地下管线探测技术的论述及应用

地下管线探测技术的论述及应用

谢轶

天津市市政工程设计研究院天津300201

摘要：地下管线探测是城市测量的一个重要领域，其在客观上受管线的材质、电磁信号的干扰等诸多因素的影响，致使探测时间过长、精度不高，直接影响经济效益和社会效益。本文结合多年来的实践经验，对地下管线探测的精度及技术难点进行分析，并提出了切实有效的解决方法，最后给出工程实例。

关键词：电磁感应；地下管线；信息管理

1、引言

随着城市的日益繁荣和扩展，作为市政设施重要组成部分的地下管网变得日趋复杂，且相关资料残缺不全，给地下管线的管理和维修带来了很多麻烦。施工时经常遇到由于不清楚地下管线的走向和深度而挖断供水、供气、输油管线和电缆的情况，给生产和生活造成巨大损失和不便。地下管线探测技术与计算机CAD绘图相结合，极好地解决了这方面的问题，使市政设施管理实现微机化，简单、清晰、快捷。

2、工作原理

主机接通后，以管线为中心产生电磁感应圈，接收机接收电磁脉冲后，形成电流转化成数字信号，根据数字信号的强弱，确定管线的位置（在管线的垂直上方最强），探测精度可达10cm。

3、地下管线探测的方法

地下管线探测的主要内容包括定位和测深。定位方法有连接法（直接法、夹钳法）、感应法；测深方法有直读法、精确测深法。

3.1直接法

是将发射机信号输出端直接连在被测管线上。其特点是信号输出强、抗干扰性强，是主要采用的方法。

3.2夹钳法

在无法将发射机信号输出端直接连在被测管线的情况下，可采用夹钳法。它用地下管线探测仪的专用夹钳套在被测管线上，适用于管径较细的管线。

3.3感应法

将发射机直接放在被测管线上方，依靠发射机的自身感应传导信号。在无法采用上述2种方法的情况下，可采用感应法。其缺点是信号较分散、易被干扰。

3.4直读法和精确测深法

测深一般可用探测仪的测深功能直接测取（直读法），但在现场信号较杂乱或对直读结果怀疑的情况下，可用精确测深法，常用的有50%和80%法。

4、影响地下管线探测精度的分析及对策

4.1环境因素

主要体现在信号的干扰和管线的判别上。对此应加强抗干扰措施（如：采用直接法、改变频率等），以及针对不同管线采取不同的施测方案。例如：根据不同材质管线的埋设特点和对信号的感应性，制定不同的探测方案：①对于金属管线，由于主线管径大、感应信号持续长、传播远，利于采用“从主线到支线”的探测方案。②对于电力电缆由于自身可产生50Hz电力信号，主线多走同一电缆沟，故采用“从支线到主线”，减少信号干扰。

4.2人员因素

不熟悉管线流程、经验不足造成的错判、漏判是影响探测质量的主要因素。对此应从管线工艺流程入手，分析管线的特点，提高对复杂情况的判断能力和信号的分析能力。

4.3设备因素

设备的性能（分辨率、抗干扰性）直接影响探测效果。为此应选择分辨率高、抗干扰性强的管线探测仪。

5、难点分析及解决方法

5.1多通处的探测

沿主线探测时，如果在有效测程内（不包括供电不足）出现信号衰减，则应考虑可能是由于三通或多通处引起的信号分流。此时应在信号衰减处做圆周探测，找出各方向的分支，再用交会法探测出多通点。注意：应先确定可能存在的支线，再依次探出支线；多通点通常是管线变经径点，由于信号衰减较快，主机应分别挪至支线处探测。

5.2并行管线的探测

如果在管线上方横切时，信号衰减异常缓慢，则应考虑可能存在并行管线，但还需进一步判定。首先减小接收机的功率，用以区分是否存在2个峰值。如果仍不能确定，可通过管线的分叉处求证。如果是1条管线产生的多通，则在多通处存在信号急剧衰减；并行管线产生线路分叉则不存在信号衰减。

5.3地下电缆的探测

由于电缆本身产生50Hz电力信号，对探测仪发出的信号产生叠加影响，在实际工作中较难判别。为此，可将发射机置于支线，以减小信号干扰，由支线汇总，找出主线。可先探测用户到变电柜的支线，再由变电柜汇总到变电房，其中信号叠加部分为主电缆沟。

6、专题图的制作

管线探测完毕，需在主要探测点处设置标志桩进行标识，利用计算机CAD绘图技术将管线的三维坐标（X、Y、H）或相对坐标（a、b、h）绘在平面图上。在制作中，应积极与建设单位联系，收集已有的管线信息。如：介质、材料、管路、变径点等。

7、工程实例

7.1工程概况

某社区建成时间较早，辖区内管线纵横交错。由于地下管线年久失修，缺乏统一管理，造成管线控制流程混乱，供水、供电结构不合理，流失严重，仅生活用水一项每年流失70%。由于缺乏地下管线详尽资料，社区一直不能采取有效的管理措施和管网改造。

7.2难点分析

该区地下管线布设年代较早，可用资料极少，对探测方案的整体实施产生不利影响；新老管线相互搭接，造成同一线路上的多回路，不易识别；现场的电力设施、微波站对信号干扰较大。

7.3技术措施

（1）优化方案：结合测区情况，对金属管线和电缆采取不同方案。金属管线采用“从主线到支线，逐级复核”的探测方案；电力电缆由于自身可产生50Hz电力信号，主线多走同一电缆沟，故采用“从支线到主线”的探测方案，减少信号干扰。

（2）对多回路的处理：探出每条与其关联的所有管线后，加以汇总，根据各线路间的控制关系，剔除废弃管线，绘制管线的实际流程。

（3）抗干扰措施：采用“直接法”和“夹钳法”相结合，减少信号干扰；在工作频率的选择上，选用抗干扰性好、信号易分辨的8Hz为工作频率；用“峰值法”精确定位。

（4）简化工序、提高工效：根据本项目入户的管线和电缆多为直伸埋设，且平行建筑物的特点，在现有地形图基础上采取“单点定位”法，主线、支线一次完成。

7.4资料的管理

对采集的数据及相关信息进行建库，采用分层管理，建立可查询的地下管线信息管理系统，图形与属性信息一一对应，实现微机化管理。

7.5成效显著

在探测过程中，探出10条废弃管线，5条非法连接管线，查明造成生活用水严重流失的主要原因；探测各种管线150km、电缆50km；绘制了供气、供暖、排污和雨水6种专题图50多张；用户以此实施管网改造，经现场开挖验证，管线定位准确率在85%以上，为社区的市政设施管理提供了详实、准确的基础资料。

8、结语

由于管线探测是一种经验性很强的工作，在探测方法和信号的识别上必须经过长时间的探索和实践，才能更好地解决探测过程中出现的各种问题。展望地下管线探测技术的发展，在管径和断点的探测方面还需进一步完善；抗干扰性仍需提高；结合计算机技术，实现地下管线探测技术的数据采集、传输一体化以及实现管线跟踪的智能化等等。

参考文献：

[1]朱军.城市地下管线综合探测[J].四川测绘，1996，1：39～43.

[2]于建刚，王林.地下管线深度探测实用公式[J].三晋测绘，1996，3：31～32.