摘要：地下管线探测在城市发展建设中是一项重要基础工作，经过多年的发展和探索中，总结出电磁感应法、电磁波法、磁探测法、地震波法等这些物探方法应用在管线探测中都有较好的效果。
关键词：管线探测；电磁感应；电磁波；地震波
1引言
随着城市建设的快速发展，地下管线的埋设也越来越规范，规模也越来越大，新老管线的迁改、更换、增加，旧区改造，厂房改造等，都需要获得地下埋设管线的详细信息，但是由于原始资料的陈旧和缺失，导致我们对地下管线的分布情况的存在很大误判，所以亟需对城市地下管线做全面的探测。
2地下管线探测的内容及意义
根据我国的城市地下管线探测技术规程要求，地下管线探测涉及的管线类型有给水、排水（含雨、污水）、电力、通信、燃气、热力、工业、石油、综合管沟和垃圾真空，查明这些管线的埋深、高程、管径、材质等关键属性。
在城市发展进程中，比如道路施工、城区改造、铺设新的管线等工程施工的进行，安全隐患也日益突出，比如施工中，挖断水管、燃气管，造成大区域停水、停气，严重的甚至导致燃气爆炸，直接危及人身安全，通信设备中断造成网络瘫痪、挖到高压电线造成生命危险等等，给人民群众生活带来极大的不方便及生命和财产损失，且后续补修也需要大量的人力与物力。所以对城市地下管线做全面的探测，查明管线类型和它们的属性，并做统一管理，对以后的施工和改造有很大的指导意义。
3 地下管线探测的方法
在管线探测中，根据管线的材质（金属、PVC、砼等）和地球物理场的类型，选择不同的物探方法进行探测。对良性传导管线宜采用有源探测；对非良性传导管线宜采用电磁波法、打样洞探测。在管线密集地段，管线种类多样、材质也多样，相互干扰大，则宜采用多种方法进行验证。对于探测方法的选择上应该基于以下几点原则：①被探查的地下管线与其周围介质之间应有明显的物性差异；
②被探查的地下管线所产生的异常场有足够的强度，应能在地面上用仪器观测到；③应能从干扰背景中清楚地分辨出被查地下管线所产生的异常。
下面我将具体介绍地下管线探测中常用的几种方法。
3.1电磁感应法
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。电磁感应物探方法主要包括主动源法和被动源法，主动源法包括直接法、夹钳法、感应法等；被动源法包括工频法、甚低频法等。我们一般采用的是主动源法，这是一种由人工方式控制场源，利用地面上发射机向地下管线发射交变电磁场，也称为一次场，该电磁场要达到某种频率，使被探管线受激发而产生感应电流，此时在被探管线周围产生二次场[1]。
3.1.1直接法
直接法有三种连接方式：单端连接、双端连接和远接地单端连接。三种连接方式都是将发射机电磁信号直接加到被查金属管线上。该法信号强，定位、定深精度高，易分清近距离管线，但金属管线必须有出露点，且需良好的接地条件。
选用直接法时，无论那种连接方式，连接点必须接地良好，应将金属的绝缘层刮干净，接地电极尽量布设在垂直管线走向的方向上，距离大于10倍埋设深度的地方，力尽量减小接地电阻。直接法严禁在易燃、易爆管道上使用。直接法是管线探测中比较常用的方法。
3.1.2夹钳法
夹钳法的原理是利用管线仪配备的带有环形磁芯的夹钳，夹在我们所测的管线上，把发射机信号加到金属管线上。该法信号强，精度高，并且不受相邻管线干扰，不过此方法要求被探测的管线必须有出露点，普遍用于电信、电缆和小口径的煤气、给水管道探测。本方法也是管线探测中主要采用的方法之一。
3.1.3感应法
通过发射机发射谐变电磁场，使地下金属管线产生感应电流，在其周围形成二次场。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过接收机在地面接收二次场，从而对地下管线进行搜查、定位。感应法分为磁偶极感应法和电偶极感应法。
