上海申元岩土工程有限公司 上海市 200001
摘要：随着我国经济建设和改革开放的迅速发展，以及西气东输，南水北调等工程的开展，地下管线的种类和数量在不断增加，由于许多工程项目必须在已知地下管线分布的情况下才能进行施工，所以对地下管线的探测工作逐渐被提上议程；本文对探查地下管线的工作原则及物探方法简介进行了概述。
关键词：地下管线；物探方法；工作原则
1探查地下管线的工作原则
地下管线种类繁多，结构复杂，探测时需弄清各专业管线的特性采用相应的探测技术方法，达到有的放矢，高效率、高质量地完成任务。
应用物探技术方法探查地下管线应遵循如下原则：
从已知到未知：探测区管线埋设情况完全已知的路段先行探测，探测方法基本确定后再推广到待查路段；从简单到复杂：先查管线较少稀疏的路段再查管线密集困难的路段；埋深较浅的管线先查，较深的后查；大管径管线先查，小管径后查；方法有效、快捷、轻便：尽量采用成本低、效果好的技术方法。
2物探方法的选择
进行管线探测时，目标管线应与周围介质有明显的物性差异，例如电性差异、弹性差异等。目标管线所产生的异常磁场应有足够的强度，使其能够从干扰背景中清楚地分辨出来。物探方法应根据工程的要求和探测区域的不同地球物理条件在开工前通过方法实验来选择确定。目前已知的探测方法主要有：电磁法、地震波法、电磁波、法直流电法、声波法、磁法、地震波法等。一般情况下，金属管线大多采用电磁法，电力电缆可采用被动源法，非金属管线多采用电磁波法（探地雷达）和示踪电磁法。
3物探方法简介
3.1瞬变电磁法
对于地面无明显突出露点的金属管线以及含有金属，外表为绝缘层的电缆类管线，通常采用探测效果更为明显的瞬变电磁法。瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极（磁源）向地下空间发射脉冲式一次电磁场（一次场Ｈ１）。在一次场Ｈ１探测范围内，若存在金属类管线或管道，由于金属表面存在自由电荷，在一次场Ｈ１的作用下将会形成电流，电流沿着金属管线表面流动。根据电生磁原理，带电管线周围的空间将会产生圆形磁场（二次场Ｈ２）。于是在地面上用线圈或接地电极观测二次场Ｈ２的空间和时间分布，从而来推测地下管线的位置和深度。
瞬变电磁法探测过程是在所测管线走向垂直方向布置测线，发射回线和接收回线重叠布置。随后沿测线方向，按一定距离移动（可根据实际管线复杂程度确定距离），采集一次数据。采集得到的数据通过“滤波→一维反演→时深转换”处理流程，得到测线成果图。根据不同管线的物性差异，金属类管线反映为低阻，非金属类管线反映为高阻，从而推断出地下管线的类型、埋深及位置。
该方法适用于金属类管线或电缆类管线的探测，如自来水管或者含水管线、通信电缆等管线的探测工作。对其他类型的管线也有一定的效果，但是对地下管线深度，管径等信息的探测存在明显的缺陷。成果图中的低电阻或高电阻也是一个相对概念，其范围还需要根据已有的管线信息和人为经验来划定。因此，瞬变电磁法得到的成果也存在相应的误差。在实际探测工作中该方法通常和探地雷达法或高密度电法交叉使用，相互验证。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2高密度电法
城市地下管线除上述金属类管线及电缆类管线外，还包括非金属类管线，如给排水管道，混凝土管道等。此时，瞬变电磁法及相关电磁感应方法将很难发挥作用。所以对于这些非金属类管线或管道的探测工作通常由探地雷达或高密度电法来完成。高密度电法是以目标管线与周围岩土体导电性差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下空间传导电流分布规律的一种电探方法。采用高密度电法来探测地下管线的埋深和位置，通常是把直流电流通过电极向地下空间供电，此时地下空间将形成一个稳定的电流场，由于上述管线多为混凝土质，其电阻率远远高于周围岩体或土体。通过研究土层（岩层）及管线所引起的电场变化，并对现场所测数据进行处理得到地电断面图。除此之外，可根据电阻率的分布情况，可在高阻区中推断低阻异常。相反，在低阻区中推断出高阻异常，对有相同特征规律的若干地电断面中的高阻区（或低阻区）连线即为管线的位置和深度。
