劉陽(yáng)

（江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊(duì) 江西南昌 330000）

非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)技術(shù)分析

劉陽(yáng)

（江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊(duì) 江西南昌 330000）

非開(kāi)挖技術(shù)主要是指在地表的小部分進(jìn)行挖掘，并對(duì)地下的管線進(jìn)行敷設(shè)、更換以及修復(fù)等施工，由于非開(kāi)挖技術(shù)對(duì)地上物的影響十分的微小，所以，在實(shí)際的生活過(guò)程中，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而非開(kāi)挖技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是管線的探測(cè)技術(shù)，保證管線探測(cè)的準(zhǔn)確性，就能夠極大的提高非開(kāi)挖技術(shù)的有效性和施工質(zhì)量。本文主要對(duì)非開(kāi)挖管線的探測(cè)方法進(jìn)行分析，對(duì)非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)原理進(jìn)行分析，并以實(shí)例來(lái)進(jìn)行輔助說(shuō)明，以能夠更好的促進(jìn)非開(kāi)挖特深管線探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

非開(kāi)挖；特深管線；探測(cè)技術(shù)

前言

非開(kāi)挖技術(shù)常用于克服自然條件下的工程領(lǐng)域中，例如高速公路以及鐵路的管線維護(hù)，已有建筑、湖泊等自然條件下的管線敷設(shè)等等。實(shí)施非開(kāi)挖技術(shù)，其不僅能夠很好的保護(hù)環(huán)境，更具有施工人員少、安全性高以及綜合施工成本低等特點(diǎn)，所以，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在社會(huì)特深管線的敷設(shè)以及維護(hù)當(dāng)中。在非開(kāi)挖技術(shù)當(dāng)中，管線的探測(cè)技術(shù)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其不僅起到一個(gè)定位的作用，更承擔(dān)起保證施工效率以及質(zhì)量的重要作用。本文意在對(duì)非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，其詳細(xì)內(nèi)容如下。

1 非開(kāi)挖管線探測(cè)的應(yīng)用范圍以及問(wèn)題

隨著城市建設(shè)與管理力度逐漸加大，為了消除市區(qū)道路“拉鏈”的困窘局面，降低施工成本，縮小對(duì)城市交通和景觀的影響，很多電力管線的施工采用非開(kāi)挖技術(shù)。

非開(kāi)挖技術(shù)屬于地下工程領(lǐng)域，與市政工程、工程機(jī)械、鉆井技術(shù)與裝備、物探技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域交叉，是在少量開(kāi)挖地表的情況下鋪設(shè)管道、線纜，在水、電、通信、氣等地下管道工程中已經(jīng)逐步得到應(yīng)用，尤其在穿越道路、河流等阻礙物時(shí)使用最多。管線非開(kāi)挖鋪設(shè)的內(nèi)容有：微型隧道掘進(jìn)機(jī)、頂管、水平定向鉆、夯管錘等。

其中，水平定向鉆是非開(kāi)挖技術(shù)的主要內(nèi)容。雖然采用非開(kāi)挖技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，但還存在不少問(wèn)題，主要有：

占用的地下空間范圍較大，不利于地下空間分層利用的原則.對(duì)以后地下空間的利用帶來(lái)隱患。由于采用非開(kāi)挖施工的管線，埋深變化大而且深，管線規(guī)模相對(duì)占用空間較小，埋深大于一般的管線探測(cè)儀器的探測(cè)深度。而大部分施工單位不能提供準(zhǔn)確的竣工圖紙，對(duì)地下管線工程信息的動(dòng)態(tài)管理帶來(lái)較大難度，也不利于管線的運(yùn)行維護(hù)管理。因此，研究深埋（特深）管線的探測(cè)技術(shù)，以期能在施工后通過(guò)探測(cè)手段獲得管線的位置，是十分必要的。

2 非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)原理

（1）直流電法，直流電法和以往的傳統(tǒng)滯留電阻率的方法基本相同，其都是以目標(biāo)和周圍環(huán)境的到現(xiàn)行的不同而進(jìn)行探測(cè)的一種方法，尤其管線的金屬材料能夠讓電子自由的進(jìn)行活動(dòng)，所以其電阻率的大小主要取決于其自身的性能情況以及導(dǎo)電情況。如果周邊的環(huán)境是溶水，則電阻率的大小還取決于其環(huán)境離子濃度以及濕度情況等。通常情況下，金屬導(dǎo)線的電阻率的數(shù)值都不高，其周圍環(huán)境的電阻率較高，這樣，采用直流電法的應(yīng)用原理主要是根據(jù)金屬管線與環(huán)境之間的電阻差異來(lái)進(jìn)行特深地下管線的探測(cè)，進(jìn)而確定地線深埋管線的具體位置。在電剖面中，因?yàn)榇蟮氐慕橘|(zhì)具有不均勻的特性，所以其所測(cè)量的介質(zhì)并不是真實(shí)的電阻率的數(shù)值，而是在地形條件影響下的點(diǎn)行不平均的一個(gè)綜合性的數(shù)值，從這個(gè)綜合性數(shù)值的變化規(guī)律情況中，就能夠很好的了解到該區(qū)域電的不平均性，所以在對(duì)地下管線進(jìn)行位置的探測(cè)時(shí)，要能夠應(yīng)用高輸入阻抗的毫伏表，并采用中間的梯度裝置，這樣從垂直的剖面上進(jìn)行觀測(cè)，就能夠準(zhǔn)確的知道真實(shí)電阻率的平均值。