其中磁偶极感应法分水平磁偶极子和垂直磁偶极子两种形式。①水平磁偶极子：发射机呈直立状态，发射线圈面垂直地面，这是发射线圈与管合最强，可有效地突出地下管线异常，并可压制邻近管线的干扰。②垂直磁偶极：发射机的发射线圈在管线正上方呈平卧状态，发射线圈面水平，发射线圈与被压管线不产生耦合，被压管线不产生异常，此法可有效地区分平行管线。本方法也是管线探测中主要采用的方法之一。
电偶极感应法是利用发射机两端接地产生的一次电磁场对金属管线感应产生二次场，从而达到探测目的，此法受接地条件影响，在管线探测中相对用得较少。
3.1.4工频法
利用载流输电电缆中所载有的50～60Hz交变电流所产生的工频信号或金属管线感应电流所产生的电磁场进行管线探测。工频法的优点是成本低，且不需要发射机，所以操作简单，易上手，工作效率也高，所以对大多数的中小型探测队伍很友好，不过，此方法的一个不足就是测量精度较其他方法低，如果在实际工作中要求的精度较高，则此方法不建议采用。
3.1.5甚低频法
利用甚低频无线电台所发射的无线电信号，发射频率大致在 15～25kHz之间，对金属管线感应所产生的二次电磁场进行探测。多用于金属管线探测。
3.2地质雷达法
通过安置在地表的发射天线向地下发射高频宽频短脉冲电磁波，电磁波在地下介质传播过程中遇到与周围介质电性不同的管线界面时产生反射并被接收天线记录下来，接收到的数据经过处理之后，形成雷达图像，根据反射波的波形、相位、振幅特征及到达时间，可推断管线的空间分布状况。该方法主要优点是探查精度高、采集快，不受管线材质限制。地质雷达法主要用于对非金属管线的探测，另外还用于解决复杂地段的管线探测和对疑难点进行确认。
3.3磁探测法
磁探测法指磁场强度法和磁梯度法。磁场强度法的原理是金属管线自身的磁性与其他非所测的物体磁性存在不同，通过最终的磁场强度确定管线的位置和埋深。此方法适合于磁干扰较弱的地方，所以对于埋深较深，磁性强的金属铁管道，有较好的探测效果。
磁梯度法是根据一定单位距离内地磁场强度的变化来对地下管线进行探测的一种方法[2]。此方法对铁磁性管道或井盖的灵敏度较高，一般用于探查掩埋的铁磁性管道或窨井盖。
3.4地震波法
地震波法是利用地震波在弹性介质传播的理论，地下介质的波阻抗值存在差异，通过人工方式在地面上激发地震波并向地下深处传播，遇到不同弹性介质的界面，产生的反射波也会不同[3]；用检波器接收其反波信号，通过浅层地震仪接收被目标管线反射回的反射地震波，对接收到的时频特征和振幅特征进行分析，便能解到地下被测管线的特征信息，从而达到管线探测的目的。由于地震波法在水面环境中与在土壤中的地震波反射性和穿透性都差不多，所以当需要检测的管线埋设于水底下时，运用此方法能得到最好的效果。地震波法在管线探测中可以探测到埋在深处的非金属管道，并且可以把其他非测的干扰源排除掉，所以在非金属探测中具有很大的优势。不过，地震波受环境和介质的影响较大，对专业技术人员的要求较高，理论知识要求扎实并且实践经验也要非常丰富才能够对所接收到的地震波反射数据进行较准确的分析。
4结论
在管线探测中，各种探测方法都已经较为成熟，也经过了大量的实践证明。我们在实际工作中，由于管线种类繁多，管线所处的物理环境也不一样，我们应根据管线的材质、管线大小、所处环境的复杂程度等选择最合适的方法，以便达到在提高效率、降低成本的基础上满足最大的工作要求，使得管线探测工作高质量完成。
参考文献：
[1] 周鸿流，俞建林. 城市地下管线分类及物探探查方法应用研究[J]. 工程地球物理学报，2014，11（1）.
[2] 孙士辉，朱能发，潘喜峰，等. 磁梯度技术在深埋并行金属管线探测中的应用[J]. 工程地球物理学报，2016，13（2）.
[3] 范亚男. 地下管线探测中探地雷达技术应用研究[J]. 测绘通报，2015（S1）.
论文作者:莫水凤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：管线论文; 地下论文; 地震波论文; 方法论文; 发射机论文; 电磁场论文; 金属论文; 《基层建设》2019年第13期论文;