关于城市地下管线探测技术与应用的研究

张守伟

山东正元地球物理信息技术有限公司 辽宁 大连 250101

摘要:地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划建设管理的重要基础信息。 随着城市建设的迅速发展，对地下管线的依赖性也越来越强。为实现城市地下管线的有效管理，拓宽城市地下空间的发展范围，促进城市的建设与发展，我国许多城市陆续开展了地下管线的探测，制定了地下管线探测的技术规程，建立了城市地下管线信息管理系统。本文分析了探测技术的基本原理和方法，针对非金属探测中存在的问题提出了解决的方法，从而更好的推动城市地下管线探测技术的发展。 关键词:地下管线；探测技术；现状；问题 中图分类号：TU19 文献标识码：A

城市是人类进入现代化社会的标志，是人类赖以生存的物质基础。在现代化社会中，城市地下管线的建立与完善则是城市正常的生活秩序的基础与保障，是城市的新的生命线。不同的管线种类对应的管线材质和埋设方式是不尽相同，因此我们必须采取不同的探测方法才能取得较好的探测效果。20世纪80年代，由于计算机技术、天线技术和滤波技术的发展，基于电磁原理的地下管线探测技术得到了发展与应用，并且取得了较好的效果。20世纪80年代中后期，地质雷达得到了应用，这种技术使得地下管线探测的应用领域更加广泛，探测精度也得到了提高。该技术除了可以探测到地下的金属管线还可以探测到其他的非金属材质，如砼、塑料、陶瓷等。 一、城市地下管线探测技术

（一）城市地下管线探测技术基本原理

地下管线的存在往往会改变天然的或者人工的地球上物理场的分布情况，而后会产生物性差异。通过对照这些差异的分布情况、形态及性状的研究，可以获得与地下管线位置相关的资料，为我们进行地下管线探测奠定了理论基础。由于探测的物理场的不同，探测方法的种类很多，现主要以管线探测中常用的电磁感应法和地质雷达法进行对比分析，并进行论述。

（二）城市地下管线探测技术的应用前景

城市地下管线探测应重视对复杂环境下的地下管线探测仪器设备的研究，研发出抗干扰力强、智能化以及准确度高的现代化城市地下管线探测设备，同时也应该加大对适应不同地

万方数据形、地下管线埋设环境的地下管线探测技术，从而在一定程度上提高城市地下管线探测结果的准确性和可靠性。全球定位系统技术、实时动态监测系统技术以及\"内外业一体化\"探测技术等在城市地下管线中的综合运用将会提高探测的效率和质量，确保探测信息的精确性。为了建立完善的城市地下管线信息管理系统，我国在城市地下管线探测智能化和评价等方面的研究也会相应增多。在未来，城市地下管线的自动化程度将会不断增强，地下管线资料信息资源的共享程度也会不断加深。 二、城市地下管线探测技术方法

现场探测时，可根据不同材质、不同类型的地下管线与周围介质之间的具体物性参数差异，按照有效、快速、经济的原则，选择某一种或多种物探方法进行探测。 1.电磁法

电磁感应法是利用天然电磁场或人工电磁场源对管线进行激发，在地下管线中产生电流，管线周围形成电磁场，然后采用仪器测量其分布特征，确定管线的空间位置。该方法为地下管线探测的首选方法，根据管线的敷设状况，可选择使用主动源法中的直接法、夹钳法、感应法等。 2.直接法

适用于有出露点的金属管线探测。直接法有三种连接方式：双端连接、单端连接及远接地单端连接。即将发射机专用输出电缆的一端与被探测的金属管线相连接，另一端接地或接到金属管线的另一端，利用接收机搜索被探测金属管线产生的电磁信号，对管线进行追踪定位。该方法能使接收机接收到较强的电磁信号，对管线的定位及定深精度相对较高，但管线必须有出露点，并具备良好的接地条件，而且接地线应尽量与管线走向呈垂直状态分布，接地点在理论上是离激发源越远越好，但地线过长及跨越其他管线可能引起旁侧管线对探测目标管线的干扰。 3.夹钳法