（2）電磁法，電磁法的應(yīng)用原理主要依靠主動(dòng)或者被動(dòng)的場(chǎng)源，然后在對(duì)地下的管線激發(fā)電磁，這樣，當(dāng)?shù)叵碌墓芫€因?yàn)殡姶诺亩a(chǎn)生電磁信號(hào)而反饋回來(lái)時(shí)，就能夠通過(guò)地表的接收器所接受的信息進(jìn)行地下的分析，然后在通過(guò)計(jì)算而準(zhǔn)確的得知地下特深管線的位置以及所處的深度信息。進(jìn)而達(dá)到特深管線的探測(cè)功能。對(duì)于電磁的激發(fā)，可以是對(duì)地下的金屬管線進(jìn)行人工的激發(fā)，例如感應(yīng)法以及夾鉗法等等，然后在對(duì)其進(jìn)行通電的處理，這時(shí)，地下管線的金屬部分就會(huì)因?yàn)榧ぐl(fā)而產(chǎn)生一定的交變磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)能夠被地面的相應(yīng)接受裝置所接受，這樣就能夠達(dá)到測(cè)量的目的，在此方法中，帶電管線磁場(chǎng)的水平分量數(shù)值計(jì)算公式為（1）所示，而垂直分量的計(jì)算公式如（2）所示。

公式（1）以及公式（2）所計(jì)算的數(shù)據(jù)有一個(gè)很大的限制，就是在深埋深度在3m之內(nèi)的管線進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)的結(jié)果是準(zhǔn)確的，但是對(duì)于3m之外的管線數(shù)值檢測(cè)，其由于電磁場(chǎng)信號(hào)的特點(diǎn)，會(huì)顯得較弱，也就不能夠準(zhǔn)確的判斷異常信號(hào)的干擾情況，容易造成誤差。但是，從公式（1）以及公式（2）計(jì)算可以看出，帶電管線磁場(chǎng)的水平分量以及垂直分量的與電流的大小都成正比，所以，在實(shí)際的探測(cè)工作中，可以采用直接法，對(duì)于深埋程度較大的管線，要增加其采用的功率，并減小接地電阻的數(shù)值，增加信噪比，這樣，在其他輔助的觀測(cè)方式下，就能夠在地面上接受到電磁波的信號(hào)，解決深埋深度在3m以上的管線探測(cè)問(wèn)題。

（3）人工地震法，其主要的應(yīng)用原理是通過(guò)不同介質(zhì)的不同阻抗值，對(duì)其發(fā)射一系列的波動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的彈性界面，當(dāng)這個(gè)界面兩側(cè)的彈性速度以及波阻抗差超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，就能夠通過(guò)一些軟件對(duì)其界面進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的描繪。由于在地面上對(duì)目標(biāo)進(jìn)行人工震源的激震時(shí)，會(huì)在激振點(diǎn)處發(fā)生一個(gè)彈性的震動(dòng)，這個(gè)震動(dòng)會(huì)對(duì)附近的土層情況產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而形成一個(gè)地震波向四周擴(kuò)散，地震波在地下進(jìn)行傳播的過(guò)程中，會(huì)遇到不同彈性介質(zhì)，所以會(huì)產(chǎn)生不同彈性的分界面，例如非金屬管材與地層之間的截面，此外，還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)波動(dòng)的反射和折射等現(xiàn)象，探測(cè)的人員就能夠通過(guò)地下所傳播的這些信息進(jìn)行分析，然后找出其波動(dòng)的規(guī)律，進(jìn)而，對(duì)深埋地下的管線進(jìn)行查找，知曉其準(zhǔn)確的位置。

將人工地震法應(yīng)用在地下深埋管線的探測(cè)中時(shí)，其經(jīng)常應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)是瑞雷波法，即面波法，其主要的應(yīng)用原理是地下的管道波動(dòng)速度與周圍介質(zhì)波動(dòng)速度的差異性，并對(duì)其不同頻率波的傳播速度進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量，以此來(lái)對(duì)地下管線的位置進(jìn)行確定，此外，如果地下深埋管線（管道）的埋設(shè)程度較深，或者其口徑較大的金屬管道，就可以采用這以方法進(jìn)行一個(gè)探測(cè)，通常情況下，其探測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確性較高，具有較大的研究和實(shí)踐價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于地下特深的管線掩埋地，僅僅采用單一的技術(shù)手段是不能夠準(zhǔn)確判斷管線埋設(shè)情況的，還需要采用多種方式探測(cè)的手段來(lái)保證其探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣也能夠有效增強(qiáng)同一地區(qū)地下管線的分辨程度，更好的保證非開(kāi)挖技術(shù)施工的質(zhì)量和有效性，所以，如何增強(qiáng)非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)技術(shù)就是相關(guān)的施工人員都在思考的問(wèn)題，除了可以應(yīng)用多頻率多探頭綜合的探測(cè)方法外，還要能夠?qū)?guó)內(nèi)的非開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行一個(gè)完善和總結(jié)，并且，還要盡可能快的研究出一個(gè)更加符合我國(guó)國(guó)情的外開(kāi)挖技術(shù)儀器，同時(shí)，利用信息化的技術(shù)手段來(lái)對(duì)城市地下錯(cuò)中復(fù)雜的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)信息的記錄，只有這樣，才能夠讓非開(kāi)挖技術(shù)得到一個(gè)新的提升。

[1]張漢春.非開(kāi)挖特深管線的探測(cè)技術(shù)分析及展望[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2010，03：1092～1097.

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[3]陳軍，陳澤元，楊川.基于深埋管線探測(cè)的井中磁梯度方法[J].地球科學(xué)（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)），2015，12：2110～2118.

P631

A

1004-7344（2016）20-0173-02

2016-7-1

劉陽(yáng)（1991-），男，江西撫州人，學(xué)士，東華理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事地球物理勘查及遙感工作。