綜合物探方法在地下管線成圖后二次驗證的必要性分析

劉濟南

（山東省地質測繪院，山東 濟南 250002）

目前，國內城市地下管線大多數屬于隱蔽工程，工程竣工后地下管線的數據資料就無法再通過直接量測的方式獲得，必須借助專業的儀器設備，才能探查管線的位置、走向和埋深等屬性信息。地下管線種類繁多、管材和管徑各異，不同種類、管徑、材質和敷設方式的地下管線都會影響探測方法的選擇，單一的物探探測方法不但要滿足必要的施測條件，同時存在一些無法消除的缺憾。合理的運用多種探測方法相結合的探測方式能一定程度上消除這一弊端。本文通過實例，利用綜合物探方法對地下管線成圖后管線交差、重合等可能存在問題的位置進行二次探測，對比分析不同探測方式的數據成果，開挖驗證，分析數據誤差原因，最后得出結論。

1 地下管線探測的特點

1.1 地下管線的種類多

地下管線按功能分為八大類：供水管道、排水管道、燃氣管道、熱力管道、電力電纜、通信電纜、廣播電視、工業管道及其附屬設施。各大類管線按照傳輸介質和具體用途的不同又分為若干小類。

1.2 地下管線的未知性

城市地下管線的管理體制和權屬復雜，涉及職能部門、行業部門和權屬單位，各自為政、多頭管理的問題嚴重。地下管線工程竣工測量不規范，竣工檔案資料的收集、管理缺乏有效手段，使得可供查詢的地下管線資料不完整、不準確。地下管線探測工作前，收集既完整又準確的管線資料比較困難。

1.3 地下管線的復雜性

地下空間資源有限，地下管線建設缺乏統一的設計和規劃，施工單位不規范施工、管線拉鏈施工、改線施工后原有管線不做處理等現狀時有發生，這些現狀使得地下管線的敷設變得復雜，雜亂無章的管線排列方式加大了探測的難度。

2 常用管線探測方法綜述

采用物探方法探測地下管線的原理是地下管線與周圍介質存在的物性差異。通過測量分析目標物及周圍介質的導電、導磁、密度、介電常數等物理特性，來確定地下管線的空間參數和屬性信息。

地下管線探測方法的選擇主要有三個因素決定：①地下管線的材質：由于管線的材質不同表現的物性差異也不相同，所以地下管線的材質是決定探測方法的最主要因素。按照材質和物性可以把地下管線分類分為兩個類，一類是有導電特性的金屬管道、電纜。主要包括：鑄鐵管、鋼管、銅管、鋁等，另一類是以不具有導電性的材料為代表的非金屬管道，包括混凝土、塑料等。②地下管線的管徑：一般情況下，被探測物體大小、被探測物體的厚度、被探測物體激發面的面積等因素直接影響到物性的差異和信號的強弱。地下管線種類繁多，為滿足不同用途需要采用了多種管徑。③管線的敷設方式，管線的敷設方式不同在一定程度上決定了管線的埋深，探測不同埋深的目標物需要采用不同的探測方式和儀器設備。

表1 部分介質的物性表

地下管線探測常用的方法主要有電磁法(頻率域)、電磁波法（探地雷達）、地震波法（淺層地震）和高密度電法等。①電磁法(頻率域)電磁法是根據金屬管線與周圍介質存在明顯的導電率、導磁率、介電常數等物性差異為前提，通過電磁感應原理來觀測和分析被測目標與介質間的電磁場分布規律，從而達到確定地下金屬管線空間屬性的目的。電磁法(頻率域)具有精度高、抗干擾能力強、成本低、效率高等優點，是目前地下金屬管線探測最常用的探測方法。②電磁波法（探地雷達）探地雷達是通過發射天線對地下定向發射高頻率的電磁波，當高頻電磁波在地下傳播過程中遇到與周圍介質有明顯不同的電磁性物理特性的目標物時，有一部分電磁波會重新反射回地面，被地質雷達接收天線接收。通過研究電磁波的波形、振幅強度和時間的變化特征，從而確定地下目標物的空間位置、結構和埋深等屬性特征。③地震波法（淺層地震）地震波法是利用地震波的折射原理，對淺層具有波速差異的地層或構造進行探測的一種地震勘探方法。在實際應用中，尤其注意周圍人員、車輛等環境因素產生的干擾波影響。④高密度電法，在實際管線探測應用中，遇到硬化地面時傳統電極無法打入地面時，則需要對電極和地面的耦合進行特殊處理。