是利用管线探测仪配备的夹钳（亦称耦合环）夹在被测目标管线上，通过耦合环把交变电磁场信号加载到被测管线上，以实现对目标管线的追踪定位的目的。 4.地质雷达法

地质雷达既可探测金属管道也可探测非金属管道如水泥管、塑料与陶瓷等管线；传到信号弱的金属管线（如橡胶垫接口的铸铁管、球墨铸铁管等）和探测信号难以区分的并行与交叉金属管线等。

地质雷达探测是以地下不同介质的介电常数差异为基础的一种物探方法。它通过发射天

万方数据线向地下发射高频电磁脉冲，主频为数十兆赫（至数百兆以至千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，此脉冲在向地下传播过程中遇到地层的变化界面会产生反射波。反射波传播回地表后被接收天线所接收，并将其传入主机进行记录和显示，再经过数据的后处理，进行反演解释便可得到地下岩、土层的分界面及地下管线的位置、埋深等参数。由于非金属材质的管道一般都具有较高的电阻率，与周围介质存在明显的介电常数差异，因此采用地质雷达方法进行探测，会有明显的效果。 三、地下管线探测技术存在的问题及解决策略 1.非金属管线的现状和特点

随着科技和材料科学的不断进步，在过去不断使用的金属管线逐渐被非金属管线所代替。地下管线中的非金属材质主要有：玻璃钢、塑料、PE、PVC、PCCP等，这些材料拥有金属管线的不可比拟的优点比如：抗老化、耐腐蚀、使用周期长、便于施工、成本低等。但是同时它又存在着电性能差，无绝缘性，对于信号的接受能力比较差。因此，许多现存的探测技术不能应用到其中。

2.非金属管线在探测中存在的问题

在非金属的探测中，由于探测设备的功率大、灵敏度高、信号强，致使干扰也会增强，最终使得管线埋深误差增大。在非金属管线探测中，由于实际情况中管线的埋深不一致、管径的不相同，即使采用插穿示踪线的方法，探测信号也是不稳定不连续的。地质雷达在非金属的探测中使用的较多，但是由于其特性的限制，该技术只能在同一断面内实现点对点的探测，无法连续的对整条路线进行探测，并且容易受到周围介质物理特性的影响。所有的这些问题都是我们亟待解决的。 3.解决问题的策略

通过对以上问题的分析和讨论，我们应该采用地质雷达和管线探测仪相结合的技术进行改进。首先，我们可以使用管线探测仪对非金属管线运用示踪线法和电磁感应法确定管线走向和埋深等信息。然后根据实际情况，利用地质雷达法进行验证。对非金属管线的探测，我们可以采用多种技术并用的方法达到最好的效果。在实际的工作中，我们要结合各种探测技术的优点，制定合理有效的探测方案，将对地下管线的探测技术提高到一个新的水平。总之，地下管线材质的差异性、埋设的隐蔽性加上城市地下地质的多样性，决定了地下管线的探测的复杂性。我们除了要熟练掌握探测技术，获得高质量的探测数据外，同时还要合理的参考现有的管线数据资料，根据实际情况，精准的获取探测数据，为地下管线信息管理系统提供准确、完整及可靠的数据。

万方数据四、结论

伴随着城市化进程及社会经济的快速发展，城市基础设施尤其是作为城市赖以生存和发展生命线的地下管线将发挥着非常关键的作用，为保障地下管线安全高效运行，在借鉴国际城市地下管线的探测和管理标准的同时，顺应城市发展的趋势，更新和探索城市地下管线的探测和管理技术，从而进一步实现城市地下管线实时动态管理并为城市地下管线信息管理系统提供现势性管线数据，为城市规划、建设、管理、应急和灾害预防提供地下管线现状资料。 参考文献：

[1]赵洪涛. 城市地下管线探测技术方法及其应用[J]. 科技创新与应用,2014,09:286. [2]赵华宁. 城市地下管线测量技术的应用[J]. 中国建筑金属结构,2013,22:30.

万方数据