釗童輝 白金生 盧 鶴

（河南省航空物探遙感中心，河南鄭州 450053）

近些年，城市化發(fā)展對(duì)地下管線產(chǎn)生了較為重大的影響，更為多樣化的建筑功能需求對(duì)管線的數(shù)量、種類提出更高要求。過(guò)去的城市附屬設(shè)施建設(shè)缺乏系統(tǒng)性、全面性，城市地下管線在建設(shè)過(guò)程中相對(duì)獨(dú)立，缺乏溝通交流，不同地區(qū)管線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，對(duì)于城市未來(lái)整體的協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生較大的阻礙。隨著相關(guān)建設(shè)法規(guī)逐漸得到完善，行業(yè)發(fā)展需求越來(lái)越復(fù)雜，城市管理呈現(xiàn)出精細(xì)化的發(fā)展趨勢(shì)，要求相關(guān)管理人員實(shí)行更規(guī)范化、信息化的管理模式，普查地下管線的實(shí)際鋪設(shè)情況，明確雨污管網(wǎng)的建設(shè)情況，為后續(xù)市政建設(shè)實(shí)現(xiàn)雨污分流的建設(shè)目標(biāo)提供支持。在發(fā)展過(guò)程中，地下管線探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用尤為重要，需要結(jié)合高新信息化管理手段強(qiáng)化管理能力。

1 城市地下管線種類及其探測(cè)技術(shù)

在城市地下管線建設(shè)中，管線功能要求不同會(huì)導(dǎo)致其自身屬性不同，常見(jiàn)的管線有給排水以及熱力電力等，也有國(guó)防通信等特殊用途管線，管線承擔(dān)著維持城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的艱巨任務(wù)。我國(guó)常見(jiàn)的城市地下管線材質(zhì)主要包括金屬、非金屬以及帶金屬骨架等，針對(duì)不同的材質(zhì)需要采用不同的探測(cè)技術(shù)。

工作人員可以借助觀測(cè)井通過(guò)肉眼直接觀察、記錄可見(jiàn)的地下管線分布，是探測(cè)工作中最為直接和有效的方法。但該方法存在一定局限性，對(duì)管線的空間分布位置缺乏檢測(cè)能力，在實(shí)際探測(cè)工作中一般需要輔以設(shè)備探測(cè)提升探測(cè)工作的層次與效率。

針對(duì)金屬材質(zhì)的管線，組合采用電磁感應(yīng)法、直接法可以獲得不錯(cuò)的效果；針對(duì)混凝土、塑料等常見(jiàn)的非金屬材質(zhì)管線，可以根據(jù)實(shí)際情況采用示蹤電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法等方法；若探測(cè)對(duì)象采用帶金屬骨架的電纜線，采用工頻法即可得到管線的空間位置；夾鉗法在通信線、電力線等管線的探測(cè)中的應(yīng)用較為廣泛，夾鉗位置能夠產(chǎn)生強(qiáng)度較大的環(huán)形磁場(chǎng)，接收機(jī)一端可以對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析，得到管線的基本參數(shù)。

2 城市地下管線探測(cè)技術(shù)的原理

我國(guó)城市地下管線的功能、組成較為復(fù)雜，同一管線系統(tǒng)內(nèi)不同部分的材質(zhì)常存在較大差異。目前實(shí)行的常規(guī)管線儀對(duì)金屬材質(zhì)管線有著較為突出的探測(cè)效果，但在非金屬材質(zhì)的管線探測(cè)工作中，難以發(fā)揮良好效果，需要技術(shù)人員根據(jù)具體材質(zhì)及工程環(huán)境選擇其他探測(cè)設(shè)備或方法，如電磁感應(yīng)法和地質(zhì)雷達(dá)法。

2.1 電磁感應(yīng)法

電磁感應(yīng)法借助待測(cè)管線及周邊物質(zhì)之間存在的電導(dǎo)、磁導(dǎo)等物理性質(zhì)差異完成探測(cè)，電磁設(shè)備在待測(cè)管線附近形成諧變電磁場(chǎng)，對(duì)接收器捕捉的電磁場(chǎng)的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)磁場(chǎng)分布、隨時(shí)間的變化得到地下管線的大致位置。電磁感應(yīng)法在金屬材質(zhì)的管線探測(cè)中也具有較好效果，將其應(yīng)用于非金屬管道的探測(cè)時(shí)，可以在管內(nèi)埋設(shè)追蹤器輔助完成。

