復雜條件下的城市地下管線探測技術研究

高 聰

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

經濟的快速發展，城市化腳步速度的加快，促使城市開展大規模建設。地下管線建設作為城市建設的重要組成部分，對城市地下管線進行合理的布局，不僅可以為居民的生活環境提供保障，提高居民幸福指數，還能推動城市的快速發展，因此對城市地下管線探測技術進行深入研究是十分有必要的。要想詳細了解地下管線的布局，可以使用復雜條件下的城市管線探測技術，進而明確各項地下管線的位置和深度，為后期管線維護工作提供有力的幫助。

1 地下管線探測工作原理

地下管線探測儀是運用電磁信號對地下金屬管道的位置、深度以及故障點進行詳細勘查。地下管線探測工作的原理是通過發射機產生電磁波，利用不同的發射方式將信號傳送到需要被探測的金屬管線上，金屬管線接收到信號之后，其表面會產生電流，電流沿著金屬管線傳播。在這個傳播過程中金屬管線會向地面放射電磁波，當地下管線探測儀器收到地面探測信號時，會在地下金屬管線正上方的地面收到電磁波信號，然后對接收的信號進行分析，進而明確地下金屬管線的位置和方向[1]。現階段，隨著城市建設項目數量的不斷增多，地下管線越來越復雜。為詳細了解地下管線的情況，必須進行地下管線探測工作，加強地下管線探測技術就尤為重要。

在人們所居住城市的地下，有著復雜的管線鋪設情況，其工作情況也各不相同，最常見的管線有綠化供水管線、生活供水管線、消防供水管線等。其中排水管線包含居民的日常排水管線、雨水污排水管線等，燃氣管線包括石油、煤氣等輸氣管線。另外，在城市的地下還存在通信管線，包含居民通信管線、軍事特殊管線等。為準確探測地下管線，需要使用地下管線探測技術對管線進行精準定位，進而明確地下管線的位置[2]。

2 開展地下管線探測技術工作的重要性

通常情況下，一個城市的地下管線分布情況在一定程度上可以反映該城市的發展水平。如果想要加快城市建設，則需要詳細了解城市地下管線的分布情況。在我國諸多城市建設的初期階段，由于缺少考慮，并未對地下管線進行合理的規劃，管線資料相對較少，無法詳細了解地下管線的實際情況，一定程度上會對城市的建設發展造成影響。而如果想要得到較為完善的地下管線信息，則需要對地下管線進行探測。因此，加大地下管線探測技術的研究至關重要，尤其是在復雜條件下的管線探測技術[3]。對復雜條件下的管線探測技術進行深入研究，能夠精準找出地下管線位置，為城市的建設提供幫助，推動城市的長久發展。

3 復雜條件下管線探測技術的運用

3.1 電探測法

地下管線電探測法有兩種使用方式：（1）采用直流電探測法開展地下物理探測。在實際探測過程中，可以使用兩個供電電極進行直流電供電，并且需要在地下形成一個供電循環，進而保障電流的穩定向，精準判斷地下金屬管線的位置。如果想要使用這種方法，則需要詳細了解地下管線和周圍介質存在的差異，即依據電流在高阻體和低阻體分布的不同，對地下管線進行探測。其通常在低阻體中的效果較為明顯。（2）采用交流電探測法開展地下物理探測。通過交流電在磁場的變化過程中產生的導電性和磁性的變化，即在探測過程中交流電形成的磁場，對地下管線進行探測，從而保障地下探測數據的精準性。采用交流電探測法可以詳細了解地下介質存在的差異性，并可以對差異性進行分析，進而找出差異性存在的來源。總之，電探測法具有探測深度大的特點，是地下管線探測技術最為常用的一種方式。

3.2 瞬變電磁法

一般情況下，瞬變電磁法主要應用在雨水、污水、自來水管道的探測中，就是向地下發射脈沖電磁場，使底層介質產生二次電磁場，然后使用線圈接收信號，并對其進行詳細的分析，從而為地下管線的探測提供數據支持。采用瞬變電磁法探測和探地雷達方法較為相似，即金屬管道或者管道中的電物質反應都為低電阻，而周圍介質都是高阻體，可以準確地判斷地下管線的實際位置和深度[4]。瞬變電磁法具有反應靈敏的特點，不僅可以對含水的管線進行判斷，而且對其他類型的管線探測也有十分良好的效果。

3.3 電磁感應法

一般情況下，導電金屬周圍都會存在磁場，因此可以對這些磁場進行收集，然后判斷地下管線的位置和埋設深度。電磁感應法具有方便、快捷等優點，采用電磁感應法可以對線纜類和金屬類的地下管線進行探測[5]。為準確地找出地下管線的位置和埋設深度，使電磁感應法能夠充分發揮自身作用，需要將管線中的電流使用人工激發方法，同時還需要對管線的類型進行詳細的了解，進而采用具有針對性的人工激發方式。人工激發方式有磁偶感應法、夾鉗法和直連法。其中，磁偶感應法應用在無管線露出或者間距點過長的金屬管線中，主要是利用發射機線圈感應地下管線產生的電流，然后接受管線感應電流的磁場，進而對地下管線進行判斷；夾鉗法應用在線纜類和小直徑的金屬管線中，就是利用夾鉗在地下管線中進行電磁場的直接耦合，進而使得地下管線產生感應電流，從而形成磁場，再通過對磁場的確定，找出地下管線的位置；直連法就是對地下管線露出的金屬管，通過導線直接連接管線和管線儀的發射機，進而明確地下管線的位置[6]。人工激發三種不同方式所測結果對比情況見表1。

表1 人工激發三種不同方式所測結果對比

3.4 探地雷達電磁波法

一般情況下，探地雷達電磁波法會作為管線探測的輔助方法，適合應用在非金屬地下管線的探測工作中對管線的布局進行探測。實際上就是通過探地雷達發射天線發射電磁波，然后接收天線對管線所反射的電磁波進行接收，對電磁波進行分析進而得出管線位置和深度（見圖1）。該方法主要應用在非金屬管線探測中，最大的缺點是工作效率得不到保障。

圖1 探地雷達電磁波法原理圖

3.5 遏制干擾的常用方法

在復雜條件下，各種管線電磁波信號互相干擾，很容易影響探測工作的開展。對于電磁感應法而言，需要對干擾的根源和類型進行分析，分析根源是來自地面還是地下，類型是發射機產生的干擾還是高導體產生的二次信號[7]。只有找出干擾的根源和類型，才可以做好遏制干擾工作。通常情況下，直接法是提升信噪比的最優探測方法。在主動源感應下，可以使用適合的激頻率和感應位置減少一次場的干擾，使用偏離感應法使得管線的感應信號有所減少[8-9]。

4 結束語

綜上，在復雜條件下，應根據管線的不同采用不同的探測方法。直接法和夾鉗法可靠性和工作效率高，因此盡可能使用這兩種方法。在實際的探測過程中，需要根據實際管線的位置和走向，確定埋設深度，然后采用具有針對性的方法遏制干擾，進而可以保障探測數據的精確度。在地質較為復雜的條件下，應開展開挖工作，進而保障探測工作的順利開展。另外，還需要根據我國城市地下管線探測情況，引進先進的技術，推動我國地下管線探測工作水平的提升。