城市地下管线探测技术方法及其应用

城市地下管线探测技术方法及其应用

张欢

天津市西青区测绘有限公司

摘要：在城市化进程发展中，地下管线承担了重要任务，它是城市运行的大动脉，维护和助力城市稳定安全地履行其职能。因此，探究城市地下管线的探测技术有利于帮助我国城市构建并促进更加繁荣的可持续发展态势。本文从城市地下管线的功能和原理入手，明确城市地下管线的适用范围，探讨适用于城市地下管线的探测技术方法，为城市地下管线探测技术发展与进步添砖加瓦，力求为相关从业人员带来一定启示。

关键词：城市；地下管线；探测技术；应用

引言：

城市地下管线探测工作具有专业程度高、执行难度大等问题，这是由于城市环境中空间布局和地理水文条件往往相对复杂，人工痕迹重。再加上城市地下管线对城市起到助力稳定运行的重要作用。因此，在城市建设中，对地下已经铺设的管线进行探测是每个工程项目中必做的准备工作。根据项目实际情况针对性使用不同的探测技术方法，有利于帮助工程团队排查地下管线，避免施工过程中的“误伤”。所以，探讨城市地下管线探测技术方法对相关从业人员有着显著的理论和现实意义。

一、城市地下管线探测功能和技术原理

（一）城市地下管线探测功能

城市地下管线遍布范围广、复杂，几乎所有的城市建设工程均会涉及到对地下管线的探测。当一个城市工程建设项目开展前，需要邀请专业单位对地下管线进行探测和排查，并收集分析相关管线指标数据，调研所在区域地下管线的特质。这是为了定位地下管线的范围、具体位置，让工程施工人员能够理解管线具体的排布和特点，以对该区域作出针对性的施工设计，避免工程同地下管线产生冲突。对于地下管线探测，探测人员往往需要关注管线直径、管线压力、介质电阻、埋线深度等指标[1]。针对埋线深度和介质电阻，选择相适应的探测仪器，从而保证能够探测得到符合施工需要且与实际吻合的数据。因此，城市地下管线探测也往往是工程实施前的第一步准备工作。

（二）城市地下管线探测技术原理

由于施工设计方案需要和管线特点相结合，避免材料与管线发生不兼容、项目设计影响管线运作的问题，应当对地下管线的探测主要围绕管线分布情况、管线与介质的兼容程度进行关注。测量与施工步骤往往以测量在前、施工在后地进行：首先对地下管线的特点例行探测，明确地下管线的组成材料；其次了解地下管线和周围土壤介质的关系，以明确施工材料的适用程度和施工挖掘所需要的设备和技术；最后，整体观察管线的分布排布及其立体空间布局，以为设计提出相应参考[2]。为保证探测结果的准确性，则需要采取不同的探测技术和方法。

二、城市地下管线探测技术方法的应用

目前，主流的城市地下管线探测技术方法主要有电磁法、雷达法、弹性波法、钎探法，不同的探测技术适用不同的情况，需要探测人员根据项目特质和探测的初期结论进行选择和整合使用。

（一）电磁法

电磁法的应用相对广泛且简单，广受初入探测行业的从业人员喜爱。利用电磁法进行地下管线探测，需要使用管线探测仪。电磁法适用于对金属管线的探测，它运用了电磁感应的原理[3]。主要操作步骤为：第一，在探测准备阶段，探测人员需要围着预测的管道分布空间铺设交流变电流线圈；第二，待仪器开启后，交变电流线圈会发生电流，进而依赖电磁感应原理在铺设范围内形成磁场；第三，探测期间，若地下有管道线路贯穿磁场，那么磁通量会随管道线路的干扰而产生波动，具体表现在磁通量的大小与方向变动上；第四，待磁通量产生变化时，探测人员可直接观察到磁通量同电流大小的同比例关系。

电磁法在应用过程中，需注意除围绕管线分布的主空间进行仪器设置外，也应当在周边设数个附属的辅助仪器。通过辅助的管线探测仪，探测人员不仅可以了解到管线的平面排布，也可以了解到埋线深浅的立体排布。最终，探测人员需要对各个机器的探测数据进行互相比对，综合得出最精确的数据予以参考。