根據(jù)原理不同，可以將電磁法細(xì)分為被動(dòng)源法、主動(dòng)源法，被動(dòng)源法包括工頻法以及低頻法等，主動(dòng)源法包括直接法以及夾鉗法等。

直接法通常被稱作充電法，在管線暴露的位置外接電源完成探測(cè)，外接電源的位置及個(gè)數(shù)需要根據(jù)管線條件與探測(cè)需求確定，根據(jù)接電點(diǎn)位數(shù)量的不同分為單端充電和雙端充電兩大類。

電力線在結(jié)構(gòu)組成一般包括內(nèi)部金屬導(dǎo)體與外包絕緣層兩部分，探測(cè)時(shí)采用工頻法接收信號(hào)得到管線的具體情況，成本與效率優(yōu)勢(shì)顯著。涉及多根電力線相交叉或重合時(shí)，工頻法容易受到臨近線路的干擾，導(dǎo)致精準(zhǔn)度降低，此時(shí)需要采用夾鉗法予以補(bǔ)足。

夾鉗法可以在待測(cè)管線附近產(chǎn)生強(qiáng)度較大的磁場(chǎng)，接收設(shè)備可以對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)分析，得到管線的基本參數(shù)。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)法

作為淺地表管線探測(cè)中的常見(jiàn)技術(shù)，地質(zhì)雷達(dá)法在淺地表中具有十分優(yōu)異的精度，其原理是通過(guò)管線及其附近其他物質(zhì)之間的性質(zhì)差別判定管線位置。電磁波在傳播過(guò)程中接觸電性界面會(huì)產(chǎn)生反射，管線與周圍物質(zhì)之間的電性差異越大，反射能量越大。探測(cè)過(guò)程中，發(fā)射天線的位置不斷發(fā)生移動(dòng)，不斷發(fā)射電磁波，對(duì)反射信息進(jìn)行即時(shí)記錄，分析得到探測(cè)范圍內(nèi)的電性性質(zhì)，確定管線性質(zhì)及狀態(tài)。

（1）電磁波是獲取地層信息的載體，電磁波的穿透深度將直接決定探測(cè)深度。

（2）地層介質(zhì)的電性吸收系數(shù)與電磁波穿透深度之間具有緊密聯(lián)系，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（3）含水量指標(biāo)水平較高的介質(zhì)的吸收系數(shù)一般更大，穿透深度更低，探測(cè)效果更差。

（4）管線埋設(shè)時(shí)，附近夾雜較多的磚石、瓦礫、塑料垃圾，會(huì)影響地層的介電常數(shù)，雜物的散亂分布會(huì)影響雷達(dá)信號(hào)的識(shí)別，影響管線位置、數(shù)量的確定。

（5）探測(cè)環(huán)境中土體地勢(shì)的起伏以及金屬材質(zhì)構(gòu)件也會(huì)對(duì)探測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定不利影響。

進(jìn)行管線探測(cè)作業(yè)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合工程環(huán)境做好準(zhǔn)備工作，明確待測(cè)范圍內(nèi)管線分布的大致情況，了解其平面位置、埋置深度、尺寸材質(zhì)以及可能對(duì)探測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，在作業(yè)前制定與之相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，將不利影響控制在可接受的范圍內(nèi)。移除待測(cè)管線及其附近區(qū)域內(nèi)的電磁干擾物，無(wú)法移除時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整測(cè)區(qū)，盡量避免采用電磁感應(yīng)法，可改用直接法、夾鉗法等其他探測(cè)技術(shù)，降低其對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響。

3 城市地下管線的信息化管理

在運(yùn)營(yíng)期間，相關(guān)管理人員應(yīng)充分了解城市地下管線的分布情況，掌握管網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的道路塌陷、道路積水現(xiàn)象，快速排查問(wèn)題，制定可靠的應(yīng)對(duì)措施。

