郭小童

海南有色工程勘察設(shè)計(jì)院 海南?？?570000

當(dāng)前地下管網(wǎng)系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜、種類(lèi)繁多、材質(zhì)及埋設(shè)方式各異，加上管線數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不全和施工不規(guī)范等因素，都給地下管線探測(cè)工作增加了諸多麻煩和挑戰(zhàn)。當(dāng)下，各部門(mén)對(duì)地下管線探測(cè)的技術(shù)要求不斷增多，如何在現(xiàn)有探測(cè)設(shè)備和探測(cè)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)地條件，提高地下管線探測(cè)效率和探測(cè)精度，正是本文的出發(fā)點(diǎn)。

1 探測(cè)區(qū)域概況

項(xiàng)目地點(diǎn)位于陵水縣椰林鎮(zhèn)某路段，測(cè)區(qū)長(zhǎng)1km 寬20m，內(nèi)有一現(xiàn)狀水泥道路，長(zhǎng)1km，寬約8m，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步勘察，共有雨水、污水、給水、電力、通訊及燃?xì)? 種管線各1km，除去路寬，左右各6m 為路邊線至兩邊房屋滴水檐的距離，內(nèi)有硬化地、草地、空地等地類(lèi)，地下管線情況未知?，F(xiàn)對(duì)該路段進(jìn)行綜合整治，需探明地下管線埋深、位置、走向、材質(zhì)、管徑、流向等信息[1]。

現(xiàn)場(chǎng)初步勘察情況：雨污水檢查井和雨水篦子分列道路兩側(cè)，相鄰兩檢查井之間間隔25-30m，部分檢查井因車(chē)輛長(zhǎng)期碾壓導(dǎo)致變形，且存在檢查井井蓋標(biāo)識(shí)與實(shí)際用途不符的情況；通訊管線中，移動(dòng)、聯(lián)通、電信檢查井交錯(cuò)并行，且中間參雜弱電管線，雜亂無(wú)章，同樣存在檢查井井蓋標(biāo)識(shí)與實(shí)際用途不符的情況，道路邊線往外2m 處，每隔50m 設(shè)有一個(gè)戰(zhàn)備光纜標(biāo)，未發(fā)現(xiàn)有檢查井；道路右側(cè)有一電力井溝，每隔30m 左右鋪設(shè)3 個(gè)20cm 厚的水泥蓋板，據(jù)電網(wǎng)公司工作人員介紹，是一條35kV 的高壓管線；道路左側(cè)有燃?xì)夤艿赖貥?biāo)，僅發(fā)現(xiàn)一個(gè)檢查井；給水檢查井在1km 路線中僅分布有6 個(gè)，要探明走向及埋深情況，難度很大。

2 探測(cè)方法與應(yīng)用

2.1 雨污水管線

雨污水管線探測(cè)多屬于明顯管線點(diǎn)的探測(cè)，位于檢查井下，開(kāi)蓋后管線材質(zhì)、走向、流向等信息一目了然，無(wú)需用到管線探測(cè)儀，檢查井距離分布均勻，方向明確，也無(wú)需用到地質(zhì)雷達(dá)，只需結(jié)合帶標(biāo)尺的花桿、鋼尺或測(cè)距儀測(cè)量管底內(nèi)徑埋深及管徑，并探明其分支情況，是雨水管線的，要探明與雨水篦子的連接情況（個(gè)別測(cè)區(qū)存在雨污合流的情況，故不能單純的通過(guò)雨水篦子和井蓋標(biāo)識(shí)來(lái)判斷雨污管線），同樣要測(cè)量管徑和埋深。在該測(cè)區(qū)，污水管線的分支由各個(gè)居民樓接出，屬于隱蔽管線點(diǎn)，其連接的方位角度不易查明，但應(yīng)盡量判斷準(zhǔn)確。

雨污水管線的探測(cè)，開(kāi)蓋工具的選擇是重點(diǎn)，如該測(cè)區(qū)中因車(chē)輛長(zhǎng)期碾壓導(dǎo)致變形的井蓋，使用鉤子、鋤頭等常規(guī)工具無(wú)法奏效，可以采用千斤頂與鐵棍做杠桿配合大榔頭敲擊的方法，或是購(gòu)買(mǎi)網(wǎng)紅神器井蓋起拔器、甚至可能還需要用上較大一些的工具，如輕便型井蓋液壓開(kāi)蓋器。開(kāi)蓋工具各有千秋，應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境優(yōu)選，這里不一一贅述[2]。