由于金属管线及集束型通信光，电缆自身导电性特征与周围岩土层接近，所以使用高密度电法得到的地电断面很难分辨高低阻异常，探测效果不理想。而对于一些非金属类管线（或表面含高绝缘材质的金属管线），一般采用高密度电法。使用高密度电法探测地下管线时，电极布设一次完成而且可以自动采集现场数据，工作效率较高。采集得到的数据量较大，可以反映清晰的地电断面。但是对于介质差异不明显的地下空间，高密度电法的探测效果也不能满足要求。
3.3探地雷达法
探地雷达法也叫电磁波法。它可以探查金属和非金属管线，常用于电磁探管仪难以探测的非金属管道如排水暗渠、塑料材质的管线和地下人防工程等。
地质雷达是通过半波偶极天线，向地下发射宽频带高频短脉冲电磁波，因为地下不同介质具有不同的物理特性，当发射的电磁波穿过地下不同地层时，由于阻抗不同会发生反射和折射，所以返回地面的电磁波脉冲的传播路径与电磁场的强度会随介质的电性质差异及几何形态而变化，所以从地质雷达接收到的反射波、幅度及波形资料可以用来判断地下介质结构。此方法难点在于对波形图像的分析，需要不断积累经验，熟悉不同介质的波形特征。常用于管线断面测量和管线检查验收使用。
3.4发射探头法
发射探头法也叫示踪法，是将能发射电磁信号的示踪探头或者示踪导线送入非金属管线内，在地面上用接收机探测探头发出的电磁信号确定管线走向和埋深。此方法信号强效果好，但探测长度受探头线缆长度限制。
3.5感应法
在实地探测时往往找不到管线的出露点，这就需要采用感应法。感应法不需要接地装置，直接将发射机放置在管线的正上方，发射机发射信号，使目标管线产生感应电流，此时在周围形成电磁场，作业员通过接收机进行接收，完成对管线的搜索和定位。此方法是管线探测中最为常用的方法，操作简单，效率高。但信号抗干扰能力差，需要较强的实践判别经验，不同厂家的仪器都有其各自的特点需要实战来掌握技巧。
4探测工作的注意事项
物探方法介入地下管线的探测工作，因其探测成果的多解性、间接性、误差性，往往需要综合考虑各方面因素。在探测工作开始前，应对探测区域进行现场调查，了解探测区地质构造以及目标管线与周围岩土层的物性差异，选用合适的物探方法进行探测。并在此基础上进行预试验，确定该物探方法的探测效果和精度以及在探测区域附近无管线区测取背景数据。在探测过程中，应严格遵循“先已知后未知、先简单后复杂、探测方法有效、快速、轻便和复杂条件下宜采用综合方法进行探测”的原则，并合理和正确的布置测线，做到不误测，不漏测。在探测工作结束后，对于噪声较大的数据往往引入数学方法进行消噪处理，如应用小波变换法和模拟退火法对数据进行预处理。
结语：
随着城市的不断发展，新材料新技术在不断被应用，管线探测难度也越来越大，多种探测方法综合利用成为趋势，但管线探测只是一个辅助手段，政府部门的规范管理和管线竣工测量的及时跟踪，同时建立城市综合管线信息系统，这才是管理城市管线的最好办法。
参考文献：
[1]王勇，王永.综合物探方法在非开挖工艺敷设地下管线探测中的应用[J].测绘通报，2011，04:58-61.
[2]肖兴国.地下管线物探工作环境分析和探查方法的选用[J].科技资讯，2011，17:39.
论文作者:黎鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/16
标签：管线论文; 地下论文; 方法论文; 物探论文; 电磁论文; 非金属论文; 金属论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;