城市地下管网探测技术

PAGE13-城市地下管网探测技术摘要随着城市的日益繁荣和发展，作为市政建设重要组成部分的地下管网变得日趋复杂，为了给城建部门提供准确的地下管线分布资料，就迫切需要利用物探技术对城市复杂的地下管线进行详细探测。地下管线探查是指应用地球物理勘探的方法对地下管线进行定位、定走向和定埋深。地下管线探测的方法有现有资料调绘、探地雷达(GPR)、声学探测、红外线成像、钎探、电磁法。地下管线探测的基本程序包括:接受任务，收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，编写技术设计书，实地调查，仪器探查，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。目录第1章地下管线探测技术简介 -2-1.1地下管线探查 -2-1.2地下管线探测的重要性 -2-第2章地下管线探测的基本程序 -3-2.1现场踏勘 -3-2.2设置管线点 -4-2.3地下管线测量 -4-2.3.1控制测量 -4-2.3.2地下管线点测量 -4-2.3.3地下管线数据处理及图形编辑 -5-第3章地下管线探测的基本方法 -5-3.1

现有资料调绘 -5-3.2探地雷达(GPR) -6-3.3声学探测 -7-3.4红外线成像 -7-3.5电磁法探测 -8-3.5

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直接法 -9-3.5

.2夹钳法 -9-3.5.

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感应法 -10-3.5

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精确测深法 -10-第4章影响地下管线探测精度的分析 -11-4．1环境因素 -11-4．2人员素质 -11-4．3设备性能 -11-13-前言随着城市的日益繁荣和发展，作为市政建设重要组成部分的地下管网变得日趋复杂，由于历史原因，造成有些相关资料残缺不全，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的损失和不便。地下管线探测技术与计算机技术相结合，极好的解决了这方面的问题，使市政设施管理简单、清晰、快捷，为了给城建部门提供准确的地下管线分布资料，就迫切需要利用物探技术对城市复杂的地下管线进行详细探测。第1章地下管线探测技术简介地下管线探测技术已应用多年。早在第二次世界大战末，人们为了寻找战争遗留的地雷和其他未爆炸物而试图将物探技术应用于实际，但当时只有一些常规物探方法，由于分辨率低、抗干扰能力差，效果不大。进入20世纪80年代末，研制者们采用新型磁敏元件、新型滤波技术、天线技术、电子计算机技术使这类仪器的信噪比、精度和分辨率大大提高，且更加轻便和易于操作，实现了高精度、高分辨率的探测。又由于计算机软件技术的开发，使得探测数据能够通过计算机进行处理，从而形成了一项适用技术。1.1地下管线探查地下管线探查是指应用地球物理勘探的方法对地下管线进行定位、定走向、定埋深。它的原理是:地下管线的存在会改变天然的或人为产生的地球物理场的分布，即产生异常。研究这些异常的形态、分布、形状可获得地下管线位置的有关资料。1.2地下管线探测的重要性地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划、建设管理的重要基础信息。他就像人体内的“神经”和“血管”，日夜担负着输送能量、传递信息等重大职能，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“生命线”。长期以来由于地下管线资料的缺漏和偏差，且有关资料精度不高或与现状不符，对地下管线的分布情况不清，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。因此，迅速探明地下管网的分布状况，测量其平面位置和高程，绘制地下管线图，为城市规划、设计、施工和管理提供必要依据，并采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。第2章地下管线探测的基本程序任何工作都要有规章、程序和实施步骤，以便于科学化管理和确保工作质量。地下管线探测的基本程序包括:接受任务，收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，编写技术设计书，实地调查，仪器探查，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。2.1现场踏勘

对一个测区进行地下管线作业时首先是现场踏勘，了解现场情况，并尽可能收集已有的地下管线资料。进行现场方法试验，选择合适的探测仪器和探测方法。地下管线探测作业进场后，首先是对现场内地下管线明显管线点进行调查和必要的勘测，并结合收集的地下管线资料在工作图上绘制草图，有条件时应询问知情人。2.2设置管线点根据工作草图，遵循地下管线探测原则对隐蔽管线进行探测，探测时应注意管线点的设置，起点、转折点、变坡点、变径点、多通点、终点应设置管线点。隐蔽管线探测完以后，应将探测的管线点绘制到工作草图上。2.3地下管线测量2.3.1控制测量地下管线的控制测量主要是指在城市的等级控制网的基础上布设图根导线点；对缺少等级控制点或控制点密度不足的测区要建立新的控制网，并执行现行的行业标准《城市测量规范》（CJJ8—99）。采用GPS技术布测地下管线控制点时，可采用静态、快速静态和RTK等方法进行。静态测量的作业方法和数据处理按现行的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73—97）的要求执行。2.3.2地下管线点测量对管线点在地面的投影标志进行平面位置和高程联测，计算管线点的坐标和高程。管线点的平面位置测量可采用GPS、导线串连法或极坐标法；管线点的高程宜采用直接水准联测，管线点密集时水准观测可采用中丝法；采用全站仪联测管线点时，可同时测定管线点的平面位置和高程，水平角和垂直角可观测半测回，测距长度应小于150m，同时注意仪器高及觇标高量测、输入的准确性。2.3.3地下管线数据处理及图形编辑地下管线数据处理及图形编辑所采用的软件应具有控制计算、控制成果导入导出、测量成果计算、数据录入、数据检查、数据处理、图形编辑、成果输出和数据转换等功能。特别是数据检查要有以下主要功能：（1）管线点、线信息唯一性检查；（2）管线点、线对应逻辑检查；（3）管线点属性、特征、附属物格式化检查；（4）管线线属性、内容进行逻辑检查；（5）自流管线常规由高到低提示性检查；（6）管线点高程范围性检查；（7）管线埋深范围性检查；（8）非连接管线交叉碰撞性检查。第3章地下管线探测的基本方法城市地下管线种类多、专业性强，而且分属各个不同的专业部门管理。因此，要做好地下管线的探查工作，首先要弄清各种专业管线的种类、规格、材质及其设计施工要求等，以便选择合适的探测仪器和方法，保证地下管线探查的质量和效率。地下管线探测的方法有现有资料调绘、探地雷达(GPR)、声学探测、红外线成像、钎探、电磁法3.1

