何 輝，曾 平

(深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 深圳 518000)

1 概述

目前，管線探測儀是地下管線探測作業(yè)中最常用、最經(jīng)濟、效率最高且精度較高的儀器設(shè)備，其探測理論和技術(shù)方法已日益完善。管線儀的工作原理是通過管線儀的激發(fā)裝置加載數(shù)千赫茲的交頻電磁脈沖信號至地下目標(biāo)管線，并沿目標(biāo)管線傳播，而致目標(biāo)管線周圍產(chǎn)生圓形磁場，管線儀的接收裝置通過撿拾其圓形磁場而判定管線的空間位置。從理論上說，該類設(shè)備及其采用的方法僅針對導(dǎo)電且能在其周圍產(chǎn)生圓形磁場的管道、纜線行之有效。對于不導(dǎo)電管線(即非金屬類，如塑膠類、混凝土類)就無能為力了，亦即管線儀在管線探測作業(yè)中存在一定的“探測盲區(qū)”。

簡單的說，管線儀探測盲區(qū)是指針對現(xiàn)狀存在的某條地下管線或管線段，利用管線儀探測無效或無法獲取有效數(shù)據(jù)的情況。根據(jù)管線的特性，本文將管線儀探測盲區(qū)分為三類：第一類指利用管線儀無法直接進行探測的情況，比如對塑膠管道、水泥管道等非金屬管線，這些由于管線材質(zhì)本身原因造成的探測盲區(qū)本文稱之為“直接性探測盲區(qū)”；第二類指表面上滿足管線探測儀工作條件，但在實際探測中接收機無法獲取有效信號或根本接收不到信號的情況，如有金屬絲但存在接頭(接頭內(nèi)金屬絲未連通)的光纜、外涂保護層(相當(dāng)于絕緣層)完好且管段兩端均未接地的金屬管道、未接通的備用高壓電纜等金屬類管道，此等情況造成的探測盲區(qū)并非由于管線材質(zhì)本身的原因，本文稱之為“假象性探測盲區(qū)”；第三類指深埋的地下金屬管線，由于加載的電磁脈沖信號使之周圍產(chǎn)生的磁場信號相對較弱，不易被接收機識別或易于被其它干擾信號串?dāng)_，從而無法獲取有效信號，本文稱之為“疑難性探測盲區(qū)”。

本文從理論出發(fā)，結(jié)合多年經(jīng)驗和多件實例對利用管線儀探測地下管線的探測盲區(qū)進行總結(jié)，并提出有效的解決方案進行探討。

2 管線儀的工作原理

現(xiàn)階段使用的管線儀主要由發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機以直接充電、電磁感應(yīng)或線圈耦合的方式加載高頻率的交流脈沖信號至埋設(shè)于地下的目標(biāo)管線，使之產(chǎn)生瞬變電流，該瞬變電流在目標(biāo)管線上傳播，并與遠(yuǎn)方大地連接而形成“回路”。目標(biāo)管線上傳播的瞬變電流在傳播過程中，在管道四周產(chǎn)生圓形的磁場，接收機在地面通過撿拾圓形磁場信號而推算出管線的走向、埋深等空間信息數(shù)據(jù)。根據(jù)電磁理論，傳播于目標(biāo)管線上的瞬變電流只有在有去有回時(即形成回路)，才能在管線周圍產(chǎn)生連續(xù)的磁場。接收到的磁場強度與管道上加載的電流強度、衰減程度及距離目標(biāo)管線的遠(yuǎn)近密切相關(guān)。

3 直接性探測盲區(qū)

對于不導(dǎo)電的非金屬管線，由于無法通過管線儀激發(fā)裝置對其進行信號加載的手段使之周圍產(chǎn)生磁場，從而在理論上就成為管線儀的探測盲區(qū)。

3.1 直接性探測盲區(qū)總結(jié)

造成“直接性探測盲區(qū)”的原因是因為管線的材質(zhì)不能作為電流的載體，常稱之為“非金屬管道”。非金屬管道主要包含塑膠管線(PVC、光纖、玻璃夾砂、塑鋼等)管道、混凝土質(zhì)(水泥、鋼筋混凝土等)管線、陶瓷類管線等。這類管線的一個共性即不導(dǎo)電，在市政管線中涵蓋了給水、雨水、污水、燃?xì)?、電力、電信及工業(yè)管道等各專業(yè)管線。正是因為其具有不導(dǎo)電性，致使管線儀無法直接對其進行探測。

