物探技术在市政管线探查中运用分析

物探技术在市政管线探查中运用分析

李兵

上海东亚地球物理勘查有限公司  上海  220129

摘要：市政管线探查是在城市发展建设过程中面对地下空间不断开发所展开的必要工作，为避免过于复杂的地下管线结构在施工中受到损坏影响后续工程项目建设，应当广泛应用多种物探技术精准探测管线结构。基于此，本文通过对市政管线探查中常见应用到的物探技术进行研究分析，并结合某地的市政管线探查工作为例，对其中所应用的地质雷达物探技术进行分析，研究其在金属管线以及非金属管线探测中的精度效果，证明探测精准度良好，可对全市范围内的管线数量展开精准探查。

关键词：市政管线；物探技术；探查

引言：近年来城市化发展建设，面对不断扩张的城市建设与发展需求，对地下空间的利用逐步扩大，在城市建设过程中大量的水利、电力、燃气以及信息等市政管线在地下空间中铺设或是改迁入地等，促使地下管线结构越来越复杂。人们在享受市政管线所带来的便利条件的同时，也承受着由于管线资料不充分而造成的建设事故隐患。因市政管线的特殊性质及功能，进而提出要求对管线数据进行精准收集整合，从而为地下空间的开发利用提供充分参考，基于此就需要应用到先进的物探技术。

1 市政管线探查中应用中的物探技术

1.1电磁感应法（管线仪法）

在市政管线探查作业中最为常见的物探技术之一就是电磁感应法，该物探技术在实际应用过程中主要是基于市政管线在地下时与周围介质发生导电性以及导磁性的差异，通过电子感应原理进行观测，研究在电磁场中的时间以及空间分布规律，进而完成对地下管线的精准检验。在探测地下管线的过程中，通过主动或是被动的方式完成对场源的激发处理，进而促使目标管线中生成电流，而此时电流在管线周围的空间场下可能会发生交变电磁场，此时通过物探设备在其对应空间范围内对电磁场进行观测，掌握其分布特征，进而对目标管线的结构位置进行界定。因此在实际展开市政管线物探的过程中，要求精准探测电磁场的分布规律与特征，便于进行计算，同时要求目标管线的场源上具有高强度电流，并避免在介质、干扰物以及非目标管线中流通，降低电磁场干扰影响[1]。电磁感应探测技术在金属管线或是电缆探测中的应用相对较为广泛，该技术建立在电磁感应的原理基础上具有简单的操作流程且探测精准度相对较好。使用电磁感应探测管线，金属管线受到电磁感应影响产生电流并形成磁场，此时根据电力强度分布、能够对管线所在位置进行精准界定。同时也可使用探测设备直接连接地面出露的金属管线，并使另一端接地，进而根据磁场信号对管线分布情况加以界定。

1.2地质雷达法

地质雷达法也是常见应用的物探技术之一，通过高频电磁波扫描地下物质结构，可清晰直观掌握地质情况以及目标体定位。地质雷达探测技术设备包括天线发射器与接收器，通过天线将高频脉冲宽频带电电磁波发射出之后，在其传播途径中，当受到介质的介电常数影响较大时，如目标管道、地下空洞等，电磁波将产生反射波返回地面，被接收器接收并记录对应的波形的振幅、频率、相位等变化，根据所接收到的电磁波振幅频率以及双程走时等相关信息，可计算出目标物体的距离天线的距离深度，进而对地下管线的分布以及其存在位置进行分析推测。

1.3磁梯度法

在城市整体发展建设过程中，磁梯度法也是最为常见的探测应用技术。在物探作业开始时，预先进行钻孔作业，随后将准备好的磁力梯度设备放入到其中展开探测，对水平方向上的金属管道在垂直角度上磁梯度值发生的变化进行测量。记录测量数据并将其汇总形成曲线结构，造成金属管道磁梯度值变化的主要原因是由于受到距离影响，促使测量目标以及其对应磁梯度值发生变化，因此对市政管线进行探测时根据磁梯度法的变化曲线进行总结。判断市政管线的埋设深度以及其具体的地理位置，可根据管线的横截面进行分析，但是由于磁梯度法在物探过程中的理论完善度有所不足，操作时的方法严谨度较差，因此可能会导致探测误差发生。

2 市政管线探查中的物探技术应用实践

2.1市政管线探查精度要求

市政管线探查工作是在城市整体发展过程中对地下空间进行规划管理并开展科学工程建设的重要基础工作，以某地为例对其在城市发展过程中的某市政管线探查工作进行研究。该城市通过综合物探技术，以地质雷达技术为主展开探测，力求通过动态化、信息化的技术方式展开一体化的管线普查作业。如表1所示为该城市在探查地下管线过程中的精度要求。

表1 地下管线探查精度

首先通过地质雷达技术对该城市内的两处工程项目中金属与非金属管道的埋设情况进行探查研究，确认物探技术精度符合市政管线探查要求之后，在全市全面范围内展开管道结构类型以及数量的探测[2]。

2.2金属管道探查

使用地质雷达探测技术对该城市内的某市政管网工程进行探测研究，某市政管网工程具有6.3km的长度，根据工程项目资料进行查阅研究，以铸铁管等金属管道构筑的供水管具有3600mm的直径，并将其布置在路口的某位置下方。基于工程设计图可详细了解到管道结构的平面布置情况，应用地质雷达技术可对管线的埋设位置以及其深度进行探测。

