基于复杂条件的城市地下管线探测技术的研究

李忠伟

（华东冶金地质勘查局测绘总队，安徽 合肥 230031）

城市环境当中“大厦林立”“人口众多”。在此前提下，为了满足日益增长的水电等能源需求及大型的城市基础建设工程，市政单位必须不断建设地下管线工程项目，此时新地下管线与旧地下管线的分布就容易冲突，在不明确实际情况的条件下进行施工，对双方而言都有损害，因此我们应当避免冲突发生。我国很早就开始研究地下管线探测技术，时至今日已经出现多种形式，由此面对不同材质、类型的旧地下管线，采用针对性技术即可完成探测。但此类技术种类繁杂，有必要进行研究，以保障探测结果的质量。

1 复杂条件及地下管线种类的特征

1.1 复杂条件

以城市环境为例进行分析。地下管线探测受限于复杂条件，所以要确保工程质量，就必须先对复杂条件进行了解。在相关理论上得知，复杂条件具有3大特征，即探测环境障碍物繁多，城市环境当中，存在很多高楼、高架、地铁、下穿过道等结构，且现代城市都提倡绿化建设，而绿化带以及附带的金属隔离带等障碍物，对工作造成阻碍；在城市建设历程当中，环境内的管线密度不断加大，且结构也愈发复杂，使探测工作难度增大；地下环境杂物繁多，其中有相当一部分为金属物，相应干扰探测工作。

1.2 管线种类

（1） 给水管。给水管是城市水资源供给的重要管道，可以分为源水管、输水管、配水管三种，但任意给水管在材质上都大同小异，即铸铁、铜、混凝土材质，其中以铸铁材质最为常见。给水管的分布特点在于： 覆盖性、分布结构复杂。根据城市给水管分布设计规划方案的要求来看，绝大多数情况下，给水管主要集中分布在居民较多的区域，其他区域当中，大多为“过道”，密集程度相对较轻[1]。

（2） 电力线路。电力能源是人们赖以生存的必要资源，为了满足人们对电力能源的需求，市政单位就需要大力建设电力线路工程，将发电单位与用户连接。电力线路是指地下电缆等，这些线路在材料上有很多种类，例如陶瓷管、塑料管等等。在分布特征上，电力线路分布与给水管特点类似，但是因为电能的用途更加广泛，所以在密集程度、分布结构复杂度上，电力线路有过之而无不及，但同样在规划方案上，电力线路大多分布在建筑物边缘区域，很少涉及城市空旷区域[2]。

（3） 燃气管道。燃气能源进入人们的生活已经很久了，同样需要燃气管道进行供给。因为燃气管道具有危险性，如果暴露于户外，很容易因为不可控因素而出现事故，所以需要采用地埋方式来设置燃气管道，由此说明燃气管道属于地下管道的一种。在材料上，不同管径的燃气管道存在材料上的差异，由大至小为：钢材、铸铁、塑料。在分布特征上，绝大部分的燃气管道都贴近与居民区，但同样需要设计“过道”，与燃气供给单位连接，由此可见燃气管道的密集程度整体不高，但在居民区范围内，密度较高。

（4） 其他管道。除上述3类管道以外，实际环境中还存在其他管道，例如信息、热力、雨污水、特殊原料管道，这些管道在材质上与上述管道大同小异，但在规模、形态上有较大区别，所以在探测中要自行区分。

2 地下管线电磁场理论分析

在理论上，通过历来探测工作可以证实，地下管线的分布存在多种形式，例如多管线平行、垂直及管线相对位置夹角形式，这些形式使得探测工作难度大幅增加，尤其在管线定位、深度探测上有突出表现。针对这一点，相关学者提出了电磁场探测方法，即使管线产生交变电磁场，相应出现感应电流，随后对感应电流的二次磁场进行探测即可进行区分。原理上，因为电磁场与不同材质、形状的管线接触之后，其频率、电阻等会发生巨大变化，相应产生数值，那么围绕数值大小，即可推算出地下管线的位置与深度，且通过多年研究确认，此方法的准确度高，具有较高应用价值。

3 常见地下管线探测技术

3.1 直流电探测技术

直流电探测技术可以分为感应法、直连法、夹钳法3种。

（1） 感应法。首先采用磁偶极源建立交变电磁场，相应产生感应电流。其次，将感应电流接入管线，此时感应电流会在管线内流动。该目标管线与大地之间便有相应的交变电流通过，该交变电流在其周围空间产生相同频率的交变电磁场，即在目标管线周围形成二次交变电磁场异常，用接收装置检测该异常，便能确定目标管线的位置，达到探测地下管线之目的。

（2） 直连法。直连法主要采用发射机，将其与管线相连，另一端接地，此时发射机内的交流电将进入探测管线内，并生成磁场，那么根据磁场分布，可以判断该管线的分布，且在持续应用当中，还可以对相邻管线进行探测。

（3） 夹钳法。首先，采用发射器发出交流信号，使其与地下管线接触，随后将探测仪上的夹钳与管线外露部分进行连接，使两者磁场耦合。其次，在磁场耦合条件下，管线内部会产生感应电流，其电流值会沿着夹钳反馈到探测一定当中，相应借助资料，即可判断地下管线的分布情况。

综合上述，在复杂的城市环境当中，根据工区的地球物理环境特征，采取相应的探测方法和措施。感应法可以应用于无外露部分的金属管线；直连法与夹钳法可以应用于存在外露部分的管线，但要注意直连法、夹钳法不能用于电力金属管材、燃气管道探测当中，否则会因为直流电的侵入导致电力线路故障、燃气管道爆炸。

3.2 地震波探测技术

地震波探测技术与超声波探测技术在原理上类似，但是实际效果上，地震波探测技术表现更为突出。具体来说，人工可以首先确认地下管线的大致区域，随后采用锤击设备对地面进行敲击，此时产生震源波动。这种波动具有良好的弹性振动，相应其在地下环境当中，会接触到不同界面、介质的物体，相应产生反射波，那么我们只需要收集反射波，并依照管线反射波的速率进行区分，即可对地下管线的位置、形状进行探测。在复杂环境当中，地震波探测技术可以应用于混凝土材质、塑料材质等管线，但值得注意的是，因为混凝土材质、塑料材质在其他非管线结构当中也十分常见，所以探测人员要注意区分。

4 结语

文章主要对复杂条件的城市地下管线探测技术进行了分析，通过分析得到结论：对常见管线类型以及分布特征进行了分析，说明现代各类地下管线在城市环境当中分布复杂，导致新项目施工难度增大，必须通过地下探测技术来避免两者的冲突；对地下管线探测技术特点进行了概述，阐述其应用要点；对常见地下管线探测技术进行了介绍，了解各项技术的应用原理。