2.2 電力管線

電力管線分高壓和低壓，材質(zhì)為銅或鋼芯鋁絞線，可采用最常規(guī)的電磁法探測(cè)。該測(cè)區(qū)管線探測(cè)使用的是美國(guó)里奇地下管線探測(cè)儀（RIDGID），其主要原理是采用電磁法探測(cè)地下管線，即利用管線內(nèi)部產(chǎn)生的電流在周邊空間產(chǎn)生頻率一致的交變類(lèi)電磁場(chǎng)，然后通過(guò)管線探測(cè)儀對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)。電磁法根據(jù)工作方式不同，分為被動(dòng)源法和主動(dòng)源法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是是否使用發(fā)射器主動(dòng)為目標(biāo)管線通電通磁從而產(chǎn)生電磁場(chǎng)的區(qū)別。因電力管線會(huì)自動(dòng)在其內(nèi)部系統(tǒng)中產(chǎn)生電流，所以探測(cè)高壓管線應(yīng)采用最直接簡(jiǎn)單的被動(dòng)源法，即無(wú)需借助發(fā)射器，直接使用探測(cè)儀（接收機(jī)）進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)擬探管線與其埋設(shè)環(huán)境的電性差異越大則探測(cè)效果越好的特性，在高壓管線探測(cè)時(shí)，接收信號(hào)更為穩(wěn)定強(qiáng)烈，特別是沒(méi)有通訊或其他電力管線干擾的情況下。

由于低壓管線信號(hào)較弱，又與通訊管線并行，干擾較大（如圖1 所示，接收到的信號(hào)偏離箭頭指向較大），需采用主動(dòng)源法中的夾鉗法，將特制的環(huán)形夾鉗套在目標(biāo)金屬管線上，夾鉗另一端連通發(fā)射器（如圖2 所示），開(kāi)啟發(fā)射器，將發(fā)射器頻率和探測(cè)儀頻率調(diào)成一致，里奇探測(cè)儀提供1Hz、8Hz、33Hz、128Hz 等多種頻率，因周邊環(huán)境和電力不同使用功能等因素，需調(diào)整頻率直至探測(cè)信號(hào)穩(wěn)定清晰，經(jīng)多次實(shí)地驗(yàn)證，33Hz 為普遍適用頻率。其工作原理是通過(guò)夾鉗產(chǎn)生的諧變磁場(chǎng)直接耦合到目標(biāo)管線上，使其產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后用探測(cè)儀接收目標(biāo)管線感應(yīng)電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)[3]。在實(shí)地操作中，為避免信號(hào)干擾或減弱影響探測(cè)精度，探測(cè)儀宜在發(fā)射器30m 半徑以外200m 半徑以?xún)?nèi)實(shí)施探測(cè)。

圖1 信號(hào)干擾示意圖

2.3 通訊管線

通訊管線材質(zhì)為銅或光纖，類(lèi)似電力管線，可在內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生電流，均可使用被動(dòng)源法。該測(cè)區(qū)通訊管線中包含移動(dòng)、聯(lián)通、電信，以及沒(méi)有檢查井的戰(zhàn)備光纜，由于多條通訊和弱電管線參雜，信號(hào)互相干擾，加上井蓋標(biāo)識(shí)有誤，使用被動(dòng)源法無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分移動(dòng)聯(lián)通電信管線走向，這里同樣要采用夾鉗法逐條追蹤。使用夾鉗法的首要條件是有裸露可見(jiàn)的管線部分如檢查井，所以此法并不適用于只有地面標(biāo)志的地下戰(zhàn)備光纜。

主動(dòng)源法中的感應(yīng)法，是通過(guò)發(fā)射器發(fā)射諧變電磁場(chǎng)，使目標(biāo)金屬管線產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁場(chǎng)的方法。此方法無(wú)需與目標(biāo)管線有接觸，只需將發(fā)射器垂直放置于目標(biāo)管線路線上，即相鄰地面標(biāo)志的連線，放置位置應(yīng)盡量準(zhǔn)確，探測(cè)儀和發(fā)射器的距離要求同夾鉗法。

圖2 夾鉗法示意圖

圖3 直接法示意圖

2.4 給水管線

給水管線材質(zhì)多為鑄鐵、PVC 或PE，該區(qū)域中，主管為鑄鐵管，支線為PVC 管。鑄鐵材料不適用被動(dòng)源法，首先嘗試了感應(yīng)法，但由于檢查井間距過(guò)大，發(fā)射器位置無(wú)法準(zhǔn)確放置，加上附近通訊電力管線的干擾，導(dǎo)致管線的探測(cè)出現(xiàn)了偏差，信號(hào)跟蹤一段距離后與通訊管線交匯，但打開(kāi)檢查井并無(wú)發(fā)現(xiàn)給水管線，根據(jù)前后埋深判斷，確定信號(hào)受到了干擾。最后采用了主動(dòng)源法中的直接法，即直接給金屬管線施加電流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)，再利用接收機(jī)接收的方法。需將鋼釬打入附近土層至少10cm 以下，發(fā)射器放置在檢查井附近，一端夾子夾住鋼釬，另一端夾子吸附在沿著給水走向的鑄鐵上，發(fā)射器通電后即可產(chǎn)生電流（如圖3 所示）。此法同樣提供了多種探測(cè)頻率，需逐一調(diào)試，直至信號(hào)最佳。