近些年，地下管線呈現(xiàn)復(fù)雜化、多樣化的特點(diǎn)，成為城市發(fā)展的核心內(nèi)容，單靠傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)無(wú)法較好地滿足要求，僅依靠傳統(tǒng)圖紙、報(bào)表等形式完成管線管理工作時(shí)，大量的管理內(nèi)容將產(chǎn)生不可忽略的人工成本。人工管理存在誤差，管理效果難以得到保障，傳統(tǒng)管理模式與管理技術(shù)亟待改善。

信息化技術(shù)對(duì)復(fù)雜、單調(diào)數(shù)據(jù)具有高效處理能力，可以借助信息化的管理平臺(tái)進(jìn)行可視化展示、智能化處理以及項(xiàng)目預(yù)警。例如暴雨沖擊下的市政管網(wǎng)，信息化管理平臺(tái)能夠快速反應(yīng)，調(diào)節(jié)各干路與支路的流量，提升城市抵抗極端天氣的能力。

在暴雨、干旱等極端天氣作用下，市政管網(wǎng)內(nèi)部比較容易出現(xiàn)堵塞、淤積等問(wèn)題，甚至部分新建雨污管網(wǎng)工程也暴露出這類問(wèn)題，對(duì)民眾的日常生活造成極大的不便，也對(duì)環(huán)境衛(wèi)生產(chǎn)生不利影響。

2019年，住建部針對(duì)這一問(wèn)題發(fā)文，要求各級(jí)相關(guān)單位加大對(duì)城市管線的普查工作，切實(shí)提升管線運(yùn)營(yíng)的安全可靠，充分結(jié)合信息化管理技術(shù)建立綜合管理體系，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多項(xiàng)高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新管理模式，建立科學(xué)合理、智能有效的城市地下管線信息化管理平臺(tái)。

近些年，GIS技術(shù)得到快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，將其與管線管理相結(jié)合，能夠產(chǎn)生極為顯著的積極效應(yīng)。基于GIS技術(shù)，許多城市逐步建立并完善城市雨污排水管網(wǎng)的地理信息管理系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)進(jìn)行管網(wǎng)的智能化管理。在GIS技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要逐步擴(kuò)大管理系統(tǒng)的使用范圍，將雨污管網(wǎng)之外的其他管網(wǎng)接入系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從市政規(guī)劃的宏觀角度進(jìn)行決策調(diào)整。

系統(tǒng)應(yīng)主要包含管網(wǎng)的顯示、查詢、瀏覽以及各區(qū)段管線的屬性查看、篩選等功能。

管理城市地下管線時(shí)，需要重視日常運(yùn)營(yíng)，要求技術(shù)人員制定完善的巡查制度并嚴(yán)格落實(shí)，規(guī)避因管線泄漏產(chǎn)生的下陷、失火以及爆炸等問(wèn)題，降低可能產(chǎn)生的人身及財(cái)產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)?？茖W(xué)合理的巡查工作變得尤為重要，應(yīng)記錄明確的巡查路線、時(shí)間、內(nèi)容以及處理方式等，必要時(shí)還可以采用錄像、錄音的方式進(jìn)行輔助。

市政工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)一般要求在管網(wǎng)資料完整明確的基礎(chǔ)上進(jìn)行，為了使得探測(cè)結(jié)果更直觀可視，可以將城市仿真技術(shù)與地理信息系統(tǒng)有效結(jié)合，幫助技術(shù)人員明確管網(wǎng)在空間上的相對(duì)位置以及連接方式。在這樣的設(shè)計(jì)理念支持下，城市地下管線的信息化管理能夠在較大限度上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，提升信息利用的整體性，將運(yùn)營(yíng)期內(nèi)管線的狀態(tài)維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定可靠范圍內(nèi)，為后續(xù)市政建設(shè)的決策提供可靠支持。

4 結(jié)語(yǔ)

城市地下管線已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)城市運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分，具有一定的復(fù)雜性，需要對(duì)其展開(kāi)系統(tǒng)化的管理，借助現(xiàn)代化的管理技術(shù)提升管理層次與管理強(qiáng)度。地下管線探測(cè)條件的復(fù)雜性要求技術(shù)人員能夠密切聯(lián)系實(shí)際，選擇最為合適的技術(shù)投入作業(yè)，保障探測(cè)工程的可靠性。