地下管線測量技術及質量控制分析

摘 要：地下管線的測量工作關系到城市正常的運營和維護，有效地提高測量工作的效率以及質量，能夠為城市的建設以及人們日常生活的開展提供安全保障?；诖?，探究地下管線探測技術中常用的4種技術方法，其中包括：電磁法、地質雷達法、直接法以及感應法，介紹每種方法的使用場景、基本原理以及優缺點，總結地下管線測量經常出現的問題，并提出了相應的質量控制對策，以期能更好地發揮地下管線為城市建設服務的作用。

關鍵詞：地下管線測量；技術分析；質量控制

中圖分類號：TU279" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）09-0089-03

1 地下管線測量技術概述

地下管線作為城市的地下基礎建筑建設部分，主要是指埋設在地下的電纜以及一些主要的管線，地下管線主要包括生活給水、排水以及燃氣、熱力以及電力、信息管線等。地下管線測量是指將地下埋設的生活管線、基建設備管線及其附屬設施，在進行新建、擴建及改建前的勘測、校驗工作。

地下管線測量工作具有重要的價值和意義[1]。要保證地下管線能夠正常的運營或者維護下去，需對相關的測量工作加強其測量質量控制等。有效地提高測量工作的效率以及質量，能夠讓地下管線測量在實際的運用中發揮良好的作用，為城市的建設以及人們日常生活的開展提供安全保障。本文主要通過對地下觀測探測技術進行分析并對其質量控制進行研究，以更合理的方法進行地下管線的測量工作，繼而推進城市中地下管線測量技術的進步以及城市基礎建設的發展[2]。

2 地下管線探測技術分析

2.1 電磁法

電磁法探測地下管線是最主要的方法，其基本原理是利用電流之間的連通來達到探測的目的，主要是將經過發射機發射出的電流讓其經過管線，在接地點流入大地，再通過管線之間的連接使得電流返回到發射機中。這樣的操作會使得管線中的電流產生電磁場的輻射，接收機繼而通過接收到相應的磁場來對管線進行探測。

根據電磁感應的基本原理觀測，并對電磁場的時空分布規律進行探究，能夠準確測量得到金屬管線或解決其他地質問題。電磁法可分為頻率域電磁法和時空域電磁法。前者利用多個頻率的諧變電磁場，后者利用不同形式的周期性脈沖電磁場。目前頻域電磁法主要用于地下管線的探測。

頻域電磁法的基本原理[3-5]是利用各種地下金屬管線，包括各種電纜和周圍的環境所形成的各種介質之間的物理性的差異來進行工作。這種物理性的差異包括導電率、導磁率和各種介電常數方面存在顯著差異，可為使用電磁方法測量地下管線提供良好的條件。根據物理學中的電磁學知識可以知道，在無限長載流導體周圍存在磁場，并且在一定的空間內可以探測到這種磁場?；诖嗽?，在實際的應用中將地下管線利用物理的方法使其帶上電流，并在探測過程中將其想象為一根無限長載流導線，使用該方法就可以間接地測定地下管線的具體狀態。

而地下管線中具體位置的測定方法是在此基礎上加以延伸，在探測在工作過程中，通過發射特定的發射裝置，對金屬管道或者是電纜施加一次交變場源。在此過程中，會產生感應電流，使其周圍產生二次磁場。之后通過接收裝置在地面上測定具體的二次磁場及其空間分布，并根據磁場的分布特征，獲得地下管線的位置是在水平方向還是垂直方向[6]。

2.2 地質雷達法

地質雷達法是目前分辨率最高的地下管線測量方法，它已被廣泛用于管線測量和特定場地勘測，并且取得了良好的測量效果。近年來，地質雷達探測技術也被應用到隧道超前地質的預報工作中，其能夠在地下進行觀測時觀察前面地層物質的變化。地層物質的變化，對于斷裂帶，特別是含水帶和破碎帶等特殊斷裂帶，地質雷達法都有較高的識別能力，有利用測量工作的開展。如果管線在富含地層以及溶洞的發育地帶，地質雷達探測法則是很有效的一種測量方法[7]。隱蔽管線點探查精度要求如表1所示。

地質雷達法進行地下管線探測的基本原理如下：由于地下介質的電學性質存在不同的差異。探測雷達通過一根天線發射高頻電磁波，而另一根天線接收地下介質反射的電磁波，并對收集到的信號進行分析和解釋。探測雷達的技術定位為確定地下介質的具體分布的高頻電磁技術。

具體工作過程如下：地面天線向地下天線發射高頻電磁脈沖。當其穿過地面時，會遇到具有不同介電常數的介質，這些介質也具有不同的電學性質。在電磁傳播的過程中，一些電磁波會發生折射并繼續通過界面傳播，而另一部分電磁波會被反射到地面，被天線接收，并被主機記錄。

這一過程將持續進行，當在更深的管道中測量時，電磁波也會經歷反射和折射，直到電磁波被完全被吸收。假設反射波從發射天線到被接收天線的時間為t，當計算地下介質的波速時，可以通過測量的精確值t值折半乘以波速，求得目標體的位置或埋深。同時結合各反射波組的波幅與頻率特征，可以得到探地雷達的波形圖像，從而了解場地內目標體的分布情況。

