1、城市地下管網探測技術摘要隨著城市的日益繁榮和發展，作為市政建設重要組成部分的地下管網變 得日趨復雜，為了給城建部門提供準確的地下管線分布資料，就迫切需要利 用物探技術對城市復雜的地下管線進行詳細探測。地下管線探查是指應用地球物理勘探的方法對地下管線進行定位、定走 向和定埋深。地下管線探測的方法有現有資料調繪、探地雷達（GPR）、聲學探測、紅外線成像、釬探、電磁法。地下管線探測的基本程序包括：接受任務，收集資料，現場踏勘，儀器檢 驗和方法試驗，編寫技術設計書，實地調查，儀器探查，地下管線點測量與 數據處理，地下管線圖編繪，編寫技術總結和成果驗收。目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLIN

2、K l bookmark4 o Current Document 第1章地下管線探測技術簡介 -2 - HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 地下管線探查 -2- HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 地下管線探測的重要性 -2- HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第2章 地下管線探測的基本程序 -3 - HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 現場踏勘-3- HYPERLINK l bookmark14 o Cu

3、rrent Document 設置管線點-4- HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 地下管線測量-4- HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 控制測量 -4 - HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 地下管線點測量-4 - HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 地下管線數據處理及圖形編輯 -5 - HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第3章 地下管線探測的基本方法

4、 -5 - HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 現有資料調繪 -5-探地雷達(GPR)-6- HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 聲學探測 -7- HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 紅外線成像-7- HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 電磁法探測-8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.5 .1直接法-9 - HYPERLINK l bookmark3

5、6 o Current Document 3.5 .2夾鉗法-9 - HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.5. 3 感應法-10 - HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.5 .4精確測深法 -10 - HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第4章 影響地下管線探測精度的分析 -11 -4.1環境因素 -11 -4.2人員素質-114.3設備性能-11-、兒 、4刖百隨著城市的日益繁榮和發展，作為市政建設重要組成部分的地下管網變 得日趨復雜，由于歷

6、史原因，造成有些相關資料殘缺不全，給地下管線的管 理和維修帶來了很多麻煩。施工時經常遇到由于不清楚地下管線的走向和深度而挖斷供水、供氣、 輸油管線和電纜的情況，給生產和生活造成巨大的損失和不便。地下管線探 測技術與計算機技術相結合，極好的解決了這方面的問題，使市政設施管理 簡單、清晰、快捷，為了給城建部門提供準確的地下管線分布資料，就迫切 需要利用物探技術對城市復雜的地下管線進行詳細探測。第1章 地下管線探測技術簡介地下管線探測技術已應用多年。早在第二次世界大戰末，人們為了尋找戰爭遺留的地雷和其他未爆炸物而試圖將物探技術應用于實際，但當時只有一些常規物探方法，由于分辨率低、抗干擾能力差，效果不

7、大。進入 20世紀80年代末，研制者們采用新型磁敏元件、新型濾波技術、天線技術、電子計算機技術使這類儀器的信噪比、精度和分辨率大大提高，且更加輕便和易于 操作，實現了高精度、高分辨率的探測。又由于計算機軟件技術的開發，使得探測數據能夠通過計算機進行處理，從而形成了 一項適用技術。地下管線探查地下管線探查是指應用地球物理勘探的方法對地下管線進行定位、定走向、定埋深。它的原理是：地下管線的存在會改變天然的或人為產生的地球物 理場的分布，即產生異常。研究這些異常的形態、分布、形狀可獲得地下管 線位置的有關資料。地下管線探測的重要性地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是城市規劃、建設管理的重要基礎信

8、息。他就像人體內的“神經”和“血管”，日夜擔負著輸送能量、傳遞信息等重大職能，是城市賴以生存和發展的物質基礎，被稱為城市的“生命線”。長期以來由于地下管線資料的缺漏和偏差，且有關資料精度不高或與現狀不 符，對地下管線的分布情況不清，造成在建設施工中時常發生挖斷或挖壞地 下管線，造成停氣、停水、停暖、通信中斷、污水四溢等嚴重事故。因此， 迅速探明地下管網的分布狀況，測量其平面位置和高程，繪制地下管線圖， 為城市規劃、設計、施工和管理提供必要依據，并采用高新技術和方法來高 效管理地下各類專業管線，滿足決策、管理部門和施工單位的需要已成為當 務之急。第2章地下管線探測的基本程序任何工作都要有規章、程

