论影响地下管线探测精度的因子与改进方法

论影响地下管线探测精度的因子与改进方法

钱光旭

合肥鸿卓信息科技有限公司

摘要：本文通过近几年来从事地下管线探测工作过程中，发现、总结影响地下管线探测精度的因素，结合探测新技术、新知识、新设备不断发展与使用的趋势下，分析影响管线探测质量的一些因子，使测绘生产单位进一步了解生产过程中容易出现的质量问题，以便采取积极、有效的预防措施，使测绘产品质量进一步得到提高，保证地下管线信息数据的可靠性、准确性和现势性。

引言：城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是现代化城市高效运转的基本保证，是维持城市正常运转的大动脉。随着智慧城市快速发展，城市地下管线的变化越来越大。最近两年国情普查正相继展开，为了准确掌握地下管线现状，合理开发和有效利用地下空间，需对道路的地下管线进行普查，以期通过物探的方法探测查明各种地下管线的埋设情况，建立现代化的地理信息管理系统，为城市道路综合改造的规划、设计、施工和管理提供完整的基础数据。

根据我公司多年对地下管线探测积累的经验及结合部分工程的管线点开挖验证数据的统计分析，总结一些影响地下管线探测精度的原因，分享日常生产中积累的经验方法供大家参考。

关键词：地下管线探测，精度，误差

一、规范要求

《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）中对隐蔽管线点的探查精度有如下要求：平面位置限差δts应为0.10h；埋深限差δth应为0.15h，h为地下管线的中心埋深，单位为厘米（cm），当h<100cm时则以100cm代入计算。

二、影响地下管线探测精度的原因

2.1、作业人员的影响

地下管线探查离不开人的因素，探测质量受探测作业人员共同影响，是探查质量高低的关键性因素。地下管线探测要求操作人员手持探测仪的探杆保持垂直状态，并通过声音、指针、显示屏数据来分析判断管线的种类、位置及埋深。但作业者的判断能力如果有局限，或者探杆未处于垂直状态，都会给探测带来影响。另外还与作业者对探测仪的感觉程度（即手感）有密切的关系。

管线调查人员报数不清，或记录人员听错数据或笔误，也是影响管线探测精度的直接因素。

地下管线探测要求作业人员有较强的责任心，具备高度的质量意识，对工作流程清楚明了，如果意识不到位，或者对工作流程不明白，业务水平不精，缺乏应对各种复杂情况的经验都有可能对探测工作带来影响。

2.2、管线探测仪本身的影响

管线探测仪有着出厂时的标称精度（平面定位精度、埋深探测精度），仪器型号的不同其标称精度也不尽相同。作业前要按照设计书中或委托单位对管线点的探测精度选择不同型号的仪器。另外标称精度是在理想状态下（如单一管线、无干扰、周围介质均匀）得到的理想数据，测区条件千变万化，不能轻易相信仪器的直读数据。要选用不同的仪器，不同的工作方式及选择不同物理条件的有代表性地段进行方法试验及仪器试验，通过与已收集管线数据比较或进行开挖验证等方法，来确定该方法及仪器的有效性和精度，以获得最佳的工作思路、合适的发射频率、最优的收发距，并获得该方法和仪器探测深度的修正系数及修正方法。

2.3、周围介质的影响

由于发射机发射的电磁信号要通过土壤、空气等的传导后才能使接收机收到信号，土壤及空气传导条件的好与差将直接影响到探测深度。2006年我公司中标承接铜陵市综合地下管线普查第三标段工作，铜陵市是一个地质结构较为复杂的城市，以盛产金属铜而闻名全国，通过对城区及开发区数百公里的上水、电缆、电信、燃气等试验分析总结出：微湿的原状土地对探测的误差影响较小，而干燥的土壤、砂石、风化岩及杂填土对探测的误差影响较大，虽然知道了上述规律，但在实际操作过程中因条件所限，很难确切知道土壤成分的性质，因此土壤条件因素而产生的误差值大小具有随机性，而空气相对于土壤来说影响程度要小的多。

