1、前言

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，地下管線的數(shù)量日趨龐大，掌握地下管線的詳細(xì)信息是城市信息化的基礎(chǔ)。

近年來(lái)針對(duì)地下管線的信息普查各權(quán)屬單位均作了大量的工作，然而對(duì)于埋深較大的地下管線，其深度與平面位置的探測(cè)難度較大，嚴(yán)重影響管線安全運(yùn)行，給局部施工帶來(lái)了安全隱患。

隨著非開(kāi)挖技術(shù)的大力發(fā)展，以非開(kāi)挖敷設(shè)的管道數(shù)量逐年激增，其埋深一般在3米到20米之間，且長(zhǎng)距離無(wú)出露點(diǎn)，給管線的**定位帶來(lái)了極大困難，一般技術(shù)方法無(wú)法對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。另外高壓燃?xì)獾葘I(yè)管線本身要求深度敷設(shè)，還有道路的回填加高路面等使管線埋深加大，其埋深都超出了管線探測(cè)儀的探測(cè)范圍。

針對(duì)以上大埋深管線，經(jīng)過(guò)多次方法試驗(yàn)，就以下各探測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2、常用管線探測(cè)技術(shù)

1）低頻管線探測(cè)儀

低頻管線探測(cè)儀也是常規(guī)管線探測(cè)儀的一種，如PCM+探測(cè)儀，低頻管線探測(cè)儀一般指探測(cè)頻率在幾赫茲到一千赫茲之間，其特點(diǎn)是電磁信號(hào)在傳播過(guò)程中衰減較慢，故探測(cè)深度較大，探測(cè)距離較遠(yuǎn)。常用的方法有單端連接和雙端連接，由于非開(kāi)挖管線出漏點(diǎn)較少，雙端連接要用到長(zhǎng)導(dǎo)線，多用單端連接探測(cè)。管線探測(cè)儀的理論方法較為成熟，使用方便，為首先方法，尤其對(duì)長(zhǎng)輸油氣管線效果較好，探測(cè)深度可達(dá)到20米。

2）導(dǎo)向儀探測(cè)

在一端或兩端開(kāi)口的管線探測(cè)，通過(guò)深入管線的探頭發(fā)射信號(hào)，對(duì)探頭所發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行地面接收，分析接受到的信號(hào)信息確定非金屬管道的位置和埋深，該探測(cè)方法可探測(cè)深度在15米左右，當(dāng)探頭上方有能自主發(fā)射電磁信號(hào)物體，如電力管線等，會(huì)對(duì)埋深的探測(cè)產(chǎn)生影響，但平面影響不大。

3）陀螺儀探測(cè)

慣性陀螺儀管道定位系統(tǒng)基于慣性導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)而成，依照高精度的陀螺儀，由電腦快速運(yùn)算獲取地下管線的三維坐標(biāo)，主要用于大埋深非金屬管道的探測(cè)，該設(shè)備探測(cè)不受管線材質(zhì)及地面條件的影響，探測(cè)精度較高。該儀器無(wú)探測(cè)深度限制，定位方式與數(shù)據(jù)采集不受外界場(chǎng)源干擾，不需人員在道路上追蹤定位，但運(yùn)行管道無(wú)法探測(cè)。

4）地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

地質(zhì)雷達(dá)是利用電磁波在地下介質(zhì)電磁性差異界面產(chǎn)生反射來(lái)確定地下目標(biāo)體的一種探測(cè)技術(shù)。它利用發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻、寬頻短脈沖電磁波，電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到與周圍介質(zhì)電磁性差異較大地下管線將產(chǎn)生反射，通過(guò)接收天線可接收來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波。來(lái)自地下界面的反射波其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電磁性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，由此可根據(jù)反射波的旅行時(shí)間（雙程走時(shí)）、幅度、波形及介質(zhì)電磁波速度等資料，推測(cè)地下管線的空間位置和埋深。近年來(lái)雖然有較低頻率的地質(zhì)雷達(dá)出現(xiàn)，但探測(cè)深度有待提高，尤其對(duì)大埋深管線探測(cè)效果依然不太理想。

5）靜力觸探

在采取其它物探方法初步確定管線概略位置后，對(duì)埋深超過(guò)3米，對(duì)于大規(guī)格管線可以選取無(wú)損鉆探設(shè)備進(jìn)行精探，如靜力觸探鉆機(jī)，該機(jī)通過(guò)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將電測(cè)探頭勻速地壓入地下，從而通過(guò)儀器記錄其深度下土地層對(duì)探頭的貫入阻力，確定管線的具體位置，但工作效率較低，成本較高。

對(duì)于大埋深、大口徑金屬管道，也可采用以下方法進(jìn)行探測(cè)，在管線常規(guī)探測(cè)中一般不適用，但在工程探測(cè)項(xiàng)目可以應(yīng)用到。

3、磁法探測(cè)

1）基本原理

地下金屬管線一般都是鋼管、鑄鐵管、可穿示蹤線的砼管或PVC管道 ，具有較強(qiáng)的電磁性，會(huì)受到大地磁場(chǎng)的作用，將在周圍產(chǎn)生次生磁場(chǎng)，稱為異常場(chǎng)。用磁力儀進(jìn)行地面磁場(chǎng)的觀測(cè)，把地表實(shí)際觀測(cè)到的正常場(chǎng)和異常場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)研究異常場(chǎng)的特性來(lái)計(jì)算地下管線的平面位置及埋深。

