城市地下管线探测中物探技术的应用

城市地下管线探测中物探技术的应用

冯茂

中国水利水电第五工程局有限公司 610065

摘要：城市地下管线探测中物探技术的应用为其提供了优秀的技术支持，能够在不进行钻探的情况下实现对管线分布情况的观察，可以在复杂地质条件下对管线进行准确测定。物探技术的种类众多，能够适用于复杂的城市地下管线探测，在应用物探技术时，不仅要理解物探技术的原理与特点，遵循探测流程，对近距离并行管线、非金属管线、金属管线、深埋非开挖管线等进行有效探测，为后续工作提供有效的数据支持。

关键词：城市地下管线；探测；物探技术

　　地下管线是城市的血脉，关系着城市通信、燃气、电力、给排水等各项基建；强化城市地下管线探测，有利于了解管线分布的基本情况，为市政工程的施工作业提供可靠依据。随着城市建设的快速推进，地下管线的铺设也日渐复杂，想要准确了解地下管线分布情况，需要配合优质的探测技术。物探技术作为一种便捷、准确、高效的探测手段，能够在不破坏地表环境的条件下，分析地下管线的实际情况，获取更加准确的管线资料。

一、物探技术概述

　　物探技术全称地球物理勘探技术，是一种通过观测地球物理场变化进行地质探测的技术，在地层岩性、地质构造等地质条件分析上具有良好的作用，同时也可以对地下目标物进行探测，了解其分布情况。物探技术的应用原理是组成地壳的不同岩层介质之间存在密度、弹性、导电性、磁性、放射性、导热性等差异，通过观测这些差异数值，可以分析地球物理场局部变化，准确测得物理场的变化特征，结合现有的资料条件，就可以准确地判断地质状况，为后续地质作业等提供良好依据[1]。地球物探一般以岩石、矿石等物理性质密度、磁化性质、导电性以及放射性差异作为基础，在进行探测时，除了可以对地质条件进行测量评估外，还能够对金属、石油、煤矿等进行勘探，提高了勘探工作的价值。相较于常规钻探来说，物探技术所使用的仪器设备更加先进，具有轻量化特点，具有工作效率高、成本低的特点，由于物探技术相对便捷因此也可以适应更广的的空间作业，进一步优化勘探工作质量。在实际应用中，由于物探技术不能直接观察、直接取样，因此在很多勘探任务重可以与钻探相互配合，获得更加准确的探测结果[2]。

二、城市地下管线探测常用物探技术

1、电磁感应法

　　电磁感应法是地下管线探测中最常用的物探技术，根据地下管线与周围介质导电性、导磁性差异，利用电磁感应原理，观测其周围电磁场空间分布和时间变化规律，从而完成探测。电磁感应法局域探测深度大，不容易被高阻层屏蔽，成本低、速度快等优势，能够提高探测效率，保证探测的准确性[3]。在进行城市地下管线探测时，可以通过主动或被动场源激发，在地下管线中形成电流，根据地下管线电流周围空间的交变电磁场，通过专业的物探仪器可以对电磁场空间分布、时间变化规律等进行探测，进而分析管线的实际情况。电磁感应法可以实现地下管线的空间位置确认，了解管线的分布情况，为后续地下管线作业提供可靠的依据。在实际应用电磁感应法完成地下管线探测时，也需要注意合理应用探测技术，保证探测结果的准确性。在构建地下管线电磁场时，应该注意场源激发的可靠性，尽可能减少电流在非目标管线、干扰物或介质中通过，使电磁感应能够准确探测目标管线上的电磁场分布情况[4]。在应用电磁感应法进行探测时，需要注意探测仪器设备的选择，保证仪器设备的先进性、准确性，尽量避免干扰因素对探测结果造成影响。电磁感应法在地下管线探测中对金属管线、电缆等具有较高的探测准确性，操作相对简便，应用价值较高。

2、地质雷达法

　　地质雷达法也是地下管线探测中的有效方法，可以借助发射天线定向发射的高频短脉冲电磁波在地下的传播，对地下管线反射回来的信号完成探测，实现对地下管线的有效探测。地质雷达法在工作时可以通过探地雷达对地下管线进行探测，由天线接收反射波，并通过相关技术程序记录波形正负值，进而分析目标管线的具体分布情况，实现准确检测。地质雷达法可根据接收电磁波的相关情况对探测物进行分析，由于电磁波传播的波形会随介质电性而发生变化，因此选择超高频电磁波进行地下介质探测，能够准确分析介质分布情况，区分地下目标体的电磁差异，即可实现对地下管线情况的分析。地质雷达系统可以在10～1000MHz频率范围内工作，具有较强的穿透力与分辨能力，可以根据电磁波的频率、能量大小、传导介质的导电特性等进行分析，准确判断地下目标物的基本情况，将其用于地下管线探测，具有较高的准确性与实用性[5]。