3.2 解決方案探討

針對非金屬管線，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況、靈活多變、不拘一格的采用各種手段解決問題，不要拘泥于定式思維。常用的咨詢權(quán)屬單位、輔以人工調(diào)查、分析推斷等的方式本文不再贅述，本文主要就如何創(chuàng)造條件變“非金屬管線”為“金屬管線”(變不能為可能)進行探測的思維方式進行論述。

要想“非金屬管線”變?yōu)椤敖饘俟芫€”，就要創(chuàng)造條件通過間接的方法來達到目的。譬如通過探測塑膠燃?xì)夤艿腊殡S敷設(shè)的示蹤線的方法、通過撿拾塑膠燃?xì)夤艿缆裨O(shè)的示蹤器芯片的方法、通過對電力電信空套管穿設(shè)電纜導(dǎo)線的方法、通過對混凝土質(zhì)排水管道拖放示蹤探頭的方法等等，均可通過“變換探測對象”的間接手段對目標(biāo)管線有效的進行探測。

實例：在深圳南海大道與東濱路的交叉路口，業(yè)主擬頂管施工修建過路管群，但與同是頂管施工的過路深埋電信管群交叉。技術(shù)人員通過現(xiàn)場作業(yè)發(fā)現(xiàn)，由于電信管群為深埋且管孔內(nèi)敷設(shè)的光纜有接頭(接頭內(nèi)金屬絲為斷開狀態(tài))而導(dǎo)致管線儀無法有效激發(fā)電磁信號，故而無法利用管線儀探測作業(yè)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查、分析，筆者發(fā)現(xiàn)電信管群尚有一條空管可利用，便采取在空管內(nèi)穿設(shè)電纜線、再將電纜線兩端均與管線儀發(fā)射機直連充電的方法進行探測。這樣既避開了電信管群塑膠材質(zhì)的“非金屬性”，又解決了深埋管線磁場信號較弱的難題(相當(dāng)于儀器激發(fā)信號直接在電纜內(nèi)傳輸，信號極強)，有效的解決了這一深埋、非金屬管線的探測難題。

4 假象性探測盲區(qū)

在實際工作中，管線探測技術(shù)人員常會遇到金屬管道、儀器連接正常、工作電流顯示正常，但接收機就是無法接收到電磁信號的情況。這種情況通常表明管線激發(fā)裝置未能成功的在目標(biāo)管線上加載交頻電流，從而導(dǎo)致目標(biāo)管線周圍未能形成圓形磁場。這就是表面上滿足管線探測儀的工作條件，但實際上存在著一定的假象性。

4.1 假象性探測盲區(qū)總結(jié)

在管線探測作業(yè)中，假象性探測盲區(qū)多出現(xiàn)在帶有金屬芯光纖的追蹤探測、外涂保護層(相當(dāng)于絕緣層)完好且管段兩端均未接地的金屬管道、未啟用的備用高壓電纜的追蹤探測等情況。究其原因，主要是因為擬探測的帶金屬芯光纜存在接頭(接頭內(nèi)金屬芯為斷開狀態(tài))、外涂保護層的金屬管道與大地絕緣隔離且接頭處有橡膠圈密封隔離、備用高壓電纜一端未接電而另一端未接通用戶，致使加載在目標(biāo)管線上的交頻電流不能形成回路所導(dǎo)致，從而表面上管線探測儀發(fā)射機工作正常，但接收機接收不到激發(fā)的磁場信號。

4.2 解決方案探討

對于假象性探測盲區(qū)，除了人工開挖、地質(zhì)雷達、淺層地震等解決思路外，想辦法滿足管線儀的探測條件無疑是省時省力的好辦法。比如采用更換目標(biāo)光纖進行追蹤、在套管中另外穿纜進行探測、對防腐完好的新埋設(shè)鋼管進行雙端充電、未啟用的備用電纜雙端接地等手段，人為創(chuàng)造條件去滿足管線儀的工作需求，既省力又可有效解決這一難題。

