復(fù)雜條件下城市地下管線探測技術(shù)的應(yīng)用

陳 競

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州450018）

0 引言

城市地下管線探測工作的探測條件較為復(fù)雜，導(dǎo)致探測工作難以順利開展。如果不能高效應(yīng)用地下管線探測技術(shù)，將會導(dǎo)致探測結(jié)果不準(zhǔn)確，進(jìn)而無法為城市建設(shè)提供準(zhǔn)確信息。常見的地下管線探測技術(shù)有電磁法、雷達(dá)法、彈性波法等。工作人員在探測地下管線過程中，需要根據(jù)實際情況選擇科學(xué)合理的探測方法?；诖耍疚闹饕骄繌?fù)雜條件下城市地下管線探測技術(shù)的應(yīng)用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 項目概況

某工程項目為城市供水管線的探測項目，相關(guān)單位通過合理應(yīng)用地下管線探測技術(shù)，明確管線所在范圍，結(jié)合城市供水管線特點，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、分析。在此過程中應(yīng)用了多種探測技術(shù)，涉及的管線信息有管徑、管線平面以及壓力等。所以工程項目所處地點為低緯度區(qū)域，因此，在探測過程中需要注意，有關(guān)介質(zhì)的電阻率較低，因此，在選擇儀器探測時，一定要注意相關(guān)設(shè)備的輸出功率以及工作頻率等。針對埋深較大的管線，可以結(jié)合實際情況采用低頻率或者高功率設(shè)備，確保管線最終探測精度能夠滿足項目要求。

2 地下管線的探測原理

從當(dāng)前我國城市建設(shè)情況來看，無論是什么類型的建設(shè)活動，大部分都會涉及地下管線。建設(shè)部門需要對地下管線的分布情況進(jìn)行明確，以此為基礎(chǔ)開展建設(shè)活動。在對地下管線開展探測工作時，主要原理是根據(jù)管線特點，明確管線與地下介質(zhì)之間的關(guān)系，最終掌握有關(guān)管線分布的空間狀態(tài)，最終為后續(xù)活動提供依據(jù)[1]。目前在我國，最常見的城市地下管線探測技術(shù)為電磁法、雷達(dá)法、彈性波法、釬探法以及近間距并行管線探測。工作人員需要根據(jù)實際情況采取針對性的探測手段，保障探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。尤其是在復(fù)雜條件下，能夠利用人工電流實現(xiàn)管線精準(zhǔn)探測，最終為城市建設(shè)提供精準(zhǔn)信息，推動城市實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 復(fù)雜條件下城市地下管線探測技術(shù)的應(yīng)用

在該工程項目中，涉及金屬管線的探測工作，選擇電磁法有序開展。對于非金屬管線，采用雷達(dá)法以及釬探法等進(jìn)行探測。筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，論述了復(fù)雜條件下城市地下管線探測技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 電磁法在復(fù)雜條件下管線探測中的應(yīng)用

在應(yīng)用電磁法對城市地下管線進(jìn)行探測時，整體流程較為簡單并且結(jié)果十分精確。在此過程借助管線探測儀，以電磁感應(yīng)這一原理為基礎(chǔ)，在地下金屬管道周邊設(shè)置交變電流線圈。因為在探測過程中會產(chǎn)生電流作用，所以金屬管道周邊會產(chǎn)生交變磁場，該磁場為一次場，會向外傳播，這個磁場。地下管線一旦在一次場中穿過，那么產(chǎn)生的磁通量大小以及方向便會隨之改變，促使地下管線當(dāng)中的磁通量與感應(yīng)電流大小成正比關(guān)系，始終與一次場頻率保持一致[3]。此外，還需要注意在探測過程中要將待測管線周邊的附屬設(shè)施打開，測量管線埋深，將測量結(jié)果進(jìn)行對比分析，提高管線探測精度[4]。

