張占地

河北九華勘查測(cè)繪有限責(zé)任公司，中國·河北 保定 071051

近些年來隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，地下電纜給水管道密集度越來越大，為后續(xù)工程施工帶來了一定的影響。需要做好管道保護(hù)工作，避免影響工程的進(jìn)行，威脅到施工人員的人身安全。因此，引進(jìn)探地雷達(dá)技術(shù)，做好對(duì)地下管線的探測(cè)工作，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定詳細(xì)計(jì)劃。在論文的研究工作中，主要對(duì)探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)述，分析它的作用以及不足之處，探究該技術(shù)在地下管線探測(cè)中的具體應(yīng)用，以期為相關(guān)工程提供一定的參考。

地下管線探測(cè)；探地雷達(dá)技術(shù)；應(yīng)用策略

1 引言

探地雷達(dá)技術(shù)廣泛應(yīng)用于探測(cè)地下管道的工作中，它不受管線材質(zhì)的約束，能對(duì)管線探測(cè)中的難點(diǎn)非金屬管道起到輔助作用。而且不會(huì)對(duì)地下管道產(chǎn)生一定的損害，確?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全性。相關(guān)工程應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)需要提前做好準(zhǔn)備工作，收集各項(xiàng)資料，掌握探地雷達(dá)技術(shù)要點(diǎn)，合理應(yīng)用該技術(shù)，從而了解地下管線的具體情況，包括地下金屬管道，非金屬管道，地下光纜等的分布，為工程施工提供一定的參考。

2 探地雷達(dá)技術(shù)的概述

2.1 工作原理

探地雷達(dá)由地面上的發(fā)射天線將高頻帶短脈沖形式的高頻電磁波定向送入地下，在地下遇到電性差異的目標(biāo)體反射反饋地面，然后由天線接收。在傳播的過程中，由于介質(zhì)電性和結(jié)合形態(tài)的不同，從而對(duì)高頻電磁波的路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和波形產(chǎn)生影響，出現(xiàn)變化。因此，通過收集波形進(jìn)行處理分析，從而判斷地下空間位置和結(jié)構(gòu)的具體情況。在應(yīng)用過程中，探地雷達(dá)采取脈沖反射波的波形形式進(jìn)行記錄，在波形圖上，各測(cè)點(diǎn)使用測(cè)線的鉛垂反向記錄波形構(gòu)成雷達(dá)剖面，從而可以判斷地下的不明障礙物[1]。

實(shí)際工程應(yīng)用中，探地雷達(dá)采集方式一般采用剖面法探測(cè)（如圖1 所示），將發(fā)射、接收天線以固定的分離距，沿測(cè)線方向以等步長(zhǎng)同步移動(dòng)，所有單道反射信息構(gòu)成了雷達(dá)圖像剖面，如圖2 所示。其中橫坐標(biāo)表示天線在水平方向的位置，縱坐標(biāo)記錄的是反射波的雙程旅行時(shí)間。該剖面常以脈沖反射波的波形形式記錄，波形的正負(fù)峰分別以黑、白表示，或者以灰階或彩色表示，這樣，同相軸或等灰線、等色線即可形象地表征出地下反射界面或目的體。

圖1 探地雷達(dá)工作示意圖

圖2 雷達(dá)剖面圖

與其他物探方法相比，探地雷達(dá)具有很高的縱向、橫向分辨率，這對(duì)于查明擬測(cè)區(qū)的管線平面位置、埋深、大小格外重要。

2.2 影響因素

在地下管線探測(cè)工作中，應(yīng)用探測(cè)雷達(dá)技術(shù)會(huì)受到多種因素的影響，使得圖像更加復(fù)雜。地下管線的材質(zhì)不同，它的介電常數(shù)和電導(dǎo)率就不同。介電常數(shù)差異越大，兩種介質(zhì)的反射界面就越明顯，最后生成的異常圖像就越清楚。電導(dǎo)率與介質(zhì)吸收系數(shù)成反比，介質(zhì)電阻率很小，吸收系數(shù)很大，那么電磁波的穿透深度會(huì)很小，很有可能接收不到地下管線的反射信號(hào)，從而影響到探測(cè)工作的效率。

