通讯光缆，电力电缆等，走向成环形状，长度约600 m，其中诸多光缆影响桩基承台施工。

3 结论

我们已完成郑州项目的探测任务，从探测的结果看，对军用光缆，国防光缆，移动，联通，电信等通讯光缆采用管线探测仪可以准确判断方向、深度等，探测准确，深度有5 cm左右误差；对于自来水管道、雨水管道等一些非金属管道可采用地质雷达进行探测，可以准确判断管线走向，管线埋深和管径判断有一定误差，需要进一步进行研究。

参考文献

[1] 何厚志.地下管线探测技术及工程实施[M].中国建设工业出版社，2000.

[2] 刘忠新，范士杰.地下管线探测技术的论述及应用[J].城市勘探，2003（4）.

[3] 李大心.地质雷达方法及应用[M].北京：地质出版社，1994.

[4] 于翔海.地下管线探测仪的研究与应用[J].西部矿探工程，2011（8）.