3.2 雷達(dá)法在復(fù)雜條件下管線探測中的應(yīng)用

對于該工程項目中的非金屬管道，最常見的探測方法為雷達(dá)法。通過應(yīng)用探地雷達(dá)，在導(dǎo)電率、介電常數(shù)等不同條件下的管道，以電磁波的反射性能為基礎(chǔ)，最終明確探測物。而后結(jié)合管道所處環(huán)境判斷管線信號屬性。需要注意的是，在探測過程中，雷達(dá)法在應(yīng)用過程中需要使用兩個天線，第一個天線需要用來發(fā)射高頻率電磁波，另一個天線需要用來接收管線以及土壤接觸面反射波。由于探測環(huán)境較為復(fù)雜，在探測過程中一旦介質(zhì)特定深度存在有異常物體，那么此刻介質(zhì)電性以及物體將會存在差異。如果此時探測雷達(dá)在發(fā)射有關(guān)高頻率電磁波，該電磁波將會被分界面與異常物體阻擋，最終電磁波會重新回到地面，根據(jù)信號“雙程走時”對反射波進(jìn)行分析處理，最終明確異常物體的定位，對各種非金屬管線進(jìn)行探測[5]。

3.3 進(jìn)間距并行管線的探測

因為地下城市空間資源十分有限，在管線敷設(shè)時通常會采取平行埋設(shè)的方式進(jìn)行建設(shè)，但是因為管線在并行并間距的情況下，對探測工作會產(chǎn)生較大的影響，所以工作人員要對此引起警惕。具體來看，在管線探測過程中，管線之間的并行間距一旦變小，異常曲線將會呈現(xiàn)單峰狀，探測時無法通過峰值明確管線數(shù)目。如果管線之間的并行間距擴(kuò)大，那么雖然在探測過程中會出現(xiàn)峰值，但是相關(guān)曲線呈現(xiàn)不對稱形式，并且管線平面位置與異常峰值之間還存在位移現(xiàn)象。這一現(xiàn)象主要是由管線互感、耦合而導(dǎo)致的，為了減弱、壓制非目標(biāo)管線帶來的影響，可以通過直接法與夾鉗法開展探測工作[6]。

3.4 彈性波法在復(fù)雜條件下管線探測中的應(yīng)用

通常情況下，彈性波法主要應(yīng)用在非金屬管線探測工作中。該方法能夠有效完善雷達(dá)探測工作中存在的不足。尤其是在水泥路面，能夠充分利用彈性波激振特點，對探測對象進(jìn)行探測。此時探測管線激發(fā)點會出現(xiàn)振動，在應(yīng)力作用下會進(jìn)行傳播。如果在傳播過程中遇到波阻，會將相關(guān)應(yīng)力波直接反射到相應(yīng)地面上，被提前布置好的地面?zhèn)鞲衅髦苯咏邮?，以此獲得地下管線的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，明確管線位置、數(shù)量等[7]。

3.5 釬探和開挖法在復(fù)雜條件下管線探測中的應(yīng)用

如果上述探測方法還是不能滿足項目要求，可以在條件允許的情況下使用釬探法進(jìn)行探測。在此過程中，需要借助機(jī)械探棒對管道當(dāng)中的可疑之處進(jìn)行接觸與探測，而后根據(jù)管道測量結(jié)果對管道屬性進(jìn)行記錄。為了提高探測質(zhì)量，工作人員還可以通過人工開挖的方式直接獲取有關(guān)管道的屬性與信息。在此過程中需要注意的是，為了保證探測精度，管道的埋深限差一定要控制在Sh=15%h平面限差一定要控制在S=10%h（式中，h為的是地下管線中心位置的埋深，如果此時h＜1，取h=1進(jìn)行計算[8]）。

4 結(jié)語

綜上所述，城市地下管線探測工作作為各項建設(shè)活動的基礎(chǔ)，對于推動城市發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。在此過程中，工作人員需要嚴(yán)格按照管線探測原理有效應(yīng)用各項探測技術(shù)。當(dāng)前最常見的管線探測技術(shù)為電磁法、雷達(dá)法、彈性波法、釬探法等，在探測過程中管線材質(zhì)不同，周邊的介質(zhì)均勻程度不一，需要根據(jù)實際情況采取科學(xué)合理的方法進(jìn)行探測，保障探測結(jié)果的精確性，為后續(xù)相關(guān)建設(shè)活動的順利開展奠定基礎(chǔ)。