城市地下管線探測方法研究

吳紅旭

摘要：伴隨我國城市化進程不斷加快、城鎮建設水平穩步提升，復雜多樣的現代化都市建設對城市地下管線施工工藝要求提出巨大挑戰。地下管線探測是保障城市規劃與建設設計完善性的重要前提，也是促進地下管線施工工藝進步的關鍵因素。本文旨在全面闡述管線探測作業流程，詳細分析各類典型地下管線探測方式的理論依據。

關鍵詞：城市;地下管線;探測;方法研究

地下管線是城市建設中重要的基建設施，按照管線功能可分為通信管道、電力管道、排水管道、燃氣管道、工業管道與熱力管道等。由于管道埋設與使用年限較長，一部分地下管線歷史資料缺失。相應管理單位無法提供詳實管線埋設圖紙，致使有關建設項目在后續施工中產生誤傷地下管線事故。因此，地下管線探測工作對保障工程正常行進、城市管線正常運轉具有重要意義。

一、城市地下管線探測要求

按照建設工程行業規定與實際需求，除工程特別要求外，一般均需要對建設項目施工范圍內全部地下管線開展探測工作。地下管線探測主要由兩部分構成：地下管線測量與管線探查。地下管線點探查可以運用實地勘察與儀器檢測結合使用策略，提升地下管線探查效率;將勘察結果獲得的地下管線特征點位置與埋深，標注于相應地表位置。根據地表位置標注測量對應坐標，記錄有關重要數據，如管道種類、管徑、埋深等，依據探查結果繪制管線平面及截面圖。

二、前期地下管線探測準備工作

（一）資料收集

在正式開展探測工作前，需要著手充分準備探測地區相關資料，保證地下管線探測效率與質量，令探測工作具有針對性，避免遺漏管線降低探測工作質量。應收集的資料主要包括：探查地形圖、管線跟測資料、管線普查資料以及權屬單位資料等[1]。

（二）現場踏勘

開展現場踏勘工作的主要目的是為明確探測范圍，明確探測地點實際管線分布情況。重點檢查實際踏勘地點是否存有管線指示標志與新增設的工作井;重視穿越河道上方是否存在明顯管線，依據探查地點實際情況，有的放矢選擇最佳探測技術。

（三）管線探測方法選擇

根據探測管線前期實際準備工作結果，依照地下管線材質與埋設方式，地下管線探測常用方法有以下三類共七種：

1、常規探測技術

常規探測技術主要包括電磁感應法、直接量取法和示蹤法。電磁感應法使用設備為管線探測儀，主要應用范圍為：淺埋的金屬管線、具有金屬骨架的電纜、光纜，如給水、電力、燃氣、通信等管道。直接量取法使用設備主要為L型量桿，該種技術的應用范圍為可開井的排水管道，例如：雨水、污水和合流管道等。示蹤法使用探測設備為導向儀，主要應用于具有空腔、探測設備能夠進入內部的管線，并且無干擾屏蔽，例如電信、電力等非開挖管線。

2、精細探測技術

精細探測技術主要包括井中磁梯度、軌跡法與電磁波法。井中磁梯度使用儀器設備為磁梯度儀，主要應用于探測深埋的金屬管線，具有鉆孔條件，如給水管道與燃氣管道等。軌跡法使用儀器為管線陀螺儀，常應用于有空腔、儀器可深入內部的管線探測，如管徑為100至150毫米的任意材質地下管線。電磁波法采用儀器為地質雷達，常用于大管徑非金屬管線探測，如難以開井的排水管線等。

3、開挖調查

開挖調查主要技術較為單一，僅包含機械法。應用范圍為部分根據探測前期管線資料，開挖地面直接探查、驗證管線。

三、詳述電磁感應法與相應技術手段

（一）電磁感應法理論依據

電磁感應法是基于金屬管線與周圍土質導電差異理論，利用磁生電、電生磁相互作用原理。憑借對探測管線地表面上方施加交變電磁場，令探測目標存在電流通過管線。經過電流會在探測管線周圍產生交變電磁場，探測人員只需在地面追蹤二次磁場，就能夠準確探測管線[2]。

（二）電磁感應法探測儀器構成

電磁感應法主要使用儀器為管線探測儀，利用電磁感應原理，由發射機、接收機、接地棒和夾鉗組成。具有便攜、造價成本低廉、使用效率高、探測精準度高等優勢，常用于探測金屬淺埋管線位置。

（三）探查管線主要方式

電磁感應法最重要的技術為激發技術，可以在開展探查管線工作中，對待測管線激發最大電流信號，同時強有力壓制干擾信號，進而成功追蹤目標管線位置。目前，我國城市地下常用激發技術有感應法、直接法和耦合法。直接法的作業條件需要滿足管線金屬端露頭、接收機能夠接地。使用直接法作業要點應盡量減少接地電阻，常應用于自來水與燃氣管道探測。運用耦合法作業的必要條件是探測管道或線纜管徑小于100毫米，實際使用要點需要保證夾鉗可以完全閉合，常運用于通信與電力管線探測。感應法適用于實地盲測金屬管線，使用要點需要反復調整位置進行驗證，常應用于隱蔽管線探測。下圖是直接法、耦合法與感應法施工布置示意圖：

四、詳述井中梯度法與相應技術手段

（一）井中梯度法理論依據

均勻土層與含有鐵磁性物質的土層，電磁場的磁場強度具有明顯差異。均土層的電磁場強度呈現均勻場，而含有鐵磁性物質土層會產生較強感應磁場，對埋設的金屬管線形成的磁場梯度造成明顯差異。通過在待測管線周圍鉆孔，并在鉆孔內放置相關儀器探測孔內不同探測深度的磁梯度變化，繼而準確定位管線位置，求取管線實際埋設深度。根據下圖所示，匯總多個鉆孔內磁梯度值，按照孔位分布距離排布，能夠明顯發現磁梯度變化強度，隨儀器靠近金屬管道距離變化。越靠近金屬管道，磁梯度值變化越劇烈，因此可以憑借這一變化趨勢判斷管線中心是磁異常位置[3]。下圖為井中磁梯度示意圖：

（二）井中梯度法儀器介紹

磁梯度儀主要是由儀器主機和探測桿構成，使用電纜連接。連接電纜標有距離刻度，探測桿兩端均裝有兩個磁場敏感元件。使用時，需要將磁梯度儀探測桿裝入鉆孔中，采集每個深度位置的磁梯度值變化，以此判斷地下金屬管線的準確位置。

結語

城市地下管線分布錯綜復雜，實際開展地下管線探測工作時，應秉持從“已知到未知”、由簡到繁、實事求是的探測原則，依據探測工作實際情況，選擇合理的探測方法，做好地下管線探測驗證工作。受當下地下管線探測技術發展限制，尚無法清查探測區域內全部地下管線。日常管線探測工作，需要重視工作開展前期資料收集和后期現場交底工作質量。管線探測報告應保證完整性、周密性，針對勘測期間的疑難管線重點闡述說明，便于后期施工團隊查閱使用。

參考文獻：

[1]郭雁軍，蔡毓劍，吉咸偉.城市地下管線探測方法研究[J].電力勘測設計，2020（S2）：135-140.

[2]杜良，王勇.淺談城市地下管線探測中的地球物理勘探方法[J].中國建設信息化，2018（24）：74-75.

[3]曹俊彥.淺談城市地下管線常用的探測方法[J].江西測繪，2018（03）：11-13+20.

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