2.3 直接法

利用直接法進行地下觀測的探測也是常用的一種有效方法，其基本的做法為：將地下管線探測儀發射機連接到管道露頭點的一端，另一端連接到垂直管道到地面。發射機的裝置連接到管道施加特定頻率的交流電時，電流會沿著管道流向其延伸的方向，然后電流就會通過地面繼而返回地面，形成電路。而在管道的周圍會形成相同頻率的交變電磁場。這樣交變電流場就會通過接收器掃描管道上方的地面得到接受，最終達到定位和固定管道的深度的目的[8]。

直接法比較適合應用于有露點的金屬、管線探測，主要的優點為發射機輸出的信號比較強，同時抗干擾性比較好。在金屬管線的探測有3種連接方法，包括雙端連接、單端連接和遠程接地單端連接[9]。

2.4 感應法

利用感應法進行地下管線的探測工作比較便捷。其利用了管線對電磁場的基本感應原理，能夠幫助探測人員更好的了解地下管線具體的空間方位信息。發射裝置發射相應的電磁信息，產生電磁場，從而使得地下管線感受到相應的磁場信息，即可確立地下管線的深度以及長度等，這種操作方法比較容易操作、試用的范圍比較廣闊、對于裝置的要求也不高。

該方法是探測地下未知管線最可靠的技術。感應法探測地下管線一般需要兩名操作員，在開始搜索之前，需要確定搜索區域和管線可能經過的方向。同時應該將管線探測儀的發射機的模式調整為感應模式。攜帶接收機的操作員向前后來回移動接收。發射機將信號施加到正下方的管線，由接收機檢測該信號。在地面上標記接收機檢測到的峰值的位置。在管線可能經過的其他方向上重復搜索。

3 地下管線探測工程的質量控制對策

3.1 前期準備工作質量控制

地下管線測量是一項復雜且對技術要求很高的測量工作。在前期的工作中，要做好地下管線探測人員的專業技術培訓工作。在使用探測儀器之前，需要對所有的測量儀器進行全方位的校正。相關校正人員應該嚴格把控其精度，嚴格控制其誤差的范圍，保證探測儀器在實際的工作中不會因為特殊情況失靈造成測量結果的不準確。

在正式測量工作開始前，提前了解探測環境的周邊位置，主要是對探測區域周邊的環境情況以及土質、基礎設施等進行具體的了解，結合具體的工程實際選擇合適的探測方法，以此保障項目開展的順利進行[10]。對管線探測進行一定的取舍，取舍標準如表2所示。

3.2 測量過程工作質量控制

在地下管線的探測中，有比較明顯的管線點的探測，也有通過傳遞的方式進行探測的管線點。若想保證整體的測量精度，就必須先對明顯點的管線探測精準，這樣才會減小誤差傳播的概率。對于隱蔽點的探測，除了減小傳遞過程中的誤差，還需要對這些特殊的點多次測量求取平均值的方式來控制好測量的精度。由于所有的點位以及測探的過程都是在地下，所以在進行選點布設時，必須按照現場的實際情況進行布設選擇。為具備良好的通視性，不可將其布設在大型的車輛或者是車輛經常出現的地方。在埋設的過程中，要將控制點周圍布設好相應的警示標志，防止在施工建設時被破壞。

地下的控制測量比較特殊，測量的基本原則就是先對測量的結果進行復核，然后再進行利用。由于地下情況的復雜性，點位的穩定性就是重中之重，在每次進行測量作業前都需要對其進行檢查，并且在測量的過程中進行多次的對中整平，以此提高測量精度等。

3.3 監管檢查工作質量控制

嚴格的監管工作能夠在測量過程中保證其他工作順利進行，對于城市的地下管線探測工作來講，監管工作最重要的就是對探測過程的流程以及質量進行校正和勘測。其中就包括：地下管線探測儀器是否正常進行運轉、紀錄工作是否進行完整，以及探測的結果是否準確，是否嚴格按照規章制度進行探測，測量過程中是否完全符合施工要求等[11，12]。

良好的監管工作也可以約束觀測人員的行為，在儀器使用規范以及國家標準中都對每一項操作、每一個使用場景的儀器使用規范進行說明。有時僅僅是工作人員的一個小疏忽，就有可能對觀測結果造成很大的影響。所以監管過程可以使工作人員嚴格按照規章制度進行觀測工作，做到測量工作有規可依。在監測過程中若發現問題，應及時通過正規的流程查找到原因，并進行彌補，避免給探測工程帶來更多的麻煩，從而能夠保障探測工作的順利進行。

4 結束語

地下管線的探測在城市的基礎建設中起著非常重要的作用，結合互聯網計算機以及大數據技術等，可使探測的精度更高、探測工作更加順利。由于每一種地下管線探測技術都有自己適合的應用場景以及應用范圍等，所以在實際的工程應用中，應該嚴格考慮自身場景的發展情況以及施工環境等，從而選擇出最適合本身探測環境的一種探測方法。

在地下管線的探測過程中，應該嚴格把控好在探測過程前期、中期以及后期的工作質量，通過各種手段有效提升探測效果，并做好監管工作。隨著互聯網以及大數據技術的發展，在今后的管線探測工作中，也應該結合其他的有效數字化手段，做到地下管線測量與其他數字媒體介質的融合，以便于更好地地促進管線探測技術的發展。

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