地下管線物探工作環境分析和探查方法的選用

　　 摘要: 本文主要對城市和野外物探工作環境進行分析以及在不同的物探環境下對探查方法的選用；
　　關鍵字:工作環境物探方法分析
　　中圖分類號:X13文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)06(b)-0000-00
　　
　　1引言
　　 隨著城市的日益繁榮和擴展，作為市政建設重要組成部分的地下管網變得日趨復雜，由于歷史原因，造成有些相關資料殘缺不全，給地下管線的管理和維修帶來了很多麻煩。施工時經常遇到由于不清楚地下管線的走向和深度而挖斷供水、供氣、輸油管線和電纜的情況，給生產和生活造成巨大的損失和不便。為了給城建部門提供準確的地下管線分布資料，就迫切需要利用物探技術對城市復雜的地下管線進行詳細探查。
　　地下管線探查是指應用地球物理勘探的方法對地下管線進行定位、定向、定埋深。它的原理是:地下管線的存在會改變天然的或人為產生的地球物理場的分布，即產生異常。研究這些異常的形態、分布可獲得地下管線位置的有關資料。但在工作實踐中發現，不同的物探工作環境，對探查時產生的干擾影響不一樣，相應的采用的物探方法也有所區別，本文將物探工作環境分為城市環境和野外環境進行討論。
　　
　　2城市環境
　　隨著城市化進程的發展，城區高樓林立、道路四通八達，人流車流穿梭不息。在城區、工礦企業密集區等復雜環境地域進行地下管線探查時，工作環境有以下的特殊性：
　　2.1 干擾信號相當嚴重，可超過野外干擾的10000倍以上：
　　○1天然電磁場的干擾，它的頻譜寬，隨機性大；
　　○2動力電源的電場和磁場；
　　○3交通工具，如電車、汽車、火車和摩托車的脈沖型電磁場；
　　○4各類電器負載變化及交通信號控制系統引起的電磁場起伏；
　　○5各類通訊電路輻射的電磁場；
　　○6交通工具引起的各種震動干擾；
　　○7各類機械運動引起的震動干擾；
　　2.2 干擾體相當多：
　　○1地面上的鐵柵欄、鐵花欄圍墻、鋼筋混泥土、鐵柱及鐵磁性路障等鐵磁性物體；
　　○2各種近地表的架空電纜、變電器、信號亭及其他金屬構件物；
　　○3地下各種非探查目標體的存在；
　　2.3 地下管線擁擠且分叉多，不但有平面上的交叉，而且在立面上也有纏繞的情況，加之埋設的年代不同，施工工藝不同面臨的工作環境就更加復雜。
　　2.4 工作地域狹窄，在城區進行物探時，很多時間都是在人行道進行作業。
　　2.5 地面交通繁忙，車流人流穿梭不息，同時路面條件不能改變，交通不能中斷。
　　2.6 由于地形管線走向變化大且具體變化事先不知，采用的慣用探查方式進行工作，不是由于查網過稀而發生漏查、錯查，就是因剖面過密增加大量的工作量。
　　綜上所述，能適應上述工作環境的地球物探方法，必須具備以下的能力：
　　○1在物探原理上，必須具備相當強的抗外部干擾信號的能力，必須具備有分辨或識別目標物及干擾體的能力，或者能壓制干擾體異常的能力。
　　○2在方法技術上，具備能適應在狹窄地域內進行工作的能力。
　　○3在觀查技術上，能在不破壞路面，不影響交通，不影響正常工作、生產的前提下正常工作的能力。
　　○4在探查方式上，能從點到線，從線到網的連續追蹤地下管線的能力，同時要求儀器輕便，探查快速的特點。
　　根據以上的幾方面考慮，下面有兩類方法可優先采用：
　　（1）磁測法
