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摘 要：文章通过宁夏泾源县地下管线普查的实践，简要介绍了地下管线的基本分类、探测内容及普查意义。通过分析该地区地下管线的特点，总结出不同专业管线的探测方法，并对疑难管线与疑难地段作出详细阐述，为城市规划及建设提供有效的参考依据。
关键词：地下管线；管线探测方法与技术；宁夏；泾源
中图分类号：TU990 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0051-02
地下管线作为一个城市的生命线，是其发展与建设强依赖的基础[1]。近年来，因国家的投资与经济的增长，宁夏自治区泾源县城市化建设发展迅速，伴随着这种迅猛的发展，有关城市地下管线的问题也逐步增多。为解决无序建设带来的困扰与难题，泾源县全面开展地下各专业管线普查工作。管线普查的内容[2]主要为查明泾源县城区（含工业园区）主干道地下管道的类别、位置、埋深及属性，绘制专业管线图，建立管线数据库。本文阐述了笔者在该项目中分析整理出不同专业管线的探测方法及实践经验，希望能为其它地下管线普查项目带来启示。
1 地下管线的分类和探测方法
1.1 地下管线的分类
城市地下管线的探查由来已久，通过长久以来的研究，总结出城市地下管线的分类方法，基本可通过以下三个方面进行分类：按用途不同，分为给水、排水、电力、热力、通信、工业等多类；按材质不同，分为金属管线和非金属管线两类；按施工方式不同，分为开挖型与非开挖型两类[3-6]。
1.2 地下管线的主要探测方法
一般地，城市地下管线探测方法可分为两种[7]：第一种采用简易触探和开挖样洞的方法，主要应用于管线复杂地段和成果验收中；第二种采用仪器探测的方法，目前以广泛应用于生产作业当中。两者都与井中调查相结合，仪器探测常用方法有电磁感应法法、电磁波法、探地雷达、红外辐射法和地震等，其中频率域电磁波法较为成熟。
对于金属管线而言，可利用其与周围土壤、岩石、水存在的电性差异，采用电磁感应法或充电法，以人工激发方式，在管线中产生电流，与地面形成交变磁场。该方法又分为主动源法与被动源法，主动源法按信号激发方式又可分为感应法、直接法、夹钳法。探测时需确保信号强度，发射最佳频率和收发间距根据地区而定。
对于非金属管线而言，随着城市的建设与新技术的发展，新建管线采用非金属材料者居多，非金属材料因其材质特殊性，难以通过电法，电磁法及地震波法获取良好的探测效果，就连基于理论的示踪电磁波法也因实地管线不规律分布而实施困难。故建议多选用探底雷达的方法，通过寻找双曲线异常从而达到探测目的[8-10]。
对于非开挖类管线而言，近年来以成为城市主要的新型地下管线，此类管线埋深较大，一般管线仪测深难见其底部，遂成为管线探查的难题。为解决此问题，通常采用非开挖定向钻技术。在设计的基础上，定向钻施工分三个阶段完成。分别是施钻导向孔、扩孔及管道回托。
2 工程实践
2.1 工程简介
按照《泾源县县城总体规划（2010～2025年）》，泾源县城市规划区范围由 “一个轴线（泾河路）、两个骨干（滨河路、北环路）、三纵（香水街、龙潭街、百泉街）九横（东平路、荣盛路、西苑路、泾河路、富强路、西峡路、思源路）”的城市框架基本形成。随着人流量的快速增长以及泾源县的快速发展，城市建设规模也逐日扩大，查明地下管线的详细情况尤为重要。
本次普查管线沿线穿越村庄区、低密度住宅区、高密度住宅区、交通密集区、城镇商业区、工业区等，沿线现状管线条件复杂，普查难度较大。
2.2 探查工作的目的
本次探查工作的目的是查明泾源县主干道各类地下管线的管线类别及所属单位、位置、走向、管顶高程，了解管线材质、管径（或断面尺寸）等，为泾源县城市规划设计与施工提供地下管线基础资料。本次探测需要查明地下的给水、排水（含雨水、污水）、燃气、供电、路灯、通讯、热力等地下管线，并提交综合管线图等图件及电子数据。
2.3 地球物理特性
测区内管线多为金属材质，地下管线主要分布在主干道路及其两侧，地面为水泥、沥青或土质所覆盖。金属管线因良好的导电性，与周围土壤、岩石、水等存在电性差异，这为利用电磁法探测提供了物理前提。
测区内排水管、燃气管材质为砼、PVC、PE等非金属材料。非金属管线通常由均匀的硬质物质构成，呈高阻体特征，与周围松散、硬度不均匀或不一致的介质等存在着电性差异，这为利用高频电磁波法（即探地雷达）探测提供了物理前提。
