不同地下管線探測方法在實例中的應用

郭小童

海南有色工程勘察設計院 海南海口 570000

當前地下管網系統錯綜復雜、種類繁多、材質及埋設方式各異，加上管線數據庫數據不全和施工不規范等因素，都給地下管線探測工作增加了諸多麻煩和挑戰。當下，各部門對地下管線探測的技術要求不斷增多，如何在現有探測設備和探測方法的基礎上，結合實地條件，提高地下管線探測效率和探測精度，正是本文的出發點。

1 探測區域概況

項目地點位于陵水縣椰林鎮某路段，測區長1km 寬20m，內有一現狀水泥道路，長1km，寬約8m，經現場初步勘察，共有雨水、污水、給水、電力、通訊及燃氣6 種管線各1km，除去路寬，左右各6m 為路邊線至兩邊房屋滴水檐的距離，內有硬化地、草地、空地等地類，地下管線情況未知。現對該路段進行綜合整治，需探明地下管線埋深、位置、走向、材質、管徑、流向等信息[1]。

現場初步勘察情況：雨污水檢查井和雨水篦子分列道路兩側，相鄰兩檢查井之間間隔25-30m，部分檢查井因車輛長期碾壓導致變形，且存在檢查井井蓋標識與實際用途不符的情況；通訊管線中，移動、聯通、電信檢查井交錯并行，且中間參雜弱電管線，雜亂無章，同樣存在檢查井井蓋標識與實際用途不符的情況，道路邊線往外2m 處，每隔50m 設有一個戰備光纜標，未發現有檢查井；道路右側有一電力井溝，每隔30m 左右鋪設3 個20cm 厚的水泥蓋板，據電網公司工作人員介紹，是一條35kV 的高壓管線；道路左側有燃氣管道地標，僅發現一個檢查井；給水檢查井在1km 路線中僅分布有6 個，要探明走向及埋深情況，難度很大。

2 探測方法與應用

2.1 雨污水管線

雨污水管線探測多屬于明顯管線點的探測，位于檢查井下，開蓋后管線材質、走向、流向等信息一目了然，無需用到管線探測儀，檢查井距離分布均勻，方向明確，也無需用到地質雷達，只需結合帶標尺的花桿、鋼尺或測距儀測量管底內徑埋深及管徑，并探明其分支情況，是雨水管線的，要探明與雨水篦子的連接情況（個別測區存在雨污合流的情況，故不能單純的通過雨水篦子和井蓋標識來判斷雨污管線），同樣要測量管徑和埋深。在該測區，污水管線的分支由各個居民樓接出，屬于隱蔽管線點，其連接的方位角度不易查明，但應盡量判斷準確。

雨污水管線的探測，開蓋工具的選擇是重點，如該測區中因車輛長期碾壓導致變形的井蓋，使用鉤子、鋤頭等常規工具無法奏效，可以采用千斤頂與鐵棍做杠桿配合大榔頭敲擊的方法，或是購買網紅神器井蓋起拔器、甚至可能還需要用上較大一些的工具，如輕便型井蓋液壓開蓋器。開蓋工具各有千秋，應結合周邊環境優選，這里不一一贅述[2]。

2.2 電力管線

電力管線分高壓和低壓，材質為銅或鋼芯鋁絞線，可采用最常規的電磁法探測。該測區管線探測使用的是美國里奇地下管線探測儀（RIDGID），其主要原理是采用電磁法探測地下管線，即利用管線內部產生的電流在周邊空間產生頻率一致的交變類電磁場，然后通過管線探測儀對電磁場進行觀測。電磁法根據工作方式不同，分為被動源法和主動源法，簡單來說，就是是否使用發射器主動為目標管線通電通磁從而產生電磁場的區別。因電力管線會自動在其內部系統中產生電流，所以探測高壓管線應采用最直接簡單的被動源法，即無需借助發射器，直接使用探測儀（接收機）進行探測，根據擬探管線與其埋設環境的電性差異越大則探測效果越好的特性，在高壓管線探測時，接收信號更為穩定強烈，特別是沒有通訊或其他電力管線干擾的情況下。

由于低壓管線信號較弱，又與通訊管線并行，干擾較大（如圖1 所示，接收到的信號偏離箭頭指向較大），需采用主動源法中的夾鉗法，將特制的環形夾鉗套在目標金屬管線上，夾鉗另一端連通發射器（如圖2 所示），開啟發射器，將發射器頻率和探測儀頻率調成一致，里奇探測儀提供1Hz、8Hz、33Hz、128Hz 等多種頻率，因周邊環境和電力不同使用功能等因素，需調整頻率直至探測信號穩定清晰，經多次實地驗證，33Hz 為普遍適用頻率。其工作原理是通過夾鉗產生的諧變磁場直接耦合到目標管線上，使其產生感應電流，然后用探測儀接收目標管線感應電流所產生的感應磁場[3]。在實地操作中，為避免信號干擾或減弱影響探測精度，探測儀宜在發射器30m 半徑以外200m 半徑以內實施探測。