地下管線周圍介質(zhì)均勻程度不同也會(huì)對(duì)接，電導(dǎo)數(shù)和電導(dǎo)率產(chǎn)生影響，進(jìn)而在雷達(dá)剖面上形成復(fù)雜的干擾異常最后影響到識(shí)別效果。例如，一些地下管線在埋設(shè)時(shí)，周圍存在磚頭石塊等雜質(zhì)[2]。

探測(cè)環(huán)境也會(huì)對(duì)探測(cè)工作產(chǎn)生影響，若周圍存在大量金屬物體或無線電的射頻源，那么就會(huì)影響到雷達(dá)的反射波，導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)無法工作。

地下管網(wǎng)系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜，不可避免地出現(xiàn)近距離的管線埋設(shè)情況，有的管線平行排列，有的上下排列，這就會(huì)對(duì)雷達(dá)探測(cè)產(chǎn)生很大影響。

3 地下管線探測(cè)中探地雷達(dá)技術(shù)的作用

3.1 保障現(xiàn)場(chǎng)安全性

在工程建設(shè)過程中，需要根據(jù)地下管線分布的具體情況，進(jìn)一步細(xì)化工程施工的內(nèi)容，避免破壞地下管線威脅施工人員的人身安全，影響工程的順利進(jìn)行。因此，在前期準(zhǔn)備工作中，需要認(rèn)識(shí)到地下管線所帶來的影響應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)。工程場(chǎng)地條件寬松，比較適合泰迪雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，獲取雷達(dá)剖面圖進(jìn)行分析，掌握地下管道實(shí)際情況，進(jìn)一步優(yōu)化工作方案，也能保證現(xiàn)場(chǎng)的安全性和穩(wěn)定性，為施工人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境。

3.2 提高工作效率

探地雷達(dá)技術(shù)與傳統(tǒng)的地下探測(cè)技術(shù)相比，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，在城市內(nèi)各種噪聲環(huán)境下都可進(jìn)行工作。而且該項(xiàng)技術(shù)的探測(cè)深度和分辨率比較優(yōu)良，在現(xiàn)場(chǎng)可以直接提供實(shí)時(shí)剖面記錄圖。而且在實(shí)際的應(yīng)用中使用輕便類的儀器，只需要三人或更少人員即可進(jìn)行操作，能夠提高地下探測(cè)工作的效率，獲得更加詳細(xì)的圖像信息，做好地下管線的分辨工作，為工程提供重要依據(jù)[3]。

4 地下管線探測(cè)中探地雷達(dá)技術(shù)的具體應(yīng)用策略

4.1 在地下金屬管線探測(cè)中的應(yīng)用

隨著城市建設(shè)規(guī)劃規(guī)模不斷擴(kuò)大，地下管道敷設(shè)的數(shù)量也日益增多，對(duì)后續(xù)工程的建設(shè)產(chǎn)生一定影響，為了確保工程建設(shè)的穩(wěn)定性，還需要做好對(duì)地下管線的定位定深等一系列工作。因此，應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，開展地下金屬管線的探測(cè)工作。在以往的工作中，主要使用的是地下管線探測(cè)儀，但它對(duì)于一些特殊材質(zhì)，如球磨鑄鐵，或防腐層做得比較完好，導(dǎo)電差的材質(zhì)比較難精確定位，不能獲取地下管線的數(shù)據(jù)精度，無法滿足工作需求。而應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，金屬管線周圍的介質(zhì)的介電常數(shù)有很大的區(qū)別，使用該技術(shù)時(shí)，接收到的反射的電磁波有很大的強(qiáng)度，通過有效分析，從而能夠判斷出金屬管線所在的位置和深度。地下金屬管道與土壤界面會(huì)對(duì)雷達(dá)波產(chǎn)生較強(qiáng)的反射能力，而在剖面圖上將會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的反射波組。通過對(duì)比分析幾種管線的雷達(dá)圖，可以發(fā)現(xiàn)金屬管線具有震蕩現(xiàn)象，發(fā)射波和反射波會(huì)一直在發(fā)射機(jī)與金屬介質(zhì)之間震蕩運(yùn)動(dòng)。通過分析，掌握一些成像規(guī)律，為探測(cè)工作提供一定的幫助[4]。