总之，本测区地下管线与周围介质存在明显的物性差异，具备有用物探方法探查的前提条件。但测区内绝大部分给水管和燃气管为PE管，局部给水管虽为铸铁等金属材质，但其接口为橡胶、水泥等绝缘材料，个别地段有近距离平行管，上下管重叠现象，地球物理场较为复杂，对管线探测带来较大困难。
2.4 测区地下管线埋设状况
通过探测工作，各专业地下管线敷设概况如下：
①给水管线：多为大口径管，材质以PE居多，少部分为铸铁，在主要道路上呈单条或多条并行状布设，埋深一般在0.5～2.5 m之间。
②排水（雨污合流）管线：多为大口径管道，部分为方沟；污水管线材质主要为砼，雨水管线材质主要为塑料、砖混；埋深一般在0.5～8.0 m之间不等。
③热力管线：多为大口径管，材质为钢，埋深一般在0..5～2.7 m之间。
④移动、联通、电信、广播电视等通讯类管线：主要分布人行道上，分支较多，多以套管方式埋设，埋深在0.5～2.0 m。
⑤电力（含路灯）管线：主要分布在人行道上，多以套管或直埋方式埋设，埋深一般在0.5～1.5 m之间。
⑥燃气管线：主要分布在非机动车道及人行道上，分支较多，材质为PE，埋深多为0.7～1.2 m，非开挖埋设的燃气管线较深。 2.5 测区地下管线探测
泾源县城市地下管线普查项目所选用物探仪器为英国雷迪公司生产的RD8000PDL型管线探测仪和加拿大SSI公司生产的PULSE EKKO 100A地质雷达。确定了对于热力及小部分给水金属管道，宜采用感应法定位、定深，而对通信类、电力电缆则优先选用以夹钳法为主，辅以直接法进行探测。对于具一定口径的非金属管道，如大口径给水管道，采用电磁波法和地质雷达进行探测。
实践证明：探测金属材质管线选用英国产RD8000PDL型管线探测仪，采用直接法、夹钳法，以8 kHz、33 kHz为工作频率，以极值法定平面中心投影位置，以70%法定埋深，其最佳收发距为15～20 m之间，探测效果非常显著，是最有效的探测方法，探测精度满足要求。
此外，在采用夹钳法时，应尽量选择处于上排中间的粗大电缆夹线，这样可以使周围其余电缆产生的影响因素相互抵消，并且应该按照所夹电缆线的孔位在管块中的位置，将探测的平面位置和埋深修正成通信类管块的平面中心位置和管顶埋深。
2.6 测区地下管线调查
对于雨、污水、部分给水、热力和通信类、电力沟道等管线，采用了直接开井量测的方法，即打开窨井后，确定管线位置，管线上需采集的各项信息直接量取。通信类、电力类窨井直接放置竹梯，工作人员下井量测。对于窨井之间超过75 m距离的采用仪器探测，经适当的平面、埋深修正后增加管线点以确定管线走向。
采用直接开井调查并量测有关数据，逐项认真填写管线探查记录。实地调查内容包括：管线种类、材质、埋深、井深、管径（断面）尺寸、流向、电缆根数、孔数、占用孔数、电压值等。实地量测一般采用经检验过的钢尺进行，为了准确量取排水管线数据，采用L型尺保证量测精度，个别地带工作人员直接下井量测。
2.7 疑难管线与疑难地段的探测方法
物探范围内因个别地下管线错综复杂、交叉无序，加之高空电缆形成干扰磁场等因素，造成探测信号不准确，背景值不显著；部分路段热力管道因连接处近似绝缘，造成探测信号微弱，遂成管线疑难点，增加了管线探测的难度。针对此类疑难管线点，首先，通常采用反复仔细分析研究调绘图，掌握其分布情况后再次探测；其次，选用多台仪器加不同方法交叉探测，寻找出可靠的异常值；再次，向管线权属单位熟悉管线敷设情况的相关人员咨询，必要地段需进行钎探、开挖验证，尽可能提高管线探测精度。
①测区内管线探测干扰主要为非探查的单位亮化灯线、小口径管线，先探测此类，在地面上做明显标记，然后使用不同频率发射电磁波，探测目标管线，从而可避免干扰。
②排水走向或连接方向不清的路段，主要是根据实地情况在权属单位的配合下采用布设探地雷达剖面的方法或用水中漂浮物来判断其走向和连接关系，定深采用内插法。
③对信号较弱的探测信号，在缩小发射距的同时，在地下水位下降时探测，能有效降低周围介质的导电性，突出管线异常。
④对无探测信号的管线，采用权属单位现场确认的手段解决。
3 结 语
在城市规划发展与建设施工中，原有地下管线错综复杂，新型地下管线又逐年递增，确保地下管线的安全尤为重要。本文通过分析该地区地下管线的特点，结合作业手段，总结出针对各类管线采用多种物探方法，有效的达到探测要求。希望此文能够为解决地下管线探测中的问题提供帮助，为城市建设提供强有力的数据，进而促进管线探查工作的蓬勃发展。
参考文献：
[1] 杨汉元，廖江英.城市地下管线管理[J].城建档案，2008（9） ：4749.