3 綜合物探方法探測管線實例

圖1 地下管線平面圖

實例1：圖1為某小區綜合管線探測后的平面效果圖，從圖可以看到，東西向有5條管線密集排列，從北到南依次為給水管線、熱力1管線、電力管線、熱力2管線、通信管線，其中給水管道與熱力管道1在驗證點1處有交叉重疊現象，熱力管線2與電力管線在驗證點2處有交叉現象。由于5條管線全部為金屬材質，探測時分別選用直徑法和夾鉗法測得各條管線位置和埋深。各條管線的具體參數為：給水管道是鑄鐵材質，管徑100mm，驗證點1處的埋深為1.60m。熱力管線1材質為鋼，管徑300mm，在驗證點1處的埋深為1.32m。熱力管線2材質為鋼，管徑300mm，在驗證點2的埋深為1.30m。電力管線材質為銅，管徑為400X300的管塊，預留20孔，已用10孔，埋深0.72m。根據5管線的材質、管徑、埋深等因素，采用探地雷達法對兩個驗證點重新探測，對驗證點1熱力管線位置偏差0.03m，給水管線位置偏差為0.13m，實際位置應向北移0.13m。驗證點2位置電力管線位置偏差0.02m，熱力管線2位置偏差0.04m。再次采用淺層地震法對驗證點1處的管線進行驗證最后開挖驗證兩次探測結果，探地雷達數據相對準確誤差小。分析原因：給水管線與熱力1管線交叉處誤差為電磁法探測時相鄰管線干擾所致。

實例2：圖2位于某小區東側圍墻內，此處南北走向的管線是小區管線并入市政管網的主干線，管線密集、重疊、交叉排列等現象嚴重，管線異常復雜。收集到的資料不全，且大部分為示意圖，無法表示相鄰管線的位置關系。第一次探測時，沒有考慮的管線的相互干擾因素，沒有采取必要的方法壓制干擾管線。當整個探測區的管線探測完成后生成平面圖，發現此處管線異常復雜，為進一步提高精度，采用多種物探探測方法相結合的方式重新探測驗證點處管線。探測結果為：電力管線位置偏差0.02m，深度偏差0.02m。通信管線位置偏差0.05m，深度偏差0.04m。熱力1管線位置偏差0.01m，深度偏差0.02m。熱力2管線位置偏差0.03，深度偏差0.03m。雨水管線位置偏差0.04m，深度偏差0.04m。給水1管線位置偏差0.02m，深度偏差0.15m。污水管線位置偏差0.05m，深度偏差0.05m。給水2管線位置偏差0.02m，深度偏差0.02m。監控管線位置偏差0.01m，深度偏差0.01m。電信光纖管線是架空敷設，無偏差。從探測結果可以看出，通信管線、熱力2管線、雨水管線、污水管線偏差較大。分析管線偏差原因：①通信管線的材質是光纖，套管管徑100mm，埋深0.85m，第一次探測是采用夾鉗法激發探測，在驗證點處沒有考慮金屬管線重疊干擾，導致數據偏差較大。②熱力2管線的材質是鋼，管徑100mm，埋深0.65m，第一次探測采用直接法激發探測，沒有考慮到相鄰管線的干擾，這種排列方式的管線，采用傾斜壓線法能壓制干擾管線，提高數據精度。③雨水管線和污水管線位置偏差大的原因是：排水管線探測的主要方式是開井量測，由于主管線窨井的距離大、長度過長和施工不規范等因素會引起位置和埋深偏差，提高排水管線探測精度，不應簡單的開井量測，應與物探探測的方式相結合，提高數據精度。

圖2 地下管線平面圖

4 結語

相對收集的地下管線資料而言，管線探測數據生成的平面圖更加準確和可靠，數據成果提交前內業查圖時，面對管線重疊、壓占、無序交叉等容易出現問題的位置，不能只是簡單的拖拽了事。圈定可疑位置，重新探測，才是管線探測工作認真負責的正確方式。

（1）地下管線探查前，應在探查區已知管線上或是采用探測后開挖驗證的方式進行方法和參數試驗，對比分析數據成果的有效性和精度，確定采用的物探探測方法和相應參數的可行性。由于不同類型和不同地區的地下管線表現出的物性并不相同，應分別進行試驗。

（2）地下管線敷設復雜區域最容易引起數據偏差，在地下管線探測過程中應重點關注。多種物探探測方法相結合在一定程度上減小數據偏差，提高了數據精度。因此，在成果資料提交前，對管線復雜區域進行二次驗證是提高探測精度的一種有效方式。