城市三維地下管線(xiàn)定位及埋深探測(cè)技術(shù)探微

劉福紅

摘 要：隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展以及地下空間技術(shù)的逐步成熟，城市三維地下管線(xiàn)的定位和埋深探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用得到了人們更深層次的關(guān)注。因此，分析了管線(xiàn)探測(cè)的研究背景，介紹了直接測(cè)量法、感應(yīng)測(cè)量法、示蹤電磁法三種常用的地下管線(xiàn)定位探測(cè)技術(shù)，并闡述了采用電磁法進(jìn)行相關(guān)管線(xiàn)定位和探測(cè)的基本原理。

關(guān)鍵詞：地下管線(xiàn)；探測(cè)儀器；管線(xiàn)探測(cè)；發(fā)射機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.157

城市地下管線(xiàn)是城市的生命線(xiàn)，在城市建設(shè)中有著不可替代的作用。城市地下管線(xiàn)的管理是三維地下管理中的核心問(wèn)題，也是相關(guān)管理部門(mén)對(duì)地下管線(xiàn)的分布和正常使用進(jìn)行研究的必備資料。當(dāng)前階段，各式各樣的地下管線(xiàn)的三維定位技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市地下建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

1 管線(xiàn)探測(cè)的研究背景

金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì)是當(dāng)前常用的地下管線(xiàn)材料。目前，我國(guó)地下管線(xiàn)探測(cè)領(lǐng)域普遍使用的探知管線(xiàn)在土壤中的分布的方法有預(yù)埋檢測(cè)帶法、示蹤電磁法、探地雷達(dá)和面波法等。一般情況下，技術(shù)人員會(huì)采用一定的方法和儀器設(shè)備測(cè)量，以獲得地下管線(xiàn)的位置信息。由于非金屬管線(xiàn)自身的導(dǎo)電性能相對(duì)較弱，因此，采用常規(guī)的地下管線(xiàn)探測(cè)儀難以精確探測(cè)非金屬管線(xiàn)。地質(zhì)雷達(dá)和金屬管線(xiàn)探測(cè)儀是國(guó)內(nèi)地下管線(xiàn)探測(cè)領(lǐng)域進(jìn)行探測(cè)工作的主要設(shè)備。

2 地下管線(xiàn)定位探測(cè)技術(shù)的常用方法

2.1 直接測(cè)量法

直接測(cè)量法的工作原理較為簡(jiǎn)單，具體流程為：將發(fā)射機(jī)的一端與待測(cè)的金屬管線(xiàn)相連，另一端接地或連接到金屬管線(xiàn)的觸點(diǎn)上，主要用于接收地下金屬管線(xiàn)的信號(hào)，從而探測(cè)相關(guān)通信交接箱電力變電箱等設(shè)備在金屬管線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)。該方法的優(yōu)點(diǎn)為發(fā)射信號(hào)較強(qiáng)、定位準(zhǔn)確、深度測(cè)試精度高、受周?chē)噜徆芫€(xiàn)的干擾較小等，缺點(diǎn)為在裸露點(diǎn)較少的區(qū)域無(wú)法直接測(cè)量。

2.2 示蹤電磁法

該方法的探測(cè)原理為：將用于發(fā)射電磁信號(hào)的探頭或?qū)Ь€(xiàn)送入非金屬管道內(nèi)部，從而通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)或探頭發(fā)出的電磁感應(yīng)信號(hào)確定地線(xiàn)管線(xiàn)的位置。由于管線(xiàn)會(huì)受到埋深、信號(hào)衰竭等因素的影響，導(dǎo)致測(cè)量精度較低。因此，該方法具有較大的局限性，不適合廣泛應(yīng)用。

2.3 感應(yīng)測(cè)量法

該方法的探測(cè)原理為：地下金屬管線(xiàn)在磁場(chǎng)的作用下，其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而在管線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生二次磁場(chǎng)。此時(shí)，可在地面上探測(cè)到二次電磁異場(chǎng)，從而確定地下管線(xiàn)的深度和空間分布情況。該方法本身具有一定的局限性，即會(huì)受到場(chǎng)地條件等的限制，因此，其在實(shí)際工作中的使用較少。

3 采用電磁法定位管線(xiàn)的原理

目前，在我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中，金屬材料是大部分管線(xiàn)的制作材料，但仍有少量管線(xiàn)采用了非金屬材料。采用電磁法探測(cè)地下管線(xiàn)的基礎(chǔ)為金屬材料本身具有的特性。具體探測(cè)流程為：可根據(jù)相關(guān)設(shè)備探測(cè)到的固定頻率的交變感應(yīng)電流得出地下管線(xiàn)的位置及分布情況。

4 管線(xiàn)探測(cè)儀的定位方法及其探測(cè)誤差

4.1 極小值法

采用該方法可測(cè)量電磁場(chǎng)垂直方向的分量。采用管線(xiàn)探測(cè)儀探測(cè)時(shí)，根據(jù)相關(guān)的基本原理，垂直分量在管線(xiàn)的正上方一般為0，即極小值點(diǎn)。通過(guò)探測(cè)得到的極小值，可得到管線(xiàn)的具體分布情況。由于垂直分量會(huì)受到附近導(dǎo)線(xiàn)異常干擾或垂直地面干擾，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，極小值法常與其他方法配合使用，從而提升探測(cè)效果。

4.2 直讀法

在實(shí)際探測(cè)過(guò)程中，直讀法主要用于管線(xiàn)定深探測(cè)工作。該方法的具體原理為：基于固定管線(xiàn)儀的測(cè)量結(jié)果和相鄰線(xiàn)圈電磁場(chǎng)的梯度分布情況，并在接收機(jī)中設(shè)置相應(yīng)的按鈕后，通過(guò)指針表頭可直接讀出地下管線(xiàn)的位置。該方法的操作簡(jiǎn)單，測(cè)量之前需要測(cè)試修正系數(shù)，從而提高深度校正的精度。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和地下探測(cè)技術(shù)的逐步完善，城市三維地下管線(xiàn)的定位和埋深技術(shù)得到了快速發(fā)展。在城市管線(xiàn)的定位探測(cè)工作中，常遇到較為復(fù)雜的管線(xiàn)排布等情況。因此，在城市地下管線(xiàn)的探測(cè)過(guò)程中，應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的儀器設(shè)備和科學(xué)、有效的測(cè)量方法，并有效結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的具體方式，這對(duì)城市三維地下管線(xiàn)定位和埋深探測(cè)精確度的提升有較大的意義。

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〔編輯：張思楠〕