[2] CJJ 61-2003，城市地下管线探测技术规程[S].
[3] 邹延延.地下管线探测技术综述[J].勘探地球物理进展，2006，29（1）： 14-19.
[4] 余志奇，王建强，付小明.管线探地雷达在市政水平定向钻工程中的 应用[J].市政技术，2013，31（4）：155.
[5] 鲁永康，杨越，汤型正.地下金属管线电性分布参数研究[J].工程地球物 理学报，2004，1（3）256-259.
[6] 张汉春，曹震峰.沙堆内小型管线的探地雷达模型实验研究[J].地球物 理学进展，2010，25（4）：1516-1521.
[7] 陈年青，侯宜军，嵇亚炜.浅谈城市地下管线的探测方法[J].城市勘测， 2010，117（S1）：91.
[8] 陈军，赵永辉，万明浩.地质雷达在地下管线探测中的应用[J].工程 地球物理学报，2005，2（4）：260-263.
[9] 崔青轴，陆伟.探地雷达在城市地下管线探测中的应用[J}.科技信息， 2011（18）：378-379.
[10] 赵永辉，吴建生，万明浩.探底雷达与管线探测仪的联合反演解释[J]. 工程地球物理学报，2005，2（1）1-7.
关键词：地下管线；管线探测方法与技术；宁夏；泾源
中图分类号：TU990 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0051-02
地下管线作为一个城市的生命线，是其发展与建设强依赖的基础[1]。近年来，因国家的投资与经济的增长，宁夏自治区泾源县城市化建设发展迅速，伴随着这种迅猛的发展，有关城市地下管线的问题也逐步增多。为解决无序建设带来的困扰与难题，泾源县全面开展地下各专业管线普查工作。管线普查的内容[2]主要为查明泾源县城区（含工业园区）主干道地下管道的类别、位置、埋深及属性，绘制专业管线图，建立管线数据库。本文阐述了笔者在该项目中分析整理出不同专业管线的探测方法及实践经验，希望能为其它地下管线普查项目带来启示。
1 地下管线的分类和探测方法
1.1 地下管线的分类
城市地下管线的探查由来已久，通过长久以来的研究，总结出城市地下管线的分类方法，基本可通过以下三个方面进行分类：按用途不同，分为给水、排水、电力、热力、通信、工业等多类；按材质不同，分为金属管线和非金属管线两类；按施工方式不同，分为开挖型与非开挖型两类[3-6]。
1.2 地下管线的主要探测方法
一般地，城市地下管线探测方法可分为两种[7]：第一种采用简易触探和开挖样洞的方法，主要应用于管线复杂地段和成果验收中；第二种采用仪器探测的方法，目前以广泛应用于生产作业当中。两者都与井中调查相结合，仪器探测常用方法有电磁感应法法、电磁波法、探地雷达、红外辐射法和地震等，其中频率域电磁波法较为成熟。
对于金属管线而言，可利用其与周围土壤、岩石、水存在的电性差异，采用电磁感应法或充电法，以人工激发方式，在管线中产生电流，与地面形成交变磁场。该方法又分为主动源法与被动源法，主动源法按信号激发方式又可分为感应法、直接法、夹钳法。探测时需确保信号强度，发射最佳频率和收发间距根据地区而定。
对于非金属管线而言，随着城市的建设与新技术的发展，新建管线采用非金属材料者居多，非金属材料因其材质特殊性，难以通过电法，电磁法及地震波法获取良好的探测效果，就连基于理论的示踪电磁波法也因实地管线不规律分布而实施困难。故建议多选用探底雷达的方法，通过寻找双曲线异常从而达到探测目的[8-10]。
对于非开挖类管线而言，近年来以成为城市主要的新型地下管线，此类管线埋深较大，一般管线仪测深难见其底部，遂成为管线探查的难题。为解决此问题，通常采用非开挖定向钻技术。在设计的基础上，定向钻施工分三个阶段完成。分别是施钻导向孔、扩孔及管道回托。
