城市地下管線探測技術方法及其應用

摘 要：城市地下管線是城市的重要基礎設施，地下管線敷設的基礎資料是城市運營、市政規劃、設計、施工管理的重要依據。城市地下管線包括給水、雨水、污水、燃氣、電力、電信等幾大類。文章通過對地下管線探測前提條件的分析，介紹了目前常用于地下管線探測的方法，同時針對不同現場埋設條件、不同管線材質及一些特殊埋設的管線如何選擇合理的探測方法進行了詳細的介紹，從而提高城市管理的水平，以滿足城市規劃、建設和管理的需要。

關鍵詞：地下管線；探測方法；技術應用

隨著經濟的高速發展，城市規劃區覆蓋范圍不斷擴大，新建市政道路逐年延伸，作為城市生命線的地下管線也日益增多，管線縱橫交叉日趨復雜，而城市地下管線更新管理機制的不健全，各專業管線單位各自為政，條塊分割，互不溝通，導致管線資料內容不完整、現勢性差。因此徹底摸清和掌握地下管線信息資源，建立地下管線綜合管理信息系統已經是勢在必行。近幾年來，國內外對于地下管線的探測，無論在技術上，還是在方法手段上都有了很大的提高，特別是在儀器裝備上有了很大的改進。但是單靠某一種儀器去完成探測地下管線的任務是很困難的，特別是在地下管線分布復雜、埋設較深、金屬管與非金屬管混雜和干擾源較多的條件下更是如此。現就城市地下管線探測技術方法及其應用進行簡單的介紹。

1 地下管線分類及探測

1.1 地下管線分類

城市地下管線按照權屬單位不同，可分為給水、排水（雨水、污水、雨污合流）、燃氣、電力、通訊（電信、移動、聯通、有線電視等）、熱力等市政公用管線以及鐵路、民航、軍用等專用管線，是城市基礎設施重要的組成部分，擔負著輸送能量、傳輸物資、傳遞信息的重要任務，是整個城市賴以生存和發展的物質基礎，是城市名副其實的生命線。

1.2 地下管線探測

地下管線探測方法一般分為兩種：一種是采用井中調查、開挖樣洞或簡易觸探相結合的方法，這種方法在我國早期城市管線普查中應用較多，目前主要應用在某些復雜地段的管線探測及檢查驗收中使用；另一種是儀器探測與井中調查相結合的方法，近年來在我國城市地下管線探測中廣泛使用。

2 地下管線探測前提條件分析

地下管線探測是以地下管線與周圍介質（土體）的密度、磁性、電阻率、介電常數等物性參數差異為前提，采用地球物理方法對地下管線進行定位的技術。城市地下管線包括給水、排水、電力、電信、燃氣、熱力、工業等，這些管線按材質大致可歸納為三大類：第一類為由鑄鐵、鋼材構成的金屬管線，如給水、燃氣、熱力以及壓力雨（污）水管線等；第二類為由水泥、塑料等材質構成的非金屬管線，如重力流式雨（污）水管線、PE材質燃氣管線、PVC材質給水管線等；第三類為帶金屬骨架的管線（指內芯為銅、鋁材質，外層為塑料的電纜），如電力電纜、通訊電纜等。

上述管線作為探測目標體，其與周圍介質（土體）之間均存在密度、波速、電阻率、介電常數、導磁性、導熱性等某一方面或幾方面的物性參數差異，這些差異是能夠運用物探技術對其進行有效探測的地球物理前提。

3 城市地下管線探測技術方法

3.1 城市地下管線探測技術基本原理

地下管線的存在往往會改變天然的或者人工的地球上物理場的分布情況，而后會產生異常。通過對著這些異常的分布情況、形態及性狀的研究，可以獲得與地下管線位置相關的資料，為我們進行地下管線探測奠定了理論基礎。

3.2 城市地下管線探測方法

現場探測時，可根據不同材質、不同類型的地下管線與周圍介質之間的具體物性參數差異，按照有效、快速、經濟的原則，選擇某一種或多種物探方法進行探測。地下管線探測中采用的物探方法主要包括電磁法、地質雷達法、高精度磁法、高密度電法、淺層地震波法等，其中電磁法和地質雷達法是目前地下管線探測中最常用、最有效的方法。

3.2.1 電磁法

電磁感應法是利用天然電磁場或人工電磁場源對管線進行激發，在地下管線中產生電流，管線周圍形成電磁場，然后采用儀器測量其分布特征，確定管線的空間位置。該方法為地下管線探測的首選方法，根據管線的敷設狀況，可選擇使用主動源法中的直接法、夾鉗法、感應法等。

（1）直接法：適用于有出露點的金屬管線探測。直接法有三種連接方式：雙端連接、單端連接及遠接地單端連接。即將發射機專用輸出電纜的一端與被探測的金屬管線相連接，另一端接地或接到金屬管線的另一端，利用接收機搜索被探測金屬管線產生的電磁信號，對管線進行追蹤定位。該方法能使接收機接收到較強的電磁信號，對管線的定位及定深精度相對較高，但管線必須有出露點，并具備良好的接地條件，而且接地線應盡量與管線走向呈垂直狀態分布，接地點在理論上是離激發源越遠越好，但地線過長及跨越其他管線可能引起旁側管線對探測目標管線的干擾。

（2）夾鉗法：是利用管線探測儀配備的夾鉗（亦稱耦合環）夾在被測目標管線上，通過耦合環把交變電磁場信號加載到被測管線上，以實現對目標管線的追蹤定位的目的。

（3）感應法：是利用發射機發射諧變電磁場，使被探測的地下管線產生感應電流而形成電磁場，通過接收機在地面接收地下管線所形成的電磁場，達到對被探測管線進行搜索、追蹤、定位之目的。

3.2.2 地質雷達法

地質雷達法：即地質雷達剖面掃描法，是利用脈沖雷達系統連續向下發射高頻電磁波，并由接收天線連續接收地下管線等不均勻目標體反射回來的電磁波，再經過專用軟件處理，獲取地下不同目標體雷達波的反射圖像，通過對圖像的分析解釋，直接確定管線埋設位置和埋藏深度。

3.2.3 示蹤法

將能發射電磁信號的示蹤探頭或導線送入非金屬管道（溝）內，在地面用接收機接收探頭或導線發出的電磁信號，從而確定地下非金屬管線的走向和埋深。該法可用于有出入口的非金屬管道和人防工程的探查。該方法信號強，效果好，但必須有出入口。

3.3 城市地下管線探測技術方法應用

由于地下管線埋設條件各不相同，因此探測現場情況也千差萬別，有些管線有明顯出露有些長距離無明顯點；有些管線埋深大，有些管線幾乎貼近地表埋設；此外管線埋設的環境也區別也很大，有些道路管線稀少，有些道路管線埋設密集，因此在方法選用時應根據不同場地條件選用合適的方法。

（1）出露情況：現場有出露點的管線，可采用直接法、夾鉗法；規模較大的管道，也可將發射機直接放置在管頂頂部。無出露點的情況下，可采用感應法施加信號探測，注意施加點盡可能選擇在埋深淺、臨近管線少處。

（2）埋深：大埋深管線盡可能采用直接法或夾鉗法探測；在條件不允許的情況下，可采用感應法，同時提高發射功率和發射頻率。淺埋管線直接法、夾鉗法、感應法均可。淺埋大規格管線也可采用地質雷達法。

作者簡介：趙洪濤（1970-），男，漢族，河南滎陽人，河南省地礦局測繪地理信息院管線分院副院長，研究方向：城市地下管線探測。