9、序和實施步驟，以便于科學化管理和確保工作 質量。地下管線探測的基本程序包括 ：接受任務，收集資料，現場踏勘，儀器 檢驗和方法試驗，編寫技術設計書，實地調查，儀器探查，地下管線點測量 與數據處理，地下管線圖編繪，編寫技術總結和成果驗收。現場踏勘對一個測區進行地下管線作業時首先是現場踏勘，了解現場情況，并盡 可能收集已有的地下管線資料。進行現場方法試驗，選擇合適的探測儀器和 探測方法。地下管線探測作業進場后，首先是對現場內地下管線明顯管線點 進行調查和必要的勘測，并結合收集的地下管線資料在工作圖上繪制草圖， 有條件時應詢問知情人設置管線點根據工作草圖，遵循地下管線探測原則對隱蔽管線進行探測，探測時

10、應 注意管線點的設置，起點、轉折點、變坡點、變徑點、多通點、終點應設置 管線點。隱蔽管線探測完以后，應將探測的管線點繪制到工作草圖上。地下管線測量控制測量地下管線的控制測量主要是指在城市的等級控制網的基礎上布設圖根導線點；對缺少等級控制點或控制點密度不足的測區要建立新的控制網，并執行現行的行業標準城市測量規范(CJJ 899)。采用GPSg術布測地下管線控制點時，可采用靜態、快速靜態和RTK等方法進行。靜態測量的作業方法和數據處理按現行的行業標準全球定位系統 城市測量技術規程(CJJ 7397)的要求執行。地下管線點測量對管線點在地面的投影標志進行平面位置和高程聯測，計算管線點的坐標和高程。管

11、線點的平面位置測量可采用GPS、導線串連法或極坐標法；管線點的高程宜采用直接水準聯測，管線點密集時水準觀測可采用中絲法；采用 全站儀聯測管線點時，可同時測定管線點的平面位置和高程，水平角和垂直 角可觀測半測回，測距長度應小于 150m,同時注意儀器高及覘標高量測、輸 入的準確性。地下管線數據處理及圖形編輯地下管線數據處理及圖形編輯所采用的軟件應具有控制計算、控制成果導入導出、測量成果計算、數據錄入、數據檢查、數據處理、圖形編輯、成果輸出和數據轉換等功能。特別是數據檢查要有以下主要功能：（1）管線點、線信息唯一性檢查； （2）管線點、線對應邏輯檢查；（3）管線點屬性、特征、附屬物格式化檢查；（4

12、）管線線屬性、內容進行邏輯檢查；（5）自流管線常規由高到低提示性檢查；（6）管線點高程范圍性檢查；（7）管線埋深范圍性檢查；（8）非連接管線交叉碰撞性檢查。第3章地下管線探測的基本方法城市地下管線種類多、專業性強，而且分屬各個不同的專業部門管理。因此，要做好地下管線的探查工作，首先要弄清各種專業管線的種類、規格、 材質及其設計施工要求等，以便選擇合適的探測儀器和方法，保證地下管線 探查的質量和效率。地下管線探測的方法有現有資料調繪、探地雷達（GPR）、聲學探測、紅外線成像、釬探、電磁法現有資料調繪權屬單位的資料和圖紙包含許多有關管線的信息。在開始探測之前應該盡可能多地獲得有關的資料。但是資料可

13、能不準確或不完整，需要進行現場的探測進行確認和補充。搜集地下管線資料，包括：（1）地下管線竣工圖及技術說明（優先）o地下管線報批的方案圖、施工圖及技術說明。對所搜集的資料進行整理，調繪1:2000地形圖、填寫地下管線現況調查表。 現況調繪圖應標注管線位置、相關地面建（構）筑物及主要管線點位置、管徑、標高等內容。地下管線現況 調繪圖應根據管線竣工圖所示尺寸及坐標數據轉繪，如無竣工資料，可根據 其設計圖、施工圖、管線與鄰近的地物點的相互關系轉繪。探地雷達（GPR）利用脈沖雷達系統連續向地下發射脈沖寬度為幾毫微秒的視頻脈沖，接收反射回來的電磁波脈沖信號。圖3.1 探地雷達探測示意圖（注 T:發射機；