2 工程实践
2.1 工程简介
按照《泾源县县城总体规划（2010～2025年）》，泾源县城市规划区范围由 “一个轴线（泾河路）、两个骨干（滨河路、北环路）、三纵（香水街、龙潭街、百泉街）九横（东平路、荣盛路、西苑路、泾河路、富强路、西峡路、思源路）”的城市框架基本形成。随着人流量的快速增长以及泾源县的快速发展，城市建设规模也逐日扩大，查明地下管线的详细情况尤为重要。
本次普查管线沿线穿越村庄区、低密度住宅区、高密度住宅区、交通密集区、城镇商业区、工业区等，沿线现状管线条件复杂，普查难度较大。
2.2 探查工作的目的
本次探查工作的目的是查明泾源县主干道各类地下管线的管线类别及所属单位、位置、走向、管顶高程，了解管线材质、管径（或断面尺寸）等，为泾源县城市规划设计与施工提供地下管线基础资料。本次探测需要查明地下的给水、排水（含雨水、污水）、燃气、供电、路灯、通讯、热力等地下管线，并提交综合管线图等图件及电子数据。
2.3 地球物理特性
测区内管线多为金属材质，地下管线主要分布在主干道路及其两侧，地面为水泥、沥青或土质所覆盖。金属管线因良好的导电性，与周围土壤、岩石、水等存在电性差异，这为利用电磁法探测提供了物理前提。
测区内排水管、燃气管材质为砼、PVC、PE等非金属材料。非金属管线通常由均匀的硬质物质构成，呈高阻体特征，与周围松散、硬度不均匀或不一致的介质等存在着电性差异，这为利用高频电磁波法（即探地雷达）探测提供了物理前提。
总之，本测区地下管线与周围介质存在明显的物性差异，具备有用物探方法探查的前提条件。但测区内绝大部分给水管和燃气管为PE管，局部给水管虽为铸铁等金属材质，但其接口为橡胶、水泥等绝缘材料，个别地段有近距离平行管，上下管重叠现象，地球物理场较为复杂，对管线探测带来较大困难。
2.4 测区地下管线埋设状况
通过探测工作，各专业地下管线敷设概况如下：
①给水管线：多为大口径管，材质以PE居多，少部分为铸铁，在主要道路上呈单条或多条并行状布设，埋深一般在0.5～2.5 m之间。
②排水（雨污合流）管线：多为大口径管道，部分为方沟；污水管线材质主要为砼，雨水管线材质主要为塑料、砖混；埋深一般在0.5～8.0 m之间不等。
③热力管线：多为大口径管，材质为钢，埋深一般在0..5～2.7 m之间。
④移动、联通、电信、广播电视等通讯类管线：主要分布人行道上，分支较多，多以套管方式埋设，埋深在0.5～2.0 m。
⑤电力（含路灯）管线：主要分布在人行道上，多以套管或直埋方式埋设，埋深一般在0.5～1.5 m之间。
⑥燃气管线：主要分布在非机动车道及人行道上，分支较多，材质为PE，埋深多为0.7～1.2 m，非开挖埋设的燃气管线较深。 2.5 测区地下管线探测
泾源县城市地下管线普查项目所选用物探仪器为英国雷迪公司生产的RD8000PDL型管线探测仪和加拿大SSI公司生产的PULSE EKKO 100A地质雷达。确定了对于热力及小部分给水金属管道，宜采用感应法定位、定深，而对通信类、电力电缆则优先选用以夹钳法为主，辅以直接法进行探测。对于具一定口径的非金属管道，如大口径给水管道，采用电磁波法和地质雷达进行探测。
实践证明：探测金属材质管线选用英国产RD8000PDL型管线探测仪，采用直接法、夹钳法，以8 kHz、33 kHz为工作频率，以极值法定平面中心投影位置，以70%法定埋深，其最佳收发距为15～20 m之间，探测效果非常显著，是最有效的探测方法，探测精度满足要求。