现有资料调绘权属单位的资料和图纸包含许多有关管线的信息。在开始探测之前应该尽可能多地获得有关的资料。但是资料可能不准确或不完整，需要进行现场的探测进行确认和补充。搜集地下管线资料，包括：(1)地下管线竣工图及技术说明(优先)。(2)地下管线报批的方案图、施工图及技术说明。对所搜集的资料进行整理，调绘l：2000地形图、填写地下管线现况调查表。现况调绘图应标注管线位置、相关地面建(构)筑物及主要管线点位置、管径、标高等内容。地下管线现况调绘图应根据管线竣工图所示尺寸及坐标数据转绘，如无竣工资料，可根据其设计图、施工图、管线与邻近的地物点的相互关系转绘。3.2探地雷达(GPR)利用脉冲雷达系统连续向地下发射脉冲宽度为几毫微秒的视频脉冲，接收反射回来的电磁波脉冲信号。图3.1探地雷达探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）图3.2使用探地雷达探测示意图探地雷达用于地下的结构和物体的探测。探测地下管线，尤其是探测非金属管道，探地雷达是非常有效的方法。但是操作较复杂，需要专业的资料解释，对土壤条件要求高，设备庞大且费用高。3.3声学探测通常用于管道漏水探测，该方法可用于塑料自来水和煤气管道的追踪。还可以用于电力电缆故障的定位。3.4红外线成像利用管道或其填充物与周围土层之间的热特性的差异图3.3红外线探测示意图（注EH：辐射仪；G：管线）图3.4红外线探测影像图适用于地下管线与周围土壤温度不同的情况。该技术在排水管道漏点定位方面有一定的应用。也可以用于供热管道的漏点定位探测。3.5电磁法探测电磁感应原理是电磁法探测地下管线的基础。该方法已经成为目前定位和追踪地下管线的通用方法。该方法的优点是能够提供有关地下管线的综合资料，这都是其它方法无法比拟的。图3.5地下管线探测仪图3.6使用地下管线探测仪探测示意图电磁法探测定位的方法有直接法、夹钳法、感应法、精确测探法。3.5

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直接法利用发射机一端接被查金属管线，另一端接地或接金属管线另一端，直接加到被查金属管线上的场源信号。图3.7直接法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）方法特点是发射机信号输出强、抗干扰性能好，是主要采用的方法之一。3.5

.2夹钳法利用专用地下管线仪配备的夹钳夹套在金属管线上通过夹钳上的感应线圈把信号直接加到金属管线上。图3.8夹钳法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）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。

3.5.

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感应法利用发射线圈产生的电磁场对金属管线感应所产生的二次电磁场图3.9感应法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）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。其缺点是信号较分散、易被干扰。3.5

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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直读结果怀疑的情况下，可采用精确测深法，常用的有50％和80％法（图3.9）图中a点位于管线上方，接收机信号强度最大HMAX=100;

图3.10精确测深法原理图b点、c点分别为线路两侧信号强度为H=80和H=50的位置；x1、x2为探测点b、c到a点的距离；h为探测深度。则依据50％法有：h=x2;

依据80％法有h=2×x1.第4章影响地下管线探测精度的分析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：根据不同的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：对于金属管线，由于主线管径大、感应信号持续时间长、传播远，利于采用“从支线到主线”，减扰信号干扰。4．2人员素质不熟悉管线流程、经验不足造成判错、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设备性能设备的性能（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。结语随着城市的飞速发展，地下管线敷设越来越多，地上和地下矛盾越来越突出，地下管线探测任务也越来越多。本人通过实践，认为在地下管线测量中还应该注意:（1）城市地下管线探测是一项涉及多权属单位和多学科、多专业的综合性与技术性很强的系统工程;

（2）随着探测队伍和作业人员的不断增加，要不断提高探测人员的技术水平和责任心;

（3）一些非金属材质的管线普遍应用，给地下管线探测带来了不少的困难，可以通过埋设示踪金属线（带），为以后探测提供方便。（4）在采用新方