王慎利 尹紀超

山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司 山東濟南 250101

地下管線是城市中的配套設(shè)施，是輔助城市可以更好、更安全、更高效運轉(zhuǎn)的設(shè)施。隨著城市的擴容速度越來越快，一些地下管線敷設(shè)的也越來越復(fù)雜，而管線的復(fù)雜致使其探查、修檢等工作也加重了不少的負擔。特別是一些非開挖技術(shù)大量使用，導(dǎo)致管線埋深普遍較大、而管線標高的波動也變得非常劇烈，使探測精度難度大大增加。為了保證地下管線的安全，就必須使用綜合性的物探技術(shù)，這樣才能獲取更多精確資料，為后續(xù)的工作提供強力支持。

1 地下管線的類型與探測特點

地下管線的類型主要包括以下幾種：供水、燃氣、電力、通信、工業(yè)等管線和其他配套設(shè)施，這些地下管線保障著城市正常的運轉(zhuǎn)。地下管線按照物理性質(zhì)可以分為三種：（1）金屬材料管線，如鋼、鐵等材料制成的金屬管線設(shè)施；（2）電纜設(shè)備，由銅、鋁制成的電纜設(shè)備；（3）由陶瓷等材料制成的非金屬管線，如工業(yè)管道等。地下管線探測的難點：（1）環(huán)境的問題，通常情況下，管線都被埋設(shè)在地下，所以其環(huán)境是復(fù)雜的。特別是在繁華的街道、工廠等復(fù)雜環(huán)境下，這些地區(qū)的探測會因為環(huán)境的復(fù)雜而增加探測難度，一些常規(guī)探測手段探測不出這些管線狀態(tài)。（2）種類的問題，現(xiàn)今的城市地下管線種類繁多，各種鋪設(shè)方式、型號五花八門，甚至有的還會出現(xiàn)信號干擾的問題，會增加探測難度[1]。（3）探測器的問題，如果探測器不能符合探測需求，就完成不了相應(yīng)的探測，如沒有抗干擾能力等。

2 幾種常用的物探方法

2.1 電磁法

這種方法的特點是使用簡單、精準度高，而這種方法簡單來說就是通過電磁的感應(yīng)來探測管線?；谶@種方法的特點，所以在探測金屬類管線時常常用電磁法來探查管線。電磁法的基本原理是：利用金屬管道和電纜在一次電磁場的作用之下，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而在管線周圍就可以產(chǎn)生二次電磁場，我們可以通過二次電磁場給定的信號強度與分布態(tài)勢來判定金屬管線的位置。雖然電磁法看起來比較強大好用，但是它并不能測試所有的金屬地下管線，只有管線長度遠超埋深時才可以使用，或者地下管線與周邊管線有著明顯的電性差異也可行[2]。

2.2 探地雷達法

在1904年一個德國人嘗試用電磁波信號探測地面金屬的物體，這便是探測雷達的雛形；而在1910 年，又有兩名德國人在一項專利中明確提出了雷達的概念，用埋設(shè)在一組鉆孔中的偶極天線可以探測地下相對高導(dǎo)電性的區(qū)域。隨著現(xiàn)代的電子技術(shù)應(yīng)用越來越深入，人們對電磁波的認識進一步的加深，地質(zhì)雷達的應(yīng)用范圍從低耗的介質(zhì)逐漸擴大了自身的探索范圍。探地雷達是一種高端科技儀器，被大量使用在機場路面質(zhì)量檢測、隧道、地下管線等方面。這種方法可以利用一個，天線發(fā)射高頻、寬頻帶電磁波。地質(zhì)雷達的基本原理：電磁波的反射原理，也就是說這種方法比電磁波更加有效；而組成的部分是發(fā)射結(jié)構(gòu)與接收結(jié)構(gòu)。該方法的工作流程：首先用發(fā)射部分發(fā)射電磁波穿透地下的介質(zhì)然后介質(zhì)給接收部分反饋相關(guān)數(shù)據(jù)。穿透的深度是由介質(zhì)中的介電常數(shù)和電導(dǎo)率決定，少數(shù)情況下也可以使用透射，如層析成像等。常見的介質(zhì)有水、空氣、雪、石灰?guī)r等，探地雷達有一個非常明顯的缺陷，就是雷達使用的電磁波主要是在非理想介質(zhì)中傳播，所以該電磁波的傳播速度會衰弱的非常快。要想知道雷達方法是否可以用于廣泛的地質(zhì)環(huán)境中，就需要了解環(huán)境的電特性，而決定電特性的重要因素之一就是水。在開始使用天線時，需要注意如果是RTA 天線，收發(fā)天線需要順向排列，對于非常淺的淺層物質(zhì)無法進行探測。

2.3 磁梯度法

前兩種方法，電磁法、探地雷達法這些都是針對于埋深較淺的管線而使用的方法，磁梯度法是針對埋設(shè)很深的管線常用的探查方法。磁梯度法是指用鉆孔的方法把磁力梯度儀器下放到鉆孔內(nèi)部。在實際的觀測中，我們通?？梢允褂锰荻戎祦矸磻?yīng)曲線的變化情況。通過磁場強度的變化，我們可以發(fā)現(xiàn)地下是否有金屬物體，這樣我們也就可以確定管線的位置。磁梯度法的原理：我們可以認為地球磁場，是一個在地球中心的物體，并且還是一個與地球自轉(zhuǎn)軸斜交的磁偶極子。但是在地球上，到處都有磁場，并且還會隨著時間的變化而變化。在探查大埋深管道金屬管道時，這些管道都是一些強鐵磁性物質(zhì)，所以在周圍都有一些磁場存在。通過使用磁梯度法，我們發(fā)現(xiàn)在接近金屬管道的鉆孔內(nèi)，梯度值隨深度會有異常劇烈的變化。磁梯度法的探測流程：（1）確定管道大體位置：方法是根據(jù)已有的管道資料劃分管道的大致走向，并在現(xiàn)場進行標記；（2）布置探測斷面：在確認好位置后，根據(jù)已有資料、垂直管道的走向來確認探測斷面；（3）鉆孔：按照一定的規(guī)則布置鉆孔，然后開始下套管，把空心的PVC 管下放在鉆孔中，管徑需要能夠讓磁梯度儀器順利進出，并在接頭處安裝無磁性的螺絲進行固定，從而避免探查受到干擾；（4）磁梯度探查：在下完套管時，需要把探頭放入PVC 管中，然后按照一定的標準開始探查工作，然后將取得數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，這樣就能更加簡便的分辨管道的埋深等信息；（5）孔位與孔口標高的測量：當所有的探查工作結(jié)束就可以進行孔位和孔口標高的測量了。在使用完該方法后，還可以使用觸探法進行二次探查，以便可以更加精確判定管線的具體情況。

3 結(jié)論

首先對地下管線的種類，與探測的難點進行了分析，然后針對于物探技術(shù)進行了詳細的闡述。如今城市化的加快，使得城市的相關(guān)配套設(shè)施猛增，但這些配套設(shè)施的檢測、修繕問題得不到很好的解決。所以面對現(xiàn)今的復(fù)雜環(huán)境，我們需要使用更加先進的技術(shù)、更加有效的方法，來對地下管線進行綜合性的管理，而要想實現(xiàn)綜合性的管理，就需要多種方法對管線進行積極的探查，只有探查到了全面的資料，我們才能依據(jù)這些資料，整理出相關(guān)的管線改善方案。