城市地下綜合管線的探查技術探討

顧亞平 葛璐璇 馮國慶

（江蘇省淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）

城市地下綜合管線的探查技術探討

顧亞平 葛璐璇 馮國慶

（江蘇省淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）

伴隨著我國城市化進程的加快，上世紀80年代末期形成的城市中心逐步褪去以往光輝的成分，與舊城中心群眾生產生活的矛盾越來越深，亟需加快城市功能的改善和改造，尤其是城市地下管線的修繕和拓寬，這已經成為舊城改造的重點工作。然而，過去的城市地下管線渠道窄、埋藏時間久，盡管有文獻記載，但不免存在些許差距，尤其是已經被廢棄的管線，很難在施工中發現。因而，就需要相關儀器和技術對城市地下管線進行探測，并結合城市規劃和發展，對城市底線管線進行綜合開發和利用。

城市地下管線 綜合開發利用 探測技術

進入21世紀以來，城市化進程不斷加快，各個城市新區建設熱鬧非凡，但由此造成了諸多“鬼城”。政府部門吸收教訓后，在新城拓展方面明顯放慢腳步，而與此同時，在舊城改造方面投入了更多人力、物力，希望大力改善舊城集居群眾的生產生活困境。在舊城改造中，城市地下管線問題越為突出，主要反映為承載力不足，亟需改造和拓寬，而這就需要利用相關探測技術，準確、全面探測地下管線，以便各地有效進行施工。

一、城市地下管線的意義

當今，城市地下管線已經普遍認為是一個城市建設的基礎設施，關系著一個城市的人口承載量、商業承載力，可以毫不客氣地說成是城市的“生命線”，亦或者是“血脈”。作為“數字城市”的重要依托和保障，準確地下管線資料非常關鍵，是城市管理的重要依據之一。近來，政府部門提出要興建“海綿城市”，提高城市的自我調節能力，增強應對各種自然災害的能力，而其中關鍵的就是要建設一張科學的地下綜合管線，保障城市供水、供電、供氣等等功能足夠強化，能夠實現自我保護，不被暴雨等天氣所制約。因此，作為城市建設的重要工程之一，應進一步加強城市地下綜合管線探查技術的開發和研究，以促進各地在建設“海綿城市”中有效提升地下空間和城市承載力。

二、城市地下管線概述

正如上文所述，城市地下管線主要是指通過渠道埋藏在地下的各種線路和管道，其主要包括排水（污水、雨水）、給水、燃氣（天燃氣、煤氣）、電力、熱力、中水、路燈、電信、移動、有線電視、工業管道等。這些都是一個城市建設的基本要求，是人們生產生活的基本需求。

由于近年來城市化建設技術日新月異，因此在鋪設方式方面存在較大的差別，尤其是體現在線路方面，主要的鋪設方式包括直埋、管溝、管埋、管塊、方溝等。同時，由于功能不同，部分線路使用的是弱電，而部分線路使用的是常用電，且加上近幾年設備技術的更新換代，在鋪設地下管線時，采用的材料存在一定的差別，從探測方面分析，可以分為兩類，一是金屬管線，比如鑄鐵、鋼等，另一類是非金屬管線，比如塑料、硅、PE、HDPE、UPVC。正是如此，在探測地下管網時，應根據不同的鋪設方式和鋪設材料，采取不同的探測方式，從而更加有效地掌握地下管網的機構。

三、城市地下綜合管線的探查技術分析

結合鋪設材料的區分，可以將探查技術分為兩類。

（一）探查原則

對城市地下綜合管線的探查主要包括三個原則：

首先應先探查有記錄、已經被發現的或當地群眾普遍指認的，其次再探查已經被遺忘，且沒有記錄或檔案的。其次，在探查中，應首先探查簡單的，然后再探查復雜的。對于探查能夠使用簡單技術盡快探查的則優先進行，對于情況復雜的則在后期使用綜合探查技術進行探查。最后，在施工前，應結合實際情況，選擇管線探測儀器，并進行實驗，確定相關參數，確保探查數據準確、全面、有效，主要參數包括儀器的精準度、最佳的收發距離和最小的收發距離以及最佳的使用功率。