根据该工程项目的实际资料，由于管线具有较大的埋设深度，无法通过地面雷达探测精准获取相应的管线信息，因此在本次物探作业中选择孔内雷达探测技术，基于孔内雷达的电磁波反射方式探测管线结构位置。若电磁波讯号接触到节点差不多位置，通过接收机将接收到对应的反射波，借助于双孔交会则能够精准获得水管的埋设深度以及其位置。按照中心对称的方式设置钻孔，以目标管线为基准，钻孔部署间隔控制在1.5m。本次钻孔作业分别选择在管道两侧，每侧布置三个钻孔的方式加以探测。

其中每侧布置钻孔孔号分别为1#、3#、5#以及2#、4#、6#，以相对的1#与2#是钻孔为例，首先对1#钻孔展开探测，通过雷达天线发射电磁波后，接收机获取到在钻孔水平方向1.5m以及距离地面8m的深度位置存在一定的异常情况，对相关数据展开记录之后，随后对2#钻孔展开雷达探测，同样探测到异常反馈，而本次反馈数据与钻孔保持1.4m的水平距离。与地面时间距离保持为8.2m。根据该市政工程项目以往的工程资料可获得该管线结构的基本平面参数，进而在充分结合探测数据之后，判断本次地质雷达探测中的异常目标物为该目标管线。随后等待后续各钻孔分别完成雷达探测之后，可精准获得管线结构的精准信息。

2.3非金属管道探查

随后利用地质雷达物探技术对该城市内的某处非金属管线展开探查研究，以市政供水管道工程为例，具有超过8.7km的线路长度，由于处于市中心位置，具有复杂的地下结构，该线路由于需要展开扩建改造，则为避免造成复杂的地下管线破算问题，选择在原供水管道两侧20m的范围内分别探测管线分布情况。

在本次工程项目中由于其位于市中心范围，则地下管线相对较为丰富，包括工业管道、电力通信、排水管道等线路较为复杂，使用地质雷达检测技术主要是对除金属管道以外的供水管道以及排水管线展开探测，同时应用管线仪电磁感应法对金属管道以及电力通信线路等进行探测。在本次探测作业中，使用管线探测专用雷达，内置双频双通，具有250MHz+700MHz的屏蔽天线，同时通过外接GPS定位以及内置测距轮组的方式构成定位系统，具有160dB左右的动态范围，具有400kHz左右的脉冲重复频率，单次扫描完成相当于深部与浅部分别完成探测作业。

布置物探线路，首先选择平整场地，保障探测装置可与地面紧密贴合，并降低天线与地面之间的耦合程度，充分了解场地可能受到的干扰，在布置线路时应当充分规避，展开探测作业前，对管线的平面位置、走向等内容充分了解后，设置垂直于管线的测线。

为确保获得精准的测量结果，结合工程项目的现有资料内容，按照垂直于管线的角度布置65条测线，随后创建两个测点分别展开探测作业。经过滤波、时深转换等处理之后，获得相应的断面雷达图像，对其反射电磁波特征进行分析，则能够精准判断地下埋设管线的位置以及分析其材质。

在该市政工程的管线探测中，通过地质雷达技术获得该区域内的管材属于典型性的PVC管材，具有0.65m左右的埋设深度，管径为250mm。为验证这一物探技术的结果精度，通过开挖验证，经过实际测量之后发现在该市政管线中的埋设深度为0.7m，具有5cm的检验误差，则证明通过地质雷达技术的物探结果可准确检验市政管线分布情况。

2.4探查结果

在该城市内，为进一步展开城市整体优化建设，需要对市政范围内的地下管线展开精准探测记录，包括多种不同类型的管线以及其数量均应当详细记录整合[3]。基于此在上文验证了地质雷达物探技术其具有较高的物探检测精度，能够对金属以及非金属管线进行精准探测之后，随即该城市通过使用地质雷达物探技术结合电磁测距技术，通过进一步的学习优化形成了综合物探方法，历时120d对全市范围内的市政管线展开探测，获得了超过80tb以上的探测数据，在经过去噪处理之后获得了超过40TB以上的数据。经过进一步的梳理之后，总结了包括市政水管、通信电缆、燃气等在内的众多管线类型以及其数量，相应结果如表2所示。在该表中的管线数量以及走向等经过物探技术检测获得，具有±5cm以内的精准误差。

表2 管线类型与数量

3.结束语：以地质雷达、电磁感应以及磁梯度法等为主的物探技术在近年来的市政管线探查中应用较为广泛，其中以地质雷法探测技术为例，具有良好的探测精度，包括金属以及非金属管线等探测结果均与实际保持在±5cm以内的误差，可对地下范围内的海量复杂管线进行精细分类总结，为市政建设与规划提供详细参考。

参考文献：

[1]路琦,王兆景,刘海东.综合物探方法在浙江软土地区城市深埋管线探测中的案例剖析与方法研究[J].物探化探计算技术,1-13.

[2]曹焕铖,王华.精细化物探方法在探明地下管线方面的应用[J].江西建材,2024,(02):65-67.

[3]于洋,王俊刚,李建委,等.综合物探技术在海底管线探测的实践[J].珠江水运,2023,(11):84-86.