2.4、探测方法选择不当的影响

由于地下管线本身的物理特性不同，比如材质，种类等。因此，探测时采用的方法和选用的频率也有不同。针对不同探管仪的性能，分别采用电磁感应法、工频法、直接法、夹钳法等多种物探方法和手段来进行探测。在管线密集地区宜采用两种或两种以上的方法进行验证，以及在不同的地点采用不同的信号加载方式进行验证，并结合工作环境采用多种物探方法和手段进行反复探测。定深方法的选择直接影响定深的精度，而确定深度一般有直读法、特征点法等。如RD4000管线仪定深方法一般选用70%特征点法，在准确定出管线中心的平面位置以后，左右平移接收机，使接收机显示的信号强度为管线正上方强度的70%处定点，在无干扰的条件下，左右两点相对于管线的中心点应该对称，量取两对称点的间距即为地面到管线中心的埋深。

2.5、多种管线并行干扰的影响

在外业实际过程中，经常会出现多种管线并排敷设，有的距离很近，而现场无露点进行接触时，电流弱的管线受旁侧强电流的影响较大，同时探测测深误差不仅同两管的间距大小和埋深有关，更直接与间距与埋深的比值有着相当复杂的关系，如果再考虑到各电流比值的变化，从理论上讲采用改正系数的方法去修正是没有根据的，只有从产生误差的根源着手，而起主导作用的误差来源是由观测方案不合理所引起的。一般的解决方法是：首先采用感应扫描的方法，大致测定目标管线的位置，然后将发射机放在目标管线上，离开发射机10米以外，沿与管线垂直的方向进行探测，接收机用零值档进行检测信号，此时目标管线的最小趋近于零，而临近的非目标管线响应值为最大，移动发射机的位置，压制非目标管线的二次磁场感应。在排除非目标管线的影响后，并行管线的探测精度就和单根管线的一致了。

对于近间距平行的管线，如何激发目标管线的信号，最大限度避开和减少非目标管线的干扰，得到目标管线的信号，这是解决问题的关键，而对有条件进行直连法探测的尽量选用直连法。

2.6、测深位置选择不当的影响

测深位置一般选择离三通、拐点等特征点一定距离的直线部分探测。结合我公司最近完成的学院路自来水消隐工程的部分数据来分析，分别在离拐点位置与埋深的比值2倍、4倍、6倍的关系处，使用同一台RD4000地下管线探测仪来测深（采用修正后的参数），得到的数据如下表：

从上表数据不难发现，当管线点距拐点的距离与管线的埋深比值在2倍时，测深误差较大，比值在4倍及其以上时和真实值基本吻合。因此管线点的选择应尽量远离拐点。一般情况下应选被查管线前后至少4倍埋深范围内是单一的直线部分，中间无分支或拐点。

2.7、电信、电力等管块未进行几何修正的影响

大家都知道，在地下管线探测工程中，由于电信、电缆的分布和排列顺序随机性较大、材质和管块结构等因素的影响，其对电磁场的影响也存在一定的差异，如按照被激发某一单根电缆做平面和埋深的校正时，往往误差较大，尤其是定深的精度较低，保证不了精度。如果将电信人（手）孔的断面的几何中心作为单一的管线进行反演解释，再将该“断面几何中心”位置进行平面、埋深校正，其结果接近管线的实际位置，该方法称为“几何中心修正法”。铜陵测区芜铜路上的电信较为复杂，为多种电信（移动、联通、长途光缆等）同小室共管块埋设，我公司为了保证探测精度，采取了以断面几何中心进行反演解释，同时进行与采取某一单根电缆校正进行比较，再结合开挖验证数据发现：在多条电缆共管（块）情况下，若按照被激发某一单根电缆作平面和深度校正时，多数点的定位定深精度均超差。而我公司采取的以“断面几何中心”的方法较好的解决了这类问题，得到了监理和委托方的肯定。以后在吴江测区也进行了反复试验，大部分都能满足规范要求，具有普遍的适用性。详见下表：

