淺析物探技術在管線探測中的應用

王慧敏 張亮亮

摘要：城市地下管線日益復雜，探明管線難度巨大，物探技術可以在管線探測中發揮重要作用。根據物探應用條件，對不同類型管線物探方法進行分析，進而提高管線探測精準度。

關鍵詞：物探技術;管線探測;方法;精準度

1.引言

當前城市地下管網復雜，電力、通訊、燃氣、廣播電視、熱力、雨水、污水、自來水等管道縱橫交錯，且管線的類別、材料、施工方式等也不斷更新變化，管線探測工作難度越來越大，運用地球物理原理和相應儀器設備，根據地下管線的類型及其地球物理探查條件，對不同類型管線采用相應的物探方法，進而探明地下管線信息。

2.管線探測原理和方法

城市地下管線探測主要是根據任務要求、探測對象和探測區域的地球物理條件，通過方法試驗來選擇確定。常用物探技術方法主要有：直流電法、地震波法、頻率域電磁法、電磁感應法、探地雷達法、紅外輻射法等。其中頻率域電磁法和電磁波（探地雷達）法是主要技術方法。在探測金屬管線和非金屬管線時，不同的探測方法對管線的探測效果存在一定的差異。管線材質主要可細分為：一是以鑄鐵、鋼材、銅、鋁質組合而成的金屬類管線，這類管線主要應用于給排水、供熱、燃氣輸送及壓力雨水管線等;二是直接由陶瓷、水泥、塑料等材質組合而成的非金屬管線，部分管線埋設時加埋示蹤線，這類管線主要有重力流污水管線、燃氣管線及PVC材質給水管線、排水管線及工業非金屬用管等;三是攜帶金屬骨架的管線，包含銅鋁材質，外層大都是塑料，主要應用于電力電纜和電信通訊等。

2.1直流電法

直流電法在管線探測中主要使用高密度電阻率法和充電法，主要利用管線與周圍土體電磁學性質和電化學特性的差異來探測金屬和非金屬管道。高密度電阻率法主要用于尋找地下暗渠等管徑較大的管道。充電法是將發射機發射信號一端與金屬管線相連，另一端接地或與金屬管線的另一端相連，發射機對管線通電，再用探測儀接收機接對管線產生的電磁信號進行搜索，從而實現管線的精確定位。該方法主要適用于鑄鐵、鋼材、銅、鋁質組合而成的金屬類管線（電纜和燃氣管線除外）。

2.2地震波法

地震波法主要利用人工震源產生彈性振動在地下巖土層中傳播形成彈性波（地震波），彈性波遇到不同彈性介質的分界面時產生反射波和折射波，根據波速的差異來探測地下管線。該方法主要適用混凝土材質、塑料材質大管徑管線。

2.3電磁感應法

這種探測方法主要是通過天然的電磁場或者是人T的電磁場源來激發管線（見圖1），使地下管線產生相應的感應電磁場，可借助相關物探儀器來對其分布的特征進行探測，并以此探明管線的位置。這種方法適用于鑄鐵、鋼材、銅、鋁質組合而成的金屬類且埋深較淺的金屬管道。

2.4夾鉗法

當發射器發出交流信號時，通過管線探測儀配備的夾鉗內的磁環形成的磁場耦合到管線上，使管線產生感應電流，以此探測到目標管線。此方法操作簡單，信號不容易被干擾，對有出露點的小直徑金屬探查效果較好。該方法適用于探測電力電纜或通信管線。

2.5探地雷達法

探地雷達法的基本原理是利用管線與介質的介電性、導電性及導磁性差異，發射源發出高頻電磁波向地面下方穿透，當電磁波遇到介電系數不同的介質時會產生反射電磁波，再由接收天線接收反射回來的電磁波，獲得地下管線的雷達波圖像，進而確定管線的位置、管徑及埋深。此方法對金屬、非金屬管線均有較好的探測效果，缺點是當管徑較小且埋深較深時，信號較難分辨。圖2為廣州某道路管線探測雷達圖譜，探測平面位置X=13m，深度2m，發現3條較大的管線，結果表明，探測精度滿足要求，該方法能很好地在非金屬管線探測中應用。

2.6示蹤法

示蹤法是在探測的管道內放人示蹤探頭或導線，再用接收機在地面接收探頭或導線的電磁信號，以此確定地下非金屬管線走向和埋深。此方法主要應用于有外露口的非金屬管線如地下暗渠、堿管、塑料管線及管溝等。

2.7紅外輻射測溫法

溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉換成電信號后，得到與物體表面熱分布相應的熱像圖。探測設備主要為紅外輻射溫度計及紅外掃描儀。此方法常用于熱力及自來水泄露檢測。

2.8井下管線攝影測量儀（管道機器人）

地下管線如果埋深過深，一般儀器很難探測。在井下通風條件較差、空間狹小等探測條件較差的管道人員進入探測時可能會受到管道內有毒有害氣體或液體損傷，對于這類管線，可以運用管道機器人對管線進行拍攝和測量，對管道的方向、規格、埋深、材質、分支和泄露點等進行實時成像并發回地面。此方法可以保證人員安全，高效、全方位進行管線探測。

3.管線探測的難點

對兩條或多條并行管線、垂直管線及縱橫交錯管線探測時，由于相鄰管線信號重疊，相互干擾，從而造成探測誤差。如能找到出露點、檢修井，金屬管線可使用充電法、夾鉗法和感應法;非金屬管線使用探地雷達法進行探測;積極收集相關資料并咨詢相應權屬部門，也應注意收集資料的可靠性，必要時可部分現場開挖及釬探來探明地下管線。

4.管線探測技術及儀器

目前管線探測技術已經比較成熟，儀器設備也相對先進。隨著科技的不斷進步，物探技術也將會逐步提高精度和靈敏度;隨著材料和加工工藝的進步，物探儀器設備也會在精度和分辨能力等方面得到很大的改善。相信不久的將來，物探和其他學科互相滲透與結合，不斷完善和發展，物探技術和設備將實現高分辨率、多參數探測管線的目標，管線成果也會更加翔實可靠。

5.結論

綜上所述，城市地下管線敷設具有隱蔽性，而且不同場地的管線材料、施工工藝及場地地球物理條件等也千差萬別。所以，技術人員需要根據現場情況綜合分析，采用合適的物探方法來提高管線探測效率。

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