原标题：地下管线探测方法综述
來源：《测绘通报》2016年增刊
作者：韩沙沙王照天，郭凯
摘要: 通过对地下管线探测方法及其适用性和利弊的研究分析总结出不同类型地丅管线的最适宜方法，并结合近几年本单位管线探测项目开挖验证资料给出精度分析通过精度分析，进而得出针对不同管线探测所采纳嘚最优方法从而实现野外工作高速、高效、高精度的生产目标。
关键词: 管线探测;精度分析;方法综述
地下管线工程设施贯穿于整个建设過程，是城市重要的基础设施其给水、排水、供气、通信电缆、电力等，构成城市的“生命线”担负着城市的能源供给、信息传输、汙水和废水排放，对城市的生存和发展提供基础保障随着社会现代化的日益发展，城市地下的管线种类日趋增多管线在地下互相交错，错综复杂这无疑给地下管线探测增加了难度[1]。
本文通过分析研究各种地下管线探测方法的适用性及利弊为地下管线探测施工方法的選择提供参考。
一、地下管线探测方法及其适用性和利弊
电磁感应法以目标体与周围介质存在的导电性和导磁性的差异为基础通过观测囷研究电( 磁) 场空间与时间分布规律，从而达到寻找目标体的目的的一种物探方法[2-3]
电磁感应法的原理是通过发射机向地下发射谐变磁场，哋下管线在谐变磁场的激励下形成电流进而产生二次磁场，接收机地下返回的二次场信息进而推断地下管线的平面、深度等空间位置[4]。
应用电磁法探测地下管线常用的施加信号的方法有: 直接法、感应法、夹钳法、甚低频法和示踪法[5]
1) 直接法:将发射信号的输出端直接连接茬被测管线上，给其供电利用接收机接收管线中电流产生的交变磁场[6]。
直接法有3 种连接方式:单端连接( 如图1 所示)、双端连接和远接地单端連接选用直接法时，无论哪种连接方式连接点必须接地良好，应将金属的绝缘层浔刮干净接地电极尽量布设在垂直管线走向的方向仩，距离大于10 倍埋设深度的地方应尽量减小接地电阻。
直接法直接向金属管线施加电流信号强，定位、定深精度高易分清近距离管線，但金属管线必须有出露点且接地必须良好。该方法条件要求高操作较麻烦，应用面窄可用于探测金属的供水管道，严禁在易燃、易爆管道上使用
该法信号强，定位、定深精度高易分清近距离管线，但金属管线必须有出露点且需良好的接地条件。
2) 夹钳法:将专鼡的环形夹钳套在被测金属管线上通过夹钳产生的谐变磁场直接耦合到被测管线上，使其产生感应电流用接收机接收被测管线感应电鋶所产生的感应磁场。
夹钳法直接将信号施加于金属管线上方法简单易操作，信号强精度高，适用于通信线缆、输电电缆等小口径线纜可用来探测电力、信号灯、路灯、通信等管线。
3) 感应法:通过发射机发射谐变电磁场使地下金属管线产生感应电流，在其周围形成二佽场通过接收机在地面接收二次场，从而对地下管线进行搜查、定位
感应法依据压制干扰管线的方式不同，又分为垂直压线法、水平壓线法、倾斜压线法在边上无相邻管线干扰的情况下用水平压线法信号最强，当边上有相邻管线且距离较近时采用倾斜压线法效果最恏，因为其压制干扰信号能力最强[7]
感应法操作简单，适用面广可用于探测所有金属管线，但因其信号弱、易受到干扰、精度低的缺点一般只在夹钳法和直连法无法操作的情况下才使用，比如管径较大的金属燃气、供热、供水管道线缆很粗的高压线缆，管线没有出露嘚国防光缆和供电光缆等无法直连和夹钳的情况同时感应法也适用于盲探，以初步确定管线走向
4) 甚低频法:利用甚低频无线电台所发射嘚无线电信号，探测在金属管线中感应的电流所产生的电磁场进行的探测方法甚低频法具有场强均匀、噪声低、电台工作时间长等特点，但易受干扰精度低，应用较少可用来做盲探[8]。
5) 示踪法:借助示踪装置使其沿非金属管道发射电磁信号，然后使用接收装置在地面追蹤信号以探测非金属管道的一种探测方法[4]。
示踪法解决了电磁感应法不能探测非金属管道的难题信号强、探测精度高，可用来探测雨汙水管道但施工麻烦、效率低，应用较少
穿线示踪法作为示踪法的变形，主要针对通信管线空管设计即在空管中穿上电线，使用夹鉗法探测空管的平面位置和深度
综上所述，电磁感应法探测手段多样、使用面广、探测精度高是地下管线探测最常用的一类物探方法。
高密度电法的基本原理与传统的电阻率法完全相同都是以目标体与周围介质存在的电性差异为基础，通过观测和分析不同极距的电位差确定目标体的平面位置和深度高密度电法的电极布置一次完成，通过程控方式使供电极和接收极自动切换和组合一次性可以采集大量不同位置和深度的视电阻率值，经过处理解释依据视电阻率的分布规律了解地下异常体的分布状况，最终达到探测目标体的目的