（二）探查條件

通常，在城市地下管線探查中，應符合以下三個條件：

一是地下埋藏的管線與周圍的介質具有明顯的差異，探查時，探查儀器能夠明顯探查到異常信號。這個條件一般都會滿足，因為地下管線埋藏的周圍一般無較為明顯特性的介質，否則難以挖掘進行埋藏。但少數城市地質情況復雜，可能存在條件不符合的情況。

二是地下埋藏的管線在被探查儀發現后，能夠發從足夠強度的信號，從而從其他干擾背景中分辨出來。這是因為地下管線埋葬后，周圍城市建設日新月異，很有可能在周圍設置一些干擾物質，比如郵箱或垃圾箱等。因此就需要探查儀有足夠的抗干擾能力，能夠正確區分干擾信合和有用信號。

三是在探查時，無論遇到哪種介質，無論使用哪種方法，探查具體埋藏深度的主要方法有兩種，一個是直讀法，即直接通過事前設定好的參數，結合儀器自身的計算，呈現出深度數據。另一個是計算法，通過探查數據后，利用數學和物理公式進行計算得出最后結論。直讀法主要適合埋藏較淺的管道，因為它很簡單，而計算法則適合埋藏較深的管道。

（三）對金屬材料的探查技術

金屬類探查儀器較多，在此，筆者主要介紹6種技術。

1、甚低頻法。

此方法較為簡單方便，具有成本低和效率高的特點和優勢，但其不足在于精度低，且受到外界干擾時，抗干擾能力不強，一般適用于電纜和金屬管線，主要工作原理是利用甚低頻無線發射臺的電磁場對金屬管線感應所產生的二次電磁場。

2、工頻法。

這類方法與甚低頻法具有相同的優勢，即成本低、效率高，且該方法能夠有效抵抗外界干擾，是用來探查通信電纜或金屬管線的最佳選擇，其主要工作原理是利用動力電纜或工業游散在金屬管線中感應的50Hz電流產生的一次或二次磁場。

3、夾鉗法。

前文介紹的兩種方法屬于被動源法，該方法與前兩種方法不同，其屬于主動源法，即對探查范圍是否有管線并不了解，其主要工作原理是通過夾鉗感應線圈，利用鉗套在金屬管上，把信號直接加到金屬管線上來定位管線。由于管徑限制，該方法使用存在一定的局限性。

4、感應法。

此方法也屬于被動源法，主要工作原理是利用感應線圈產生電磁場，對金屬管線中感應所產生的二次電磁場來定位管線。該方法最佳收發距為20 m。

5、盲查法。

此方法應該是被動源法中較為實用的一種，雖然精度不高，但能夠被廣泛應用于場地管線排查工作，其主要工作方法是在所需探查范圍內做縱橫斷面及圓狀切線探測，圓狀切線要以發射機為中心，縱橫斷面要發射機與接收機保持在一條線上并同時運動，發射機在原地轉動，同時接收機以某一半徑圍繞發射機轉動。

6、直連法。

此方法是被動源中最佳的選擇，信號強、精度高、定位深，且不受鄰近管線干擾，其工作方法是發射機一端接到被測金屬管線上，另一端接地，利用直接加到被測金屬管線上的信號來定位管線。

（四）對非金屬材料的探查技術

由于非金屬材料的探查缺乏介質，探查儀器較少，主要有兩類：一是發射探頭。此方法是過去常用的探查方法，信號強、精度高、定位準確，但會受到線纜長度的限制，其主要工作方法是將發射探頭插入管溝或通信空管等，準確的探測出管道的走向和埋深。二是地質需達搜索法。該方法以寬頻帶短脈沖的形式向介質內發射高頻電磁波（106-109 Hz），根據接收到波的旅行時間(亦稱雙程走時)、幅度及波形資料，可推斷介質的結構、構造和反射界面的深度。如圖1。

圖1

四、結束語

綜上所述，隨著城市化進程的不斷加速，人們對城市地下管線的關心和重視日益提高，而與此同時，快速的城市化也給城市地下管網建設造成了諸多傷害，也造成了資源浪費，人們迫切要求城市管理者能夠增加地下管線的承載力，減少短期內的挖掘和修繕。這就需要各地全面掌握地下管網，利用金屬管線探查儀器和地質雷達，實現對底線管網的動態跟蹤，提高利用率，增強綜合開發能力。

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[3]周鴻流,俞建林. 城市地下管線分類及物探探查方法應用研究[J]. 工程地球物理學報,2014,01:133-136.

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1007-6344（2015）12-0044-02