4.2 在地下非金屬管線探測(cè)中的應(yīng)用

以往的地下管線探測(cè)工作中使用到的儀器只能探測(cè)到金屬管線，而隨著技術(shù)水平不斷提升，現(xiàn)有的一些管道使用非金屬合成材料，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備不再適用，因此應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行有效探測(cè)，可以解決以往工作的問題。非金屬管道與周圍的空氣土層等介質(zhì)存在一定的差異，使用探地雷達(dá)發(fā)射電磁波會(huì)受到周圍環(huán)境介質(zhì)的影響，同時(shí)也會(huì)受到非金屬管道管壁厚薄、天線頻率等的影響，從而影響到反射波的效果。而與金屬管道相比，非金屬管道的電磁反射系數(shù)比較小。在實(shí)際的探測(cè)工作中，需要采取不同剖面位置的探測(cè)方式，獲取多組數(shù)據(jù)。通過選擇恰當(dāng)位置，進(jìn)行正確探測(cè)，加強(qiáng)質(zhì)量控制保障探測(cè)效果的各項(xiàng)參數(shù)，從而判斷地下管線的具體材質(zhì)。

4.3 在地下防空洞的探測(cè)

地下防空洞一般由混凝土做拱頂和砌磚，做墻壁與周圍介質(zhì)電性差異比較大。應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)形成的圖形上呈現(xiàn)出大拋物線形狀，因此在實(shí)際的探測(cè)工作中，可應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，收集到相關(guān)信息，在現(xiàn)場(chǎng)形成雷達(dá)剖面圖，預(yù)約地下管道等具有較大的差異。通過綜合對(duì)比分析，可及時(shí)有效地進(jìn)行判斷，提高工作效率。

5 地下管線探測(cè)中探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用的管控措施

5.1 做好前期資料收集工作

為了進(jìn)一步優(yōu)化探地雷達(dá)技術(shù)在地下管線探測(cè)中的具體應(yīng)用，提高工作效率，就需要做好前期準(zhǔn)備工作。工程單位需要收集全面資料，包括各種專業(yè)的管線圖、需要探測(cè)的管線設(shè)計(jì)與施工圖紙、工程施工需求等多項(xiàng)內(nèi)容，通過收集全面的資料，可以了解現(xiàn)場(chǎng)的具體情況制定探索方案優(yōu)化探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用。與此同時(shí)也需要做好實(shí)地勘察工作，調(diào)查各條道路地下管線分布情況、人口密集以及等級(jí)控制點(diǎn)的分布情況，獲取全面數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化技術(shù)分配，制定完善的作業(yè)方案，提高地下管線探測(cè)的工作效率。

5.2 選擇恰當(dāng)儀器設(shè)備

精密的儀器設(shè)備也能保證探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用效果，為此在實(shí)際的應(yīng)用工作中，還需要選擇恰當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備和探測(cè)方法，做好維修保養(yǎng)工作，收集全面的數(shù)據(jù)資料。首先，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇最佳的探測(cè)方法和儀器設(shè)備，并加強(qiáng)對(duì)人員培訓(xùn)，確保儀器設(shè)備的合理使用，從而提高工作質(zhì)量。其次定期開展設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，避免出現(xiàn)故障問題，影響性能的發(fā)揮。設(shè)備正式應(yīng)用前，還需要開展檢驗(yàn)工作，調(diào)節(jié)恰當(dāng)?shù)膮?shù)，確保能夠達(dá)到良好的效果。