實例：在深圳寶安自來水廠，有兩條專用供電電纜(一主一備用，直埋地段約為1公里)，當(dāng)時主供電電纜出現(xiàn)故障，準(zhǔn)備啟用備用電纜，卻發(fā)現(xiàn)備用電纜在直埋地段不知何時何處被損出現(xiàn)短路故障，無法合閘。急需查清電纜的精確走向和故障點，以便及時修復(fù)。經(jīng)現(xiàn)場踏勘、分析，我們采用了管線儀配合電纜破損檢測儀進行工作。但當(dāng)加載了激發(fā)信號至目標(biāo)電纜時，指標(biāo)、狀態(tài)顯示一切正常，就是接收不到信號。正當(dāng)業(yè)主無奈準(zhǔn)備更換檢測單位和探測設(shè)備時，筆者經(jīng)仔細(xì)詢問業(yè)主工作人員，卻發(fā)現(xiàn)目標(biāo)電纜在檢修時遠(yuǎn)端已斷開，導(dǎo)致發(fā)射機激發(fā)電流無法形成回路。經(jīng)現(xiàn)場連接接地線，順利的避開了這一假象，完成了檢測任務(wù)。

5 疑難性探測盲區(qū)

隨著施工工藝的發(fā)展，目前在城市管網(wǎng)的施工中頂管施工非常普遍，而且為了避開其它管線，頂管深度越來越大。這就使管線探測工作越來越困難。根據(jù)電磁理論，目標(biāo)管線周圍產(chǎn)生的磁場強度和管道上加載的電流強度、接收機距離目標(biāo)管線的遠(yuǎn)近密切相關(guān)，即同等條件下目標(biāo)管線的埋深越大，則在地面接收到的磁場強度越弱。當(dāng)管線埋設(shè)超過一定深度時，地面幾乎就無法分辨接收到的磁場信號，形成“疑難性探測盲區(qū)”。

5.1 探測盲區(qū)總結(jié)

由于地下管線的復(fù)雜性，疑難性探測盲區(qū)包含甚廣，概括而言，主要包括儀器接收不到或人工分辨不出接收到的磁場信號、接收到的磁場信號是干擾的假信號等情況。本文主要總結(jié)和探討儀器接收不到或人工分辨不出接收到的磁場信號的情況。此類情況主要是由于接收到的磁場信號較弱而導(dǎo)致的，多出現(xiàn)于采用頂管施工的深埋過路金屬管線，常見的有跨市政道路頂管施工的電力、電信、給水、燃?xì)獾冉饘俟艿?、纜線等。

5.2 解決方案探討

對于由于接收到的磁場信號較弱所導(dǎo)致的疑難性探測盲區(qū)，其解決思路就是如何想辦法增強激發(fā)的磁場強度。而要增強磁場強度，就要加大管道上的交頻電流強度。由于發(fā)射機施加電壓有限、功率有限，但待測管道的電阻是固定的，故采用常規(guī)的手段是無法達到這一目的的。另辟思路，比如可通過增加激發(fā)發(fā)射機的數(shù)量(當(dāng)然激發(fā)頻率要一致)來增強磁場強度、通過利用長導(dǎo)線進行雙端充電的方法來增加電流強度、通過套管內(nèi)穿設(shè)電纜導(dǎo)線然后雙端充電的方法來增大電流強度等。

實例：在深圳深南大道，有一過路的給水鋼管，道路中間埋設(shè)深度超過7m，由于地鐵施工需精確探測其走向和埋深，但常規(guī)方法均因接收到的磁場信號太弱無法精確定位、定深。經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場搜尋，發(fā)現(xiàn)市政道路兩側(cè)相距500m各有一個閥門井露頭，我們就購買了一條700m的普通電線作為導(dǎo)線，采用雙端充電法對其兩個露頭同時加載激發(fā)電流，由于相對管道長度(相比理論上的遠(yuǎn)方接地)變小，而使管道電阻值變小、電流強度增強，隨之管道周圍的磁場強度大大提升，完全達到了探測條件，順利解決了這一疑難問題。

6 結(jié)論

利用管線儀進行管線探測作業(yè)，由于受到場地復(fù)雜條件的限制，使用儀器和探測技術(shù)水平發(fā)展的制約，遇到探測盲區(qū)將不可避免。而作為從業(yè)者，只要不拘泥于定式思維，根據(jù)現(xiàn)場情況，采取靈活多變的思路，輔以多種手段，很多情況下的探測盲區(qū)完全可以得到有效的解決。

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