14、R:接U機G:管線）圖3.2使用探地雷達探測示意圖探地雷達用于地下的結構和物體的探測。探測地下管線，尤其是探測非 金屬管道，探地雷達是非常有效的方法。但是操作較復雜，需要專業的資料 解釋，對土壤條件要求高，設備龐大且費用高。聲學探測通常用于管道漏水探測，該方法可用于塑料自來水和煤氣管道的追蹤。還可以用于電力電纜故障的定位。紅外線成像利用管道或其填充物與周圍土層之間的熱特性的差異-7 -圖3.4紅外線探測影像圖適用于地下管線與周圍土壤溫度不同的情況。該技術在排水管道漏點定位方面有一定的應用。也可以用于供熱管道的漏點定位探測。電磁法探測電磁感應原理是電磁法探測地下管線的基礎。該方法已經成為目前定位

15、 和追蹤地下管線的通用方法。該方法的優點是能夠提供有關地下管線的綜合 資料，這都是其它方法無法比擬的。圖3.5地下管線探測儀圖3.6使用地下管線探測儀探測示意圖電磁法探測定位的方法有直接法、夾鉗法、感應法、精確測探法3.5 .1直接法利用發射機一端接被查金屬管線，另一端接地或接金屬管線另一端，直接加到被查金屬管線上的場源信號。圖3.7 直接法探測示意圖（注 T:發射機；R:接U機G:管線）方法特點是發射機信號輸出強、抗干擾性能好，是主要采用的方法之一。3.5 .2夾鉗法利用專用地下管線儀配備的夾鉗夾套在金屬管線上通過夾鉗上的感應線 圈把信號直接加到金屬管線上R圖3.8 夾鉗法探測示意圖（注 T

16、:發射機；R:接U機G:管線）在無法將發射機信號輸出端直接連在被測管線的情況下，可采用夾鉗法。它用地下管線探測儀的專用夾鉗套在被測管線上，適用于管徑較細的管線3.5. 3感應法利用發射線圈產生的電磁場對金屬管線感應所產生的二次電磁場圖3.9 感應法探測示意圖（注 T:發射機；R:接U機G:管線）將發射機直接放在被測管線上方，依靠發射機的自身感應傳導信號。其 缺點是信號較分散、易被干擾3.5 .4精確測深法測深一般可用探測儀的測深功能直接測取（直讀法），但在現場信號較雜亂或直讀結果懷疑的情況下，可采用精確測深法，常用的有50%和80 %法（圖 3.9 ）圖中a點位于管線上方，接收機信號強度最大H

17、MAX=100;圖3.10精確測深法原理圖-10 -b點、c點分別為線路兩側信號強度為 H=80和H=50的位置；x1、x2為探 測點b、c到a點的距離；h為探測深度。則依據50%法有：h=x2; 依據 80%法有 h=2X x1.第4章影響地下管線探測精度的分析4. 1環境因素主要體現在信號的干擾和管線的判別上。對此應加強抗干擾措施（如： 采用直接法、改變頻率等），以及針對不同管線采取不同的施測方案。例如： 根據不同的材質管線的埋設特點和對信號的感應性，制定不同的探測方案： 對于金屬管線，由于主線管徑大、感應信號持續時間長、傳播遠，利于采用從 支線到主線”，減擾信號干擾。4. 2人員素質不熟

18、悉管線流程、經驗不足造成判錯、漏判是影響探測質量的主要因素。 對此應從管線工藝流程入手，分析管線的特點，提高對復雜情況的判斷能力 和信號的分析能力。4. 3設備性能設備的性能（分辨率、抗干擾性）直接影響探測效果。為此應選擇分辨 率高，抗干擾性強的管線探測儀。-11 -結語隨著城市的飛速發展，地下管線敷設越來越多，地上和地下矛盾越來越 突出，地下管線探測任務也越來越多。本人通過實踐，認為在地下管線測量 中還應該注意：（1）城市地下管線探測是一項涉及多權屬單位和多學科、多 專業的綜合性與技術性很強的系統工程；（2）隨著探測隊伍和作業人員的不斷增加，要不斷提高探測人員的技術水平和責任心；（3） 一些非金屬材質的管線普遍應用，給地下管線探測帶來了不少的困難，可以通過埋設示蹤金屬 線（帶），為以后探測提供方便。（4）在采用新方法、新技術、新儀器時， 要經過試驗，使其探測精度能夠滿足規范要求；（5）在從事地下管線探測作 業時，儀器設備帶電作業，一定要安全用電，打開窖井蓋調查時，要進行有 害、有毒及可燃氣體的濃度測定，進行必要的安全保護，做到安全生產。參考文獻：. CJJ61-94,城市地下管線探測技術規程.田應中，張正祿，楊旭.地下管線網探測與信息管理M.測繪出版社，.唐世