　　在地表鐵磁體干擾比較少的地段，根據地下管線與周圍介質存在明顯的磁異常，可優先選用磁測法來探查地下鐵質管線或者帶有鐵磁屏蔽的電纜。
　　磁測法的優點是不需要人工場源，儀器輕便，探查速度快。但是在采用磁測法是有以下幾點要注意：
　　○1分辨鐵質目標和干擾體的能力不是很強。壓制干擾體的異常的能力就更談不上啦。
　　○2地磁場中有一定走向長度的鐵質管線，最多等效于無限長的磁偶線，與線源型異常源產生的場相比，磁偶產生的場強隨其埋深的變化更強烈，即磁測的深度要淺些。
　　○3由于地下鐵質管線本身的剩磁是個未知數，所以對資料進行定量的解釋是個難題。
　　由此可見，磁測法是一種有效的探查鐵質管線的方法，但是因為其精度不高和容易受干擾，所以不能成為一種常用的探查方法。
　　（2） 頻率域電磁法
　　常用以下激發方法：
　　○1直接法：對地下管線直接施加電流，在地面上通過接收儀器觀察電磁場的異常，以確定地下管線所在的位置。分為單極接地和雙端直接法，這種方法的特點是發射機信號輸出強、抗干擾性能好、儀器輕便、方法簡單、定位精度高，在地下管線密集的區域有較好的分辨率，但使用條件必須有可供充電的出露點，在地層電阻串低時效果差，是主要采用的方法之一。
　　○2夾鉗法：在無法將發射機信號輸出端直接連在被查管線的情況下，可采用夾鉗法，它用地下管線探查儀的專用夾鉗套在被查管線上，適用于管徑較細的管線。
　　○3感應法:將發射機直接放在被查管線上方，依靠發射機的自身感應傳導信號。在無法采用上述2種方法的情況下，可采用感應法。其缺點是信號較分散、易被干擾。
　　常用以下定位方法：
　　○1雙線圈極大值法：定位精度高、抗干擾能力強，通常用于管線的探查和精確定位。
　　○2豎直線圈極小值法：液晶顯示器上的箭頭指向管線位置，直觀快捷，主要用于長距離管線快速追蹤。
　　○3單線圈極大值法：靈敏度極高，用于深埋管線情況。
　　常用以下查深方法：
　　○1直讀法：簡單快捷，在無干擾的情況下有很高的查量精度。
　　○270%法：精度高，抗干擾能力強。
　　頻率域電磁法的特點是：
　　○1既可利用天然場源，也可利用人工場源，加上工作頻率可以選用，因此抗干擾、壓制干擾體異常的能力強。
　　○2電磁場作用下地下管線的等效異常源，絕大多數情況屬于線型源。因此，與磁測法相比，其探查的深度要大些。
　　○3目標體的剩磁不影響管道的電磁感應，異常形態與管線的走向無關，因此對資料進行定量解釋的精度高。
　　○4但對非金屬管線或者走向長度不大的金屬管道，工作效率低，成本高。
　　
　　3野外環境
　　相對城市復雜工作環境而言，在野外空曠區，因為各種電磁環境干擾小，工作面相當開闊，地面施工條件比較簡單，同時管線的埋深較淺，埋設比較單一，管線的出露點較多，因而可采用的物探方法技術比較多。
　　對于尺寸較小的各種電纜、水管、氣管而言，常用方法為電磁法，而對于尺寸較大的地下管線，除電磁法外，電阻法、磁測法、雷達法等，均可視具體情況而加以采用。
　　
　　4結語
　　要獲得好的探查效果，就要充分認識、分析物探工作環境，根據工作環境以及管線埋設情況的不同，有針對性的選用不同的探查方法，同時改變激發、接收方式和位置，能高精度地完成管線的定位和定深工作。
　　總之，在管線埋設復雜的城市環境，無論是探查地下金屬管線還是各種電纜管線，頻率域電磁探查技術都是國內外使用最廣泛，而且也是很有發展前途的一項關鍵性技術。
　　
　　參考文獻
　　[1] cJJ 8