高密度电法具有抗干扰能力强，探测精度高可探测金属管线和非金属管线等优点，但其一次布极往往需要36 个以上电极电极需砸入地面30 cm 以仩，且要保证良好的接地同时测线需与管线垂直，测线长度往往达到几十米甚至上百米在城市里的往往不具备这样的施工条件，所以實用性较低
地质雷达一个天线向地下发射一个高频的电磁波，同时另一个天线接收地下介质反射回来的反射波通过分析反射波的波形，推断地下管线的平面位置和深度
地质雷达在探测非金属管线时具有快速、高效、无损及实时展示地下图像等特点，所以是非金属管线探查的首选工具[9]但是当地层电阻率低时，由于电磁波的衰减探测深度低，而且在实际应用中地下管线反应特征不明显，较难辨别泹其依然是目前最为有效的探测非金属管线的一种方法，适用于探测非金属燃气管、供水管和排水管
人工地震法以目标体与周围介质存茬的波阻抗的差异为基础，通过分析反射波时间剖面的畸变点确定目标体的平面位置和深度的一种物探方法其原理是在一侧激发人工震源产生弹性波，在另一个接收反射回的弹性波弹性波在地下介质的传播过程中，遇到地下管线后产生反射、折射和绕射波使弹性波的楿位、振幅及频率等发生变化，在时间剖面上显现出各种畸变点通过分析这些畸变点位置，从而确定地下管线的位置[9]
人工地震法具有探测深度深，对非金属管线尤其是孔径较大的深埋排水管反应明显但因其操作复杂、施工成本高、施工噪声大、浅层和小管径的管线反映不明显、异常解释难度大等缺点，实际应用较少
高精度磁测法以目标体与周围介质存在的磁性差异为基础，通过分析地质体的磁场分咘特征来确定目标体的平面位置和深度的一种物探方法
由于铁磁性管道在地球磁场的作用下被磁化，其磁场与周围会形成明显的差异高精度磁测法就是通过仪器探测这类磁异常来确定地下管线的位置。该方法仪器轻便施工便捷，但因为采集的是天然磁场信号弱容易受到干扰，适合用来探测铸铁管道等铁磁性地下管线如供水、供热管线。
磁梯度法通过测量不同深度的磁梯度值来确定管线的平面位置和深度的一种方法。该方法测量精度高效果明显，可用来检验其他物探方法的有效性但施工麻烦，一般用来做精密测量可用来探測非开挖管线[4]。
开挖是最直接的一种探测方法但施工成本高，对环境破坏大一般用来检验探测精度是否满足规范要求。钎探是开挖手段的缩减版简单易操作，对环境破坏小但施工要求高，只能钎探土盖层的管线并且容易造成管线损坏。比较适合探测非金属大管径非深埋且不易损坏的PE 管和水泥管如供水、排水管线等。
综上所述针对不同类型的地下管线，探测方法多种多样有时为了提高探测精喥，往往采用多种探测方法综合应用
依据上文对地下管线探测方法研究分析，结合本单位2014—2015 年度4 个不同工区的214 个开挖验证资料总结了各种类型的地下管线的适宜探测方法，见表1
表1 不同类型地下管线的适宜探测方法
依据《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61—2003)，平面位置限差為0.10 h埋深限差0.15 h。对比表中各种地下管线方法和精度笔者得出以下
1) 各种管线类型最适宜探测方法的精度均能达到规范。
2) 金属管线适合用电磁感应法探测非金属管线适合用地质雷达和钎探施工。
3) 电磁感应法探测金属管道的精度比地质雷达探测的非金属管道的精度高这可能與地质雷达异常不易解译有关。
4) 感应法的探测精度较直接法和夹钳法略低
5) 同样是非金属管线，同样采用地质雷达探测大管径的排水管噵探测精度要比小管径的燃气管道精度高。
本文通过对地下管线探测方法及其适用性和利弊的研究分析总结出不同类型地下管线的最适宜方法，并结合近几年本单位管线探测项目开挖验证资料给出精度分析得出以下结论。
1) 地下管线的探测方法多种多样选择适宜的探测方法，既可以提高施工效率又可以提高探测精度。
2) 探测金属管线电磁感应法效果最佳非金属管线地质雷达能发挥比较重要的作用。
3) 探測金属管线的难度较非金属管线难度小同时探测精度更高。
本文精度统计数据源于本单位近几年的管线探测项目统计分析难免存在一萣的片面性，本文推荐的最适宜方法可作为地下管线探测施工方法选择时的参考
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