（二）雷达法

电磁法主要适用于金属管道，但有许多地下管线是非金属管道，便无法通过电磁感应形成强干扰信息。针对非金属管道，主要采用雷达法。雷达法之所以能够应用在非金属管道，是因为其主要原理在于对管道介质的导电率、介电能力进行探测，通过回收管线对电磁波的反射度等相关数据，进而对地下管线的材质和分布进行框定。

雷达法的应用步骤主要为以下：第一，在准备工作中，在准备实施阶段，需要准备两个天线，一个用来发射电磁波，一个用来接收反射波；第二，观察环境，对布线周边设置天线，观察土壤或管线的反射情况。对反射波的判断，主要有以下几个特点：一是观察反射波的稳定性，如果反射波存在异常波动和变化，势必存在与周边物质不一样的介质；二是如果发射的是高频率电磁波，那么一旦有异常介质阻挡，电磁波反而会回到地面。在分析阶段，需要利用“双程走时”的原理，根据反射波的反映情况对其形态进行分类，通过反射波的异常数值和变动大小状态确定目标物的位置，最终达成对地下管道定位、排布进行探测的目标。

（三）弹性波法

雷达法固然可以探测非金属物质，弥补电磁法的不足，但是雷达法在对管线位置和空间范围的确定上还是会出现些许差异。而弹性波法则可以在对非金属管线的探测中为雷达法作出补充。弹性波法是利用了弹性波触碰物体后会产生“激振”这一现象的特点对地下管线进行探测。较之雷达法，弹性波法非常适合用于水泥路面上的探测。探测人员首先依靠设备发送弹性波，如果弹性波触碰到地下管线，其激发点则会出现激振现象，波纹也会有所传播。如果波纹在传播过程中遇到了阻碍，应力波便也会反射回地面，而非沿着地下介质进行波动。探测人员则会事先设置好地面传感器，根据反射的应力波指标记录各项数值。通过对地下应力波传播速度、波阻定位等数据进行分析，可以了解地下管线的具体位置，并通过波阻出现次数确定地下管线的数量。

（四）钎探法

以上介绍了对金属管线和非金属管线可采用不同的探测方法，电磁法适用于金属管线，雷达法和弹性波法适用于非金属管线，其中弹性波法更适用于水泥路面。但是，在实际探测过程中，对管线的探测判断可能并不只受地下管线的材质限制，有时也会受到管线周边介质、路面物质、地面温度等影响。钎探法便能解决以上这些问题。在特定复杂条件下使用钎探法，能够获得更加精准的管线数据。在实施钎探法时，首先使用机械探棒对预计有地下管线的区域进行探查，实际探测中需要机械探棒和被观测对象直接接触。通过测量数据，可以基本得知管道的材质属性等。迫不得已时，在将施工安全和保障城市运行作为前提条件的情况下，探测人员也可以和施工单位进行合作，在前期用各种方式进行探测后，对地面进行有层次的周期性开挖，以直接通过人工测量获得管道相关属性数据，以提升地下管道探测的精度。

结语

综上所述，在城市建设项目开展伊始，需要进行地下管线探测，以避免施工过程中影响地下管线工作甚至城市整体安全稳定的运行。目前，主流的探测方法有电磁法、雷达法、弹性波法和钎探法，这些方法适用于不同的情况和施工环境条件。做好城市地下管线探测工作，需要结合项目需要和管线特点，针对性选择适合的探测技术与方法，从而获得更加精准的探测结果，以为项目工程的顺利实施提供助力。

参考文献：

[1]何云峰,张蓉.复杂条件下城市地下管线探测技术的优势及其应用[J].低碳世界,2021,11(04):118-119.

[2]杨路明.城市地下管线探测与管理技术的发展分析[J].中国新技术新产品,2020(16):122-123.

[3]张桓.浅析城市地下管线及地下管线探测成果的结构及特点[J].科技创新导报,2020,13(14):16-17.