此外，在采用夹钳法时，应尽量选择处于上排中间的粗大电缆夹线，这样可以使周围其余电缆产生的影响因素相互抵消，并且应该按照所夹电缆线的孔位在管块中的位置，将探测的平面位置和埋深修正成通信类管块的平面中心位置和管顶埋深。
2.6 测区地下管线调查
对于雨、污水、部分给水、热力和通信类、电力沟道等管线，采用了直接开井量测的方法，即打开窨井后，确定管线位置，管线上需采集的各项信息直接量取。通信类、电力类窨井直接放置竹梯，工作人员下井量测。对于窨井之间超过75 m距离的采用仪器探测，经适当的平面、埋深修正后增加管线点以确定管线走向。
采用直接开井调查并量测有关数据，逐项认真填写管线探查记录。实地调查内容包括：管线种类、材质、埋深、井深、管径（断面）尺寸、流向、电缆根数、孔数、占用孔数、电压值等。实地量测一般采用经检验过的钢尺进行，为了准确量取排水管线数据，采用L型尺保证量测精度，个别地带工作人员直接下井量测。
2.7 疑难管线与疑难地段的探测方法
物探范围内因个别地下管线错综复杂、交叉无序，加之高空电缆形成干扰磁场等因素，造成探测信号不准确，背景值不显著；部分路段热力管道因连接处近似绝缘，造成探测信号微弱，遂成管线疑难点，增加了管线探测的难度。针对此类疑难管线点，首先，通常采用反复仔细分析研究调绘图，掌握其分布情况后再次探测；其次，选用多台仪器加不同方法交叉探测，寻找出可靠的异常值；再次，向管线权属单位熟悉管线敷设情况的相关人员咨询，必要地段需进行钎探、开挖验证，尽可能提高管线探测精度。
①测区内管线探测干扰主要为非探查的单位亮化灯线、小口径管线，先探测此类，在地面上做明显标记，然后使用不同频率发射电磁波，探测目标管线，从而可避免干扰。
②排水走向或连接方向不清的路段，主要是根据实地情况在权属单位的配合下采用布设探地雷达剖面的方法或用水中漂浮物来判断其走向和连接关系，定深采用内插法。
③对信号较弱的探测信号，在缩小发射距的同时，在地下水位下降时探测，能有效降低周围介质的导电性，突出管线异常。
④对无探测信号的管线，采用权属单位现场确认的手段解决。
3 结 语
在城市规划发展与建设施工中，原有地下管线错综复杂，新型地下管线又逐年递增，确保地下管线的安全尤为重要。本文通过分析该地区地下管线的特点，结合作业手段，总结出针对各类管线采用多种物探方法，有效的达到探测要求。希望此文能够为解决地下管线探测中的问题提供帮助，为城市建设提供强有力的数据，进而促进管线探查工作的蓬勃发展。
参考文献：
[1] 杨汉元，廖江英.城市地下管线管理[J].城建档案，2008（9） ：4749.
[2] CJJ 61-2003，城市地下管线探测技术规程[S].
[3] 邹延延.地下管线探测技术综述[J].勘探地球物理进展，2006，29（1）： 14-19.
[4] 余志奇，王建强，付小明.管线探地雷达在市政水平定向钻工程中的 应用[J].市政技术，2013，31（4）：155.
[5] 鲁永康，杨越，汤型正.地下金属管线电性分布参数研究[J].工程地球物 理学报，2004，1（3）256-259.
[6] 张汉春，曹震峰.沙堆内小型管线的探地雷达模型实验研究[J].地球物 理学进展，2010，25（4）：1516-1521.
[7] 陈年青，侯宜军，嵇亚炜.浅谈城市地下管线的探测方法[J].城市勘测， 2010，117（S1）：91.
[8] 陈军，赵永辉，万明浩.地质雷达在地下管线探测中的应用[J].工程 地球物理学报，2005，2（4）：260-263.
[9] 崔青轴，陆伟.探地雷达在城市地下管线探测中的应用[J}.科技信息， 2011（18）：378-379.
[10] 赵永辉，吴建生，万明浩.探底雷达与管线探测仪的联合反演解释[J]. 工程地球物理学报，2005，2（1）1-7.