3、磁梯度法

　　磁梯度法是城市规划中比较常用的物探技术，可以利用磁力梯度设备对地下管线进行探测。磁梯度法需要提前预设孔径，将磁力梯度设备放入孔径后进行管道数值的测量，可以根据测量管线与内地磁场之间的曲线强度变化，确定地下管线的分布情况。磁梯度法可以根据管线横断面情况确定其地埋深度与具体位置，了解地下管线的分布，为后续的管线作业提供有效依据，但目前磁梯度法的探测理论尚不完善，操作方法也缺乏足够的严谨性，容易出现探测误差，在选用时需要格外注意其技术的合理应用

[6]。

三、城市地下管线探测中物探技术应用基本流程

　　物探技术在城市地下管线探测中有良好的应用价值，但为了确保探测的准确性，实际应用时还需要注意工作流程的控制，减少探测中的误差。在进行地下管线探测前，首先需要对本次探测工作范围进行确认，在勘测现场进行测量并划分范围。确认探测范围后，需要对探测现场的各项资料进行收集，走访管线单位与项目建设单位，尽可能全面的收集探测现场的资料情况，做好探测工作准备。进行探测时，需要遵循相应的工作原则，在地下管线探查时从已知到未知，从简单到复杂，面对复杂的探测条件应该选用多种探查方法，保证探查的准确性与工作效率。注意对不同类别管线分别选择不同的探测方法，比如在探查金属管线时，可以选用磁偶极、电偶极感应；应用50Hz被动源法对电力缆线进行探测，为保证探测准确性，可以配合直读法、极值法、比值法等方法加以辅助；当探测的多条金属管线平行且距离较近时，可以选用直接法、夹钳感应法、选择激发法等进行探查[7]。在进行管线探测时，应注意根据探测结果记录各类管线的基本情况，记录管线走向、连接关系、编号等相关信息，形成探查草图，待交付测量作业工序时使用。在记录管线点时，应该注意管线交叉点、分支点、转折点以及起止点的明确标注，确保后续工作能够更加高效的对管线情况进行分析。在复杂地段进行管线探测时需要注意复查，确保探测结果的准确。城市地下管线探测可以与计算机系统配合，利用信息软件绘制地下管线图。

四、地下管线探测中物探技术的应用

1、近距离并行管线探测

　　近距离并行管线是城市地下管线中比较常见的类型，由于城市地下空间相对有限，很多管线是平行埋设的，管线之间的距离比较小，为探测工作带来了一定难度。物探技术能够对近距离并行管线进行有效探测，直接法、夹钳感应法、选择激发法等都是比较有效的分析近距离并行管线的方法，在实际应用时可以结合现场的环境条件进行选择。直接法是利用管线出露部分，向管线内部充电，改变接地与充电方向让电流向目标管线流动，从而完成目标管线的探测。直接法能够对近距离并行管线进行准确分析，在金属类管线的探测中具有较高的应用价值。夹钳感应法是利用专门的感应钳工具对管线进行夹钳，使其产生感应电流，进而完成管线探测。夹钳感应法在电信、电力电缆的探测中具有比较高的应用价值。另外，也可以应用水平、倾斜、垂直压线法进行管线的探测，当两条管线的埋设深度不同、材质不同时，管线的磁感应性也并不相同，通过发射机的压线感应，能够让目标管线获得最大感应电流，获取目标管线的有效异常，实现对管线的准确定位，而压线感应能够有效压制旁侧干扰因素，因此可以进一步提升探测的准确性[8]。