PVC 管及PE 管，一種合成塑料材質(zhì)，管線內(nèi)部無(wú)法自動(dòng)產(chǎn)生電流，也無(wú)法主動(dòng)施加電流，故不適用電磁法。目前，針對(duì)此類(lèi)非金屬管線，并沒(méi)有特別有效的探測(cè)方法，地質(zhì)雷達(dá)雖然具備非金屬探測(cè)功能，但在該區(qū)域測(cè)試中，由于土層電阻率過(guò)低，發(fā)射信號(hào)到達(dá)一定深度后電磁波衰減嚴(yán)重，導(dǎo)致反射信號(hào)微弱無(wú)法辨別，故也不適用。該區(qū)域中PVC 管為通向居民樓的支線，大致方向能夠確定，且現(xiàn)狀道路與房屋之間是裸露的土層或草地，符合開(kāi)挖條件。而單純的開(kāi)挖法耗時(shí)高，效率低。采用開(kāi)挖和釬探相結(jié)合的方法，效率相對(duì)高很多。先對(duì)地表以下30cm 的土層進(jìn)行開(kāi)挖，此區(qū)域開(kāi)挖相對(duì)容易，然后視具體情況決定是否繼續(xù)開(kāi)挖，當(dāng)管線走向判斷沒(méi)有足夠把握時(shí)，應(yīng)加大開(kāi)挖面，便于后面釬探工作開(kāi)展。如開(kāi)挖進(jìn)度明顯下降，則轉(zhuǎn)為釬探，即將一根鋼釬偏細(xì)的一端緩慢打入土層，底端不能太過(guò)尖銳，否則容易鑿穿造成泄露。通過(guò)打入過(guò)程中感受手部的震動(dòng)來(lái)判斷鋼釬是否觸及管線外部，如到達(dá)參考深度還無(wú)法感知，則更換點(diǎn)位繼續(xù)試探，直至找到為止。

2.5 燃?xì)夤芫€

燃?xì)夤芫€材質(zhì)為鋼管及復(fù)合材料，該區(qū)域中材質(zhì)為鋼管，管徑30cm，由于易燃易爆的體質(zhì)，禁止使用直接法探測(cè)，受管徑大小限制，夾鉗法也無(wú)法使用，而直接使用被動(dòng)法易受附近管線干擾，一般采用感應(yīng)法較為穩(wěn)妥。如果是復(fù)合材料，且未在管底安置金屬示蹤線，又是在硬化面下，則只能采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行探測(cè)。

2.6 不明情況的管線探測(cè)

路面以外邊界以?xún)?nèi)的區(qū)域，應(yīng)采用盲探的方法進(jìn)行探測(cè)，盲探多使用被動(dòng)源法，如有特殊要求，可結(jié)合發(fā)射器進(jìn)行探測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

地下管線探測(cè)重點(diǎn)無(wú)外乎探測(cè)精度的控制，探的出還要探的準(zhǔn)，這就要求各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)謹(jǐn)。探測(cè)儀在開(kāi)始作業(yè)前，應(yīng)先對(duì)明顯管線點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，將探測(cè)深度與其他方法測(cè)得的深度進(jìn)行比較，對(duì)探測(cè)深度誤差進(jìn)行常數(shù)改正，以提高探測(cè)精度。探測(cè)工藝方法要結(jié)合實(shí)地選擇，必要時(shí)還應(yīng)逐一進(jìn)行測(cè)試[4]。

綜上所述，電磁法在電力、通訊、給水及燃?xì)獾榷喾N管線探測(cè)中均可應(yīng)用，其探測(cè)方法直接，精度穩(wěn)定可靠，適用范圍廣。需要注意的是，直接法要求探測(cè)目標(biāo)附近有裸露地表，方可形成回路產(chǎn)生電流；夾鉗法受環(huán)形夾鉗半徑限制，一般要求目標(biāo)管線管徑不超過(guò)15cm，但大部分情況下適用，只需注意避開(kāi)探測(cè)儀與發(fā)射器相互干擾的區(qū)域；感應(yīng)法簡(jiǎn)單適用，缺點(diǎn)是信號(hào)弱且精度低。地質(zhì)雷達(dá)雖然是目前非金屬管線行之有效的探測(cè)方法，但成本昂貴，且易受土層及周邊環(huán)境影響，性?xún)r(jià)比不高。開(kāi)挖和釬探技術(shù)水平較低，僅適用于后期精度驗(yàn)證，不建議推廣[5]。