2）測(cè)線布置

依據(jù)所了解管線的大致走向及埋深，根據(jù)實(shí)際地形及工作需要，沿管線垂直方向布設(shè)測(cè)向，測(cè)線長(zhǎng)度依據(jù)管線的埋深，一般為管線埋深的5倍以上。為保障管線探測(cè)的連續(xù)性，測(cè)線間距一般為10米，編號(hào)為L(zhǎng)0、L10、L20、L30……，測(cè)點(diǎn)距離為0.2米，編號(hào)為P0、P2、P4、P6……。各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)可用RTK直接測(cè)量。

3）數(shù)據(jù)采集

用精度為0.01nT的高精度磁力儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，按每條線逐點(diǎn)采集TC，標(biāo)明線號(hào)及點(diǎn)號(hào)。高精度磁力儀大多采集數(shù)據(jù)為地磁總場(chǎng)，由于數(shù)據(jù)采集時(shí)間較短，因此不必要做日變改正。

4）數(shù)據(jù)處理

a．深度直接測(cè)定：對(duì)全部數(shù)據(jù)按點(diǎn)位坐標(biāo)利用磁法數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算，如下圖，M為管線的磁化強(qiáng)度（單位：A/m），r為管線中心至地面測(cè)點(diǎn)的距離（單位：m），則測(cè)點(diǎn)的磁異?？山茷棣（單位：nT）公式是： 

由上式可計(jì)算得出，ΔT.大時(shí)對(duì)應(yīng)r值.小，h為管道的埋深，x為測(cè)點(diǎn)到管道正上方地面的距離，則測(cè)點(diǎn)在管線的正上方，ΔT/ΔT=0.5時(shí)測(cè)點(diǎn)到管線正上方的平面距離約等于管線的埋深，依據(jù)這一成果可繪制管線磁異常剖面圖，并計(jì)算出管線的位置與埋深。

b．切線法計(jì)算平面位置及深度 

利用異常曲線上的特征點(diǎn)，并過(guò)特征點(diǎn)作曲線的切線，通過(guò)切線之間的坐標(biāo)管線計(jì)算管線走向及埋深。該方法操作較為方便，受一次場(chǎng)影響較小，是常用的反演方法。如下圖：過(guò)異常曲線的頂及兩個(gè)底部作三條水平切線，再沿曲線兩側(cè)做兩條斜切線，水平切線與斜切線有四個(gè)交點(diǎn)，設(shè)四個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)分別為X1、X2 、X3 、X4則埋深公式為： 

此計(jì)算方法可根據(jù)實(shí)地情況，有效的避免非目標(biāo)體的干擾，探測(cè)精度較高。

管線磁法探測(cè)磁異常剖面圖

4、激電電阻率法探測(cè)

1）基本原理

激電電阻率法工作原理與常規(guī)電法類似，是以介質(zhì)的導(dǎo)電性、電化學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，通過(guò)向大地供正反向脈沖電流，獲得視電阻率和視充電率（視極化率）參數(shù)，通過(guò)研究這些參數(shù)的分布規(guī)律從而來(lái)確定地下管線的走向和埋深。

2）工作方法

由于管線一般敷設(shè)在道路的兩側(cè)，地表高壓輸電線路較多，道路運(yùn)輸車輛活動(dòng)頻繁，因此一般采用抗干擾能力較強(qiáng)的擬地震大功率三極激電測(cè)深電法勘探，根據(jù)場(chǎng)地的地形、地貌特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)特性，三極激電測(cè)深點(diǎn)距2m。

3）數(shù)據(jù)采集

采用單極－偶極裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集：就是供電電極可以在接收電極的兩側(cè)，它的特點(diǎn)是中淺部數(shù)據(jù)密度大，精度較高。

定各相鄰供電點(diǎn)（A1、A2……An）之間距離為（測(cè)深點(diǎn)距）：2m；MN＝2m；無(wú)窮遠(yuǎn)極大于150m；供電周期8秒；供電電流0.5～4安培；供電電壓600～3000伏；觀測(cè)參數(shù)為視充電率（毫秒）和視電阻率（歐姆．米）

單極－偶極激電測(cè)深雙邊測(cè)量裝置示意圖

4）數(shù)據(jù)處理

利用反演軟件對(duì)所測(cè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，繪制出每條剖面的視充電率平面等值線圖以及視電阻率平面等值線圖，結(jié)合兩者圈定管線平面位置和埋深。 

5）激電電位探測(cè)

為簡(jiǎn)化電法探測(cè)流程，提高工作效率，特利用管線上的感生電流產(chǎn)生電位場(chǎng)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，利用電位分布狀態(tài)進(jìn)行管線定位，具體方法如下：

 發(fā)射電極置于管線的兩側(cè)，兩電極之間的距離一般為管線埋深的5-8倍，測(cè)線垂直于管線走向分布，測(cè)線間距一般為20米，必要時(shí)可適當(dāng)增減，測(cè)點(diǎn)間距為2米，每條測(cè)線布設(shè)10個(gè)測(cè)點(diǎn)。采集每個(gè)測(cè)點(diǎn)的電位，繪制電位圖，利用切線法可求得管線的平面位置及埋深。 

5、井中磁法探測(cè)

在管線密集且埋深較大時(shí)，可使用井中磁法進(jìn)行探測(cè)?？稍诠芫€的一側(cè)布置鉆孔，將磁力儀的傳感器放入鉆孔內(nèi)，觀測(cè)鉆孔內(nèi)磁異常垂直分量Z的梯度分布狀態(tài)，繪制成磁異常剖面曲線，計(jì)算管線的平面位置和埋深。