5.3 健全管理制度

在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中需要有一個(gè)健全的管理制度，規(guī)范具體操作，明確各崗位的具體職責(zé)，確保工作人員有效配合，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工作目標(biāo)。為此工程項(xiàng)目需要提高作業(yè)管理制度的重視程度，根據(jù)工程特點(diǎn)，進(jìn)一步細(xì)化規(guī)章制度。首先引進(jìn)責(zé)任制，合理設(shè)置崗位，明確各崗位的具體職責(zé)，確保工作人員能夠了解作業(yè)的目的，任務(wù)和范圍，強(qiáng)化他們的責(zé)任意識(shí)。其次，規(guī)范地下管線探測(cè)的工作流程和具體方法。確保各環(huán)節(jié)能夠銜接到位，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，提高工作效率。

5.4 加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集和分析

在現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)工作中，探地雷達(dá)技術(shù)能夠及時(shí)有效地收集相關(guān)數(shù)據(jù)，形成雷達(dá)剖面圖，在這一過程中會(huì)接收到各種干擾波為了壓制干擾就需要做好數(shù)據(jù)處理，提高雷達(dá)記錄的分辨率。收集完數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比分析，從而確定地下管線的位置，結(jié)構(gòu)屬性和形態(tài)，繪制地下管線圖，建立完善的地下管網(wǎng)系統(tǒng)。

5.5 資料的處理與解釋

探地雷達(dá)探測(cè)資料解釋包括數(shù)據(jù)處理和圖像解釋兩部分。介質(zhì)對(duì)電磁波不同程度的吸收以及介質(zhì)的不均勻性，對(duì)波形產(chǎn)生影響，出現(xiàn)較大的變化，而且在探索過程中，不同程度的隨機(jī)噪聲也會(huì)產(chǎn)生一定干擾，從而歪曲了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。為此，在實(shí)際應(yīng)用中需要適當(dāng)?shù)靥幚斫邮招盘?hào)，改善數(shù)據(jù)資料，提供清晰的圖像，因此需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理分析工作，對(duì)記錄的波形進(jìn)行處理。例如，采用到平均和道間，平均以壓制目的體的雜亂回波，為了有效控制隨機(jī)干擾，也可采取多次測(cè)量的方式，進(jìn)行濾波處理，從而除去高頻雜波，突出被測(cè)物體。在分析圖像的工作中可以識(shí)別出異常反射，然后對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)解釋。通過綜合分析，能夠掌握地下管線的反射規(guī)律。例如，受到電磁波傳播規(guī)律和記錄方式的因素影響，地下管線形成的雷達(dá)圖像存在偏移問題。地下管線反射走時(shí)曲線在幾何形態(tài)上呈雙曲線。掌握這些規(guī)律，進(jìn)一步分析雷達(dá)圖像，從而有效判斷地下管線。

6 結(jié)語

綜上所述，探地雷達(dá)技術(shù)在地下管線探測(cè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，隨著技術(shù)水平不斷提升該技術(shù)性能不斷優(yōu)良，各項(xiàng)設(shè)備也不斷精進(jìn)，能夠?yàn)榈叵鹿芫€探測(cè)工作提供各位優(yōu)良的服務(wù)。在金屬管道、非金屬管道、地下光纜、防空洞等的不同探測(cè)工作中，能夠發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，收集詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料，做好分析處理，從而判斷地下管線的位置材質(zhì)等內(nèi)容，為工程提供招標(biāo)依據(jù)。與此同時(shí)，也需要加強(qiáng)質(zhì)量控制工作，做好前期資料的收集，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量，把控，合理應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)，收集數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行分析處理。在未來發(fā)展中探地雷達(dá)技術(shù)，將會(huì)發(fā)揮更為重要的作用，保障工程施工安全。