2、非金属材质地下管线探测

　　非金属材质地下管线是城市下管线中比较常见的存在，一般为城市给水、排雨、燃气、热力等管道，这些管线虽然非金属材质，但其管线材质也各不相同。非金属材质的管线种类包含混凝土、塑料、光纤等，而塑料管线也有PVC、UPVC等不同类别，在实际进行探测时需要结合实际情况进行分析。非金属材质管线无法使用金属探测仪等条件进行探测，物探技术在其探测中具有比较高的应用价值。在进行非金属材质地下管线探测时，需要注意浅表管线位置的精准性，这也对物探技术的精准度提出了更高要求。选择探地雷达法能够比较准确的对非金属地下管线进行探测，由于非金属地下管线与周围介质存在明显的电性差异，因此通过探地雷达分析目标管线周围的电磁波形态，可以比较准确的了解管线分布情况。通常给水、燃气、排水等管道的管顶电磁波反射呈拱形曲线，在探测时拱形曲线的顶点即为顶板中心。另外，不同管径、埋设深度的管线的探地雷达探测结果不同。管径越大，探地雷达的反射曲线越平缓，管径越小，曲线越尖锐；管线埋设深度越深，反射波异常幅度较弱，曲线相对平缓；管线材质与周围介质电性差异越大，反射越强烈[9]。因此在应用物探技术时，根据电磁波情况可以相对准确地了解非金属材质地下管线的情况。但在实际应用物探技术时，也需要考虑其探测可能受到的影响因素，不同地质条件下地电情况并不相同，因此在探测时需要注意结合实际地质条件进行探测参数的调整，注意考虑地下管线材质与周围介质之间的关系，评估管线周围介质均匀程度等，尽可能排除环境因素的干扰，提高探测准确率。

3、金属材质地下管线探测

　　金属材质的地下管线一般是煤气、自来水管道、通信电缆、电力电缆等，也是城市地下管线的重要组成部分。相较于非金属材质管线而言，金属材质地下管线由于具有良好的导电性，在进行探测时容易发生电流流动，因此选用电磁感应法可以比较有效的分析其管线情况。对金属材质地下管线进行探测时，应该合理的进行电磁场设计，注意根据不同的条件选择工作频率、收发源，保证电磁感应探测的准确性。在实际应用电磁感应法进行探测时，还需要注意环境中可能干扰磁场的各种因素，注意排除空中电缆、金属护栏以及过往车辆等磁场干扰因素，保证测量的准确性。除了应用电磁感应法进行探测外，也可以通过直接法、夹钳感应法等方式对电缆线等进行探测，提升探测准确性。另外，由于城市地下管线分布复杂，在进行探测时也需要考虑到金属管线排列方式的特点，结合收集的管线资料对探测情况进行综合分析，选择多种方式相互印证，保证管线探测的准确性。

4、深埋非开挖管线探测

　　深埋非开挖管线探测由于埋设深度较大，选择物探技术能够比较高效率的完成探测。分析城市深埋非开挖地下管线时，应该注意对非开挖信息进行汇总，结合深埋管线的埋藏深度等特征，选择定向钻定位系统、固定频率传感器等完成探测，探测时将传感器放入信息孔中，并通过地面接收器有效接收传感器发射的电磁波信号，从而实现对管线深埋位置的精准测量，保证探测的可靠性。

结束语：

　　物探技术用于城市地下管线的探测可以准确分析地下管线情况，了解管线分布、材质、规格等信息，为城市地下管线资料填补提供可靠依据。物探技术是一种便捷、高效、准确率高的勘探技术，通过电磁感应技术、地质雷达技术、磁梯度技术等能够对地下的管线状态进行分析，便于了解城市地下管线相关情况，进而研究电力、通讯等管线系统的实际情况，在后续施工作业中制定更加合理的方案计划，保证地下管线系统的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]黄东海.城市地下管线探测中物探技术的应用[J].工程建设与设计,2022,11(19):128-130.

[2]陈挺,余舟,庞有炜,严迪,武斌,冯化鹏,郑福龙,张鸥.综合物探技术在城市地下空间探测中的应用[J].四川地质学报,2022,42(02):305-312.

[3]狄红伟.综合物探技术在地下金属管线探测中的应用[J].中国金属通报,2021,20(08):231-232.

[4]孙文龙.基于综合物探技术在地下管线探测中的应用分析[J].智能城市,2019,05(17):83-84.

[5]陈燕.基于综合物探技术在地下管线探测中的应用分析[J].西部资源,2019,18(04):130-131.

[6]班福忱,吴丹.物探技术在地下管线探测中的应用及探测质量保障[J].建筑与预算,2016,24(10):26-28.

[7]张云龙.试论物探技术在地下管线探测中的应用[J].科技与企业,2016,09(08):171-172.

[8]李双超,吴露.浅析综合物探技术在地下管线探测中的应用[J].科技与创新,2015,11(21):134+136.

[9]卢海,刘建威.综合物探技术在地下管线探测中的应用[J].现代测绘,2015,38(01):44-46.