浅谈城市地下管线常用的探测方法

曹俊彦

（三明市测量队 福建三明 365000）

1 引言

近几年来，随着城市不断发展扩大，特别是南方城市经常性地出现城市积涝，这就使探明摸清城市地下管线分布及使用情况越发重要。随着经济不断发展，新建小区不断涌现，施工工艺的提升，这也使得新旧城区在地下管线衔接上出现了很多问题。最为明显的就是城市雨水及污水的合流，不但影响城市清洁而且也加大了污水治理的成本。本文以城市地下管线普查工作为基础分析多种探测方法，着重对惯性定位技术在管线探测中的运用进行分析。地下管线探测遵循以下工艺流程，如图1所示：调查项目：各种管线实地调查的项目按表1执行。

图1 工艺流程图

2 地下管线探查的物探方法

地下管线点分明显点和隐蔽点两种，明显点指各类管线的检修井、电信人孔、手孔、接线箱以及裸露的闸阀等。隐蔽点指隐埋于地下需仪器探测的管线点。

2.1 明显管线点的调查方法

2.1.1直接测量法

采用钢卷尺、卡尺、刻度棒等工具直接调查管线的埋深、管径、断面尺寸、孔径等属性数据。

2.1.2开盖调查法

使用铁钩、撬棍、井盖起吊仪，打开窨井盖，调查管线的埋深、管径、断面尺寸、孔径等属性数据。

2.1.3 L杆丈量法

排水管线由于检修井较多，大部分可以进行实地调查，针对其埋设较深的特点，采用调查的方式就是利用"L"尺直接量测，直接读出其管径、埋深等数据。

表1 管线调查项目表

2.2 隐蔽金属管线点的探测方法

对于金属管线及直埋电力、电信电缆的隐蔽点，根据调查的情况，使用管线探测仪进行定位和定深。探测方法有直接法、夹钳法、感应法及无源法。

现场探测应遵循的原则

(1)从已知到未知；

(2)从简单到复杂；

(3)方法有效、快速、轻便；

(4)复杂条件下采用综合方法。

地下管线的探测方法主要有电磁法管线探测、电磁波法管线探测，一般管线采用电磁法进行探测。地下管线探查物探方法主要包括被动源法和主动源法，我们一般采用的是主动源法，如图2所示。

图2 电磁法探测工作原理图

电磁法是探查地下管线的主要方法，地下管线探测仪主要用于金属管线或电缆类管线的探查，主要方法有磁偶极感应法、电偶极感应法、直接法、夹钳法、工频法、充电法。

2.3 隐蔽非金属管线点的探测方法

2.3.1示踪线法

该方法主要用于探查有出入口的非金属管道，如排水管道、电缆类未穿线的管道等。方法原理为：将能发射电磁信号的示踪探头或电缆送入非金属管道内，在地面上用接收机扫描接收示踪探头发射的信号，对管线进行定位。

2.3.2探地雷达法

探地雷达以反射波波形的形式来反映地下目标体的特征，只要所探测的目标体与周围土壤介质有足够的电性差异（导电性及介电性），就会产生反射波。不同形状的目的体的反射波形具有不同的特征，雷达图象中可以识别的特征反射波形包括：PVC、PE等塑料管道、水泥管道、金属及非金属管道的特征反射波形。具有高精度的水平定位与垂向定位能力，能够有效探测密集管线。

3 深层管线探测

在深层管线探测过程中，因工程地质、水文地技条件的原因，地质雷达探测效果无法满足生产需要。在地下水较高的地区及遇到桥梁、下穿建筑物及水面等传统探测方法无法获取数据的地方，一种基于惯性技术的地下管线测量系统（地下管道惯性定位陀螺仪）有良好的测绘效果，如图3、图4所示。

图3 惯性定位系统

图4 惯性定位系统

常规探测方法：管线上激发信号或者管内放置信号源，在地面接收信号，测定位置、埋深、在地面上进行标记，然后对标记进行测量。但是常规探测方法有着明显不足之处：1）非金属管线无法激发信号；2）信号受干扰影响大且探测深度有限；3）人员无法到达的地方无法定点标记。

惯性定位系统：1）管内测量：不受地理环境和管线埋设影响；2）无需激发信号：不受管线材质和外界干扰；3）采集点密集：连贯性好，避免管线小弧度的改变路径；4）不受周边环境、管线材质及埋深的影响；5）抗干扰性强、精度高。

3.1 惯性定位系统提高精度的方法

3.1.1 人为误差

主要来源于操作过程，在仪器到达起终点位置，由于惯性导致仪器端头超过管口；使仪器测量长度大于管道实际长度，导致测量精度降低，如图5所示。

图5 人为误差

解决方法：在牵引绳的接近仪器端进行一定距离的标记，保证操作过程中能够提前知道仪器目前的位置，从而放慢速度，避免仪器超出预订位置；并采用多次测量的方法来克服这种偶然误差。

3.1.2 测量误差

主要来源于管口位置定位过程，如图6所示。

图6 管口位置与井盖位置相差太远

解决方法：采用导向仪的探棒置于管口上方，通过对探棒的定位来确定管口在地面上的投影位置及埋深，再对该投影点进行图跟点的测量标准进行采集

3.1.3 仪器运行中的离心力

由于拉管有一定的弧度，仪器在前进过程中会产生一定离心力，该离心力会影响到陀螺仪的方位测量，如图7所示。

图7 仪器运行中的离心力

解决方案：多次反向测量取平均的方法；从起点到终点进行一次前进后退的一个测量测回，然后将仪器调头进行一次后退前进的一个测量测回，四次平均减小误差。

4 结束语

地下管线探测工作是一个涉及物探、测绘、地理信息、管线行业知识等多专业的综合性系统工程。本文结合三明市地下管线普查过程中运用到的多种探测方法进行归类总结，对非开挖前提下如何对地下金属和非金属管线定位定深进行了一些探讨。目前，全国正在大力开展城市地下管线普查，本文提出的一些关键性技术可为其他城市开展地下管线普查工作提供一定的参考。