圖1 信號干擾示意圖

2.3 通訊管線

通訊管線材質為銅或光纖，類似電力管線，可在內部自發產生電流，均可使用被動源法。該測區通訊管線中包含移動、聯通、電信，以及沒有檢查井的戰備光纜，由于多條通訊和弱電管線參雜，信號互相干擾，加上井蓋標識有誤，使用被動源法無法準確區分移動聯通電信管線走向，這里同樣要采用夾鉗法逐條追蹤。使用夾鉗法的首要條件是有裸露可見的管線部分如檢查井，所以此法并不適用于只有地面標志的地下戰備光纜。

主動源法中的感應法，是通過發射器發射諧變電磁場，使目標金屬管線產生感應電流，進而產生電磁場的方法。此方法無需與目標管線有接觸，只需將發射器垂直放置于目標管線路線上，即相鄰地面標志的連線，放置位置應盡量準確，探測儀和發射器的距離要求同夾鉗法。

圖2 夾鉗法示意圖

圖3 直接法示意圖

2.4 給水管線

給水管線材質多為鑄鐵、PVC 或PE，該區域中，主管為鑄鐵管，支線為PVC 管。鑄鐵材料不適用被動源法，首先嘗試了感應法，但由于檢查井間距過大，發射器位置無法準確放置，加上附近通訊電力管線的干擾，導致管線的探測出現了偏差，信號跟蹤一段距離后與通訊管線交匯，但打開檢查井并無發現給水管線，根據前后埋深判斷，確定信號受到了干擾。最后采用了主動源法中的直接法，即直接給金屬管線施加電流，進而產生磁場，再利用接收機接收的方法。需將鋼釬打入附近土層至少10cm 以下，發射器放置在檢查井附近，一端夾子夾住鋼釬，另一端夾子吸附在沿著給水走向的鑄鐵上，發射器通電后即可產生電流（如圖3 所示）。此法同樣提供了多種探測頻率，需逐一調試，直至信號最佳。

PVC 管及PE 管，一種合成塑料材質，管線內部無法自動產生電流，也無法主動施加電流，故不適用電磁法。目前，針對此類非金屬管線，并沒有特別有效的探測方法，地質雷達雖然具備非金屬探測功能，但在該區域測試中，由于土層電阻率過低，發射信號到達一定深度后電磁波衰減嚴重，導致反射信號微弱無法辨別，故也不適用。該區域中PVC 管為通向居民樓的支線，大致方向能夠確定，且現狀道路與房屋之間是裸露的土層或草地，符合開挖條件。而單純的開挖法耗時高，效率低。采用開挖和釬探相結合的方法，效率相對高很多。先對地表以下30cm 的土層進行開挖，此區域開挖相對容易，然后視具體情況決定是否繼續開挖，當管線走向判斷沒有足夠把握時，應加大開挖面，便于后面釬探工作開展。如開挖進度明顯下降，則轉為釬探，即將一根鋼釬偏細的一端緩慢打入土層，底端不能太過尖銳，否則容易鑿穿造成泄露。通過打入過程中感受手部的震動來判斷鋼釬是否觸及管線外部，如到達參考深度還無法感知，則更換點位繼續試探，直至找到為止。

2.5 燃氣管線

燃氣管線材質為鋼管及復合材料，該區域中材質為鋼管，管徑30cm，由于易燃易爆的體質，禁止使用直接法探測，受管徑大小限制，夾鉗法也無法使用，而直接使用被動法易受附近管線干擾，一般采用感應法較為穩妥。如果是復合材料，且未在管底安置金屬示蹤線，又是在硬化面下，則只能采用地質雷達法進行探測。

2.6 不明情況的管線探測

路面以外邊界以內的區域，應采用盲探的方法進行探測，盲探多使用被動源法，如有特殊要求，可結合發射器進行探測。

3 結語

地下管線探測重點無外乎探測精度的控制，探的出還要探的準，這就要求各個環節都要嚴謹。探測儀在開始作業前，應先對明顯管線點進行探測，將探測深度與其他方法測得的深度進行比較，對探測深度誤差進行常數改正，以提高探測精度。探測工藝方法要結合實地選擇，必要時還應逐一進行測試[4]。

綜上所述，電磁法在電力、通訊、給水及燃氣等多種管線探測中均可應用，其探測方法直接，精度穩定可靠，適用范圍廣。需要注意的是，直接法要求探測目標附近有裸露地表，方可形成回路產生電流；夾鉗法受環形夾鉗半徑限制，一般要求目標管線管徑不超過15cm，但大部分情況下適用，只需注意避開探測儀與發射器相互干擾的區域；感應法簡單適用，缺點是信號弱且精度低。地質雷達雖然是目前非金屬管線行之有效的探測方法，但成本昂貴，且易受土層及周邊環境影響，性價比不高。開挖和釬探技術水平較低，僅適用于后期精度驗證，不建議推廣[5]。