城市地下管线探测技术及应用

期刊目录网项目管理论文发表2011-03-11 09:30关注(1)

　　摘要：地下管线探测是城市测量的重要组成部分，本文简单的讲述了地下管线探测的探测原理及实施流程，并对常见的疑难问题提出解决对策，最后给出了工程实例。
　　关键词：管线探测，原理，疑难与对策
　　1、引言
　　城市地下管线是维持城市正常运转的大动脉，是现代城市高效运转的保证。城市地下管线探测是城市规划、建设和管理的一项基础性工作。随着城市建设日新月异，地下管线愈趋复杂。种类繁多的地下管线，如果没有一个统一的管理系统和准确的管线资料，在城市建设中容易造成对管线的破坏，从而造成通讯中断、煤气泄漏、污水漫流等，给人民生命和国家财产造成威胁和损失。因此，准确摸清城市地下管线的分布情况，对地下管线进行全面普查整理测量，建立统一的管理系统，显得尤为重要。
　　2、管线探测技术
　　地下管线探测的基本原理是基于被探测管线与其周围介质之间的明显物性差异。常用的方法有：电磁法、电磁波法、地震波法、直流电法、地震波法等。由于探测条件的限制，其中电磁法是最经济有效的方法，而电磁波法（地质雷达）则用来解决疑难问题，作为地磁法的一种补充。
　　2.1电磁法
　　2.1.1工作原理
　　电磁法是利用地下管线与周围介质的导电性和导磁性差异为基础，根据电磁感应原理的空间和时间分布规律，来达到探测地下管线的目的。实际工作中，通过发射线圈发射一个谐变电流，在其周围建立一个谐变磁场（即一次场）。地下金属管线在谐变场中激发谐变电流，在管线周围形成谐变磁场（即二次场）。利用二次场比一下场衰减慢的特性，使用接收仪器追踪二次场的变化来探测管线。
　　2.1.2探测方法
　　2.1.2.1被动源法
　　利用载流电缆本身所产生的工频信号和金属管线中感应电流产生的电磁场进行管线探测。优点：无需人工建立场源、简便、效率高；缺点：精度低。
　　2.1.2.2主动源法
　　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、探测距离远、抗干扰性强,是主要采用探测的方法。
　　夹钳法：利用夹钳套在被测管线上施加信号的方法,以前适用于管径较细的管线。最新的管线仪器（如LD500）夹钳不要求环绕整条管线，因此大口径管线也适用。该法信号强、精度高、抗干扰能力强。
　　感应法：将发射机直接放在被测管线上方,依靠发射机的自身发射谐变电磁场，使地下金属管道产生谐变电流，形成二次场。在无法采用上述两种方法的情况下,可采用感应法。其缺点是信号较分散、易被干扰。
　　2.1.3定位定深方法
　　平面位置分为极大值法和极小值法。原理是因为在管线的正上方，管线形成的二次场水平分量最大而垂直分量最小。经验显示，一般极大值法精度更好。
　　定深方法常用的有直读法和比值法两种。
　　2.2电磁波法（地质雷达）
　　电磁波法也是利用地下管线与周围介质的物性差异。发射天线向地下发射电磁波，电磁波在地下传播过程中，遇到介电常数和电导率物性差异的界面，电磁波一部分被反射回来，被接受天线所接收，主机将接收到的信号记录下来，通过分析反射信号的形态、位置、到达时间等特征，达到对地下管线（或构筑物等）定位定深的目的。
　　2.3存在问题及对策
　　2.3.1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、不同路段采取不同的施测方案及校正措施。例如，在开工前针对每个路段做一个仪器校正试验，测出在不同干扰条件下的仪器校正系数或校正值。
　　2.3.2人员素质
　　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。并制定完善的质量控制体系，严把质量关。
　　2.3.3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。并在探测前对仪器进行稳定性和一致性试验。
　　2.3.4探测目标
　　平行管线判定：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,可通过管线的分支处求证。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支则不存在信号衰减。
　　小口径非金属管线：电磁法无法探测，电磁波法也难达到理想效果，需要借助开挖或钎探来确定。
　　3.管线坐标测量
　　3.1基础控制（I、Ⅱ级导线）测量：地下管线测量主要以各城市等级导线点和水准点为依据。
　　3.2图根控制测量：
　　3.2.1图根点应起闭于城市等级导线点上，平面采用电磁波测距附合导线、支导线或引点等方法施测。
　　3.2.2附合导线不应超过两次附合，在一级图根点上可采用极坐标法发展支导线和引点。
　　3.2.3图根点成果采用近似平差法计算。坐标和高程均精确至毫米。
　　3.3管线点测量
　　地下管线点测量按物探作业人员在实地标定的点位用极坐标法进行测定，管线点高程采用电磁波测距三角高程法施测，同时记录物探点号，并与物探点号一一对应。
　　4、数据处理
　　将野外采集的数据传输到计算机上进行计算处理，建立管线点成果及属性数据库，然后将所有数据转至地理信息系统，再按管线图形编辑的要求进行编辑，建立管线图形数据库。
　　5、应用实例
　　5.1工程概况
　　某市正在进行地铁建设，为了在开挖过程中不危及地下管道的安全，需要对施工沿线进行地下管线探测，为施工方提供准确、完整、及时的地下管线资料，以免造成不必要的损失。
　　5.2探测流程
　　                            
　　　
　　
　　5.3工程成果
　　该工程共探查各类管线长度约78.0公里；管线点总数为3588个，其中隐蔽点为973个，明显点为2615个。为地铁施工提供了详实、准确的管线资料。既保证了管道的正常运行，又节约了开挖的时间和成本。
　　6、结束语
　　管线探测工作在城市建设中的应用越来越广泛。作为一种物探手段，其探测效果与环境干扰、人员经验等因素关系紧密。埋在地下的管道，看不见摸不着，只能通过对接收信号的分析得出结论。因此，在探测过程中，应遵循从已知到未知、从易到难、从主到次、重重追查的规律，加上技术人员本身的细心、经验，才能得到最为接近实际的成果。
　　
　　参考文献：
　　[1].何厚志。地下管线探测技术及工程实施。地下管线管理技术与应用。中国建设工业出版社。2000年
　　[2].刘忠新，范士杰。地下管线探测技术的论述及应用。城市勘测。2004年第4期。
　　
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