铜陵测区试验方法比较

吴江测区试验方法比较

三、采取措施

3.1、作业员素质及作业技能的提高

管线探测者是影响探测质量的关键因素，只有从事地下管线探测的人具备良好专业素质和良好的作业习惯，才能生产出高质量的产品。可以通过生产培训提高作业者的业务水平，可以通过加强管理和制定详细的工作细则来提高作业者的质量意识和协调作业能力，还可以通过制定奖惩机制，提高作业者的工作积极性。我公司结合实际情况，一方面加强一线员工的生产技能培训，不定期开展工作例会，讨论在生产过程中遇到的棘手问题及解决办法；另一方面派遣项目经理到同行单位去了解、学习新技术、新产品的运用，同时学习先进的管理模式及管理方法，取得了较好的效果，为以后的工作开展提供了技术保障。

3.2、仪器的正确选择

物探设备是影响整个管线探测精度的重要因素。进入测区前，应该先了解投入工程使用的仪器是否满足本工程的设计要求，是否经过检验，超过有效期或带病的设备直接影响探测测深的正确性。管线仪的检验校正内容可以概括为三个方面：一是管线仪工作状态的稳定性的评价；二是管线仪采集数据的一致性检验；三是管线仪采集数据准确性校正。还应对使用的计量器具（如钢卷尺等）进行检验。

3.3、正确辨别来自作业环境的干扰

周围环境的影响除了传播介质的影响，还经常受到路面交通车辆、地面金属护栏、道路施工堆积物、地面高低起伏的变化等都有可能影响到探测精度。这就要求作业人员使用正确的作业方法，仔细辨别来自非目标管线带来的信号干扰。还可以选择合理的作业时间来消除来自交通等方面的影响。

3.4、 选择正确的作业方法

选择正确的作业方法可以达到事半功倍的效果。这就要求作业者具备丰富的探测经验，针对遇到不同的情况采取不同的作业方法。对于有电磁信号的管线可以通过探测仪器来定深，而对于非金属管线（如水泥管、塑料管、玻璃钢等）的探测应考虑现场条件、管径的大小等因素，可采用示踪电磁法或通过地质雷达进行剖面扫描或者采取开挖验证或钎探方法来取得。当用地质雷达对非金属管道进行探测时，应选用与探测对象的埋深和管径相匹配的发射频率和合适的收发天线距，在一个探测点上应做两次以上的往返测量，以确认异常的可靠性。总之，应该采取技术先进、经济合理、操作可行、行之有效的方法来提高管线探测的精度。

3.5、近距离平行管线的影响的解决

对于近距离管线平行的管线除了采取压制非目标管线的方法，有条件的还可以采取充电法。充电法就是利用目标管线出露点，直接向目标管线充电，通过改变接地或充电方式，让电流尽量沿目标管线流动。此方法管线信号强，定深精度高，容易分辨相邻管线。但目标管线必须有出露点，并有良好的接地条件。

3.6、选择正确的测深位置

对隐蔽的拐点、三通、四通点的定位宜采用连续追踪探测，并在各个方向上测定两个以上的直线点和深度，通过直线交汇的方法定出，在地面上作标志，然后取相应管线的埋深中数作为该点的埋深，探测应在特征点以外的直线上测定，以确保探测精度。另外，如果发射机的位置不在目标管线的正上方，管线探测也很难达到最佳效果。

3.7、大口径管线正反向定深

对于大口径的金属管线应当采用任意比值法多次正反向定深，取其平均数。

3.8、深埋管线应调阅竣工资料

对于部分管线埋设较深，使用仪器探测较为困难的管线，应该收集该部分地区的地下管线竣工资料。

总之，无论采取何种探测方式，都必须具备：被调查的地下管线与周围介质之间有明显的物理性差异，被调查的管线能够产生较为明显的异常场且能被地面的仪器接收到，能从干扰背景中清楚的分辨出被查管线所产生的异常，且能满足探查精度。

结  论

通过上述分析，我们已基本了解影响管线探测的各种因素，只要我们在生产过程中充分考虑到不利因素的影响，并结合实际采用正确的作业方法，同时注意新产品、新技术的利用，一定能达到预期的目的，更好的为城市建设服务。

参考文献

[]《城市地下管线探测技术规程》CJJ61-2003

[2] 丁文胜.地下管线探测中测深精度的分析[J].测绘技术装备,2009（1）：36-39