论文部分内容阅读
摘要：城市地下管线是城市赖以生存与发展的基础，是现代化城市高效率、高质量运转的保证。随着对地下管线重要作用与地位认识的不断提高，全国各地纷纷组织开展城市地下管线普查，积极推进城市地下管线信息化建设。本文探讨了城市地下管线探测技术的应用及常用的探测方法，并对对地下管线探测的主要工作流程进行简要论述。
关键词：管线探测；技术应用；探测方法
Abstract: the urban underground pipeline is the foundation of urban survival and development, is a modern city guarantee of high efficiency, high quality operations. Met with the important function and status of underground pipeline, are organized across the country urban underground pipeline census, actively promoting the construction of urban underground pipeline information. This paper discusses the application of urban underground pipeline detection technology and detection methods, and the main workflow on underground pipeline detection are briefly discussed.
Key words: pipeline detection; Technology application; Detection method
中图分类号：O572.21+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
地下管线是城市赖以生存与发展的基础和保障，是保障城市功能正常发挥和人民安居乐业的神经和血管，是现代化城市高效率、高质量运转的保证。城市地下管线种类繁多，主要种类有给水、排水、燃气、电力、通讯、热力、工业管道，针对不同的管线种类、管线材质和埋设方式，采取不同的探测方法是城市地下管线探测的重点。本文在探讨地下管线探测的基本原理和应用的基础上，分析了地下管线探测的技术要点。
1.地下管线探测技术概述
城市地下管线种类较多，南北城市也各不同，如北方有热力管，南方就比较少见，但基本上都有排水管线、给水管线、燃气管线、电力管线和通讯类管线几大类。由于各类管线的埋设方式及管线材质不尽相同，所以探测方法也有所不同。以城市中普遍存在的排水、给水类管线为例，简要叙述其探测技术的要点。
1.1排水管线
排水管线主要采用调查的方式进行。据不完全统计，地下管线探测中仅排水类就占综合管线总工作量的30％多。有人认为排水管线简单，采用调查方法就可以了，但由于排水检修井中多年的沉淀物的存在、积水严重等原因，出现粗差和管径错误的概率最多，严重影响到明显管线点的精度统计和质量评价。因此，排水管线调查需要携带方便、有效的量测工具，调查要做到量测不读错、不记错，同时密切注意管径的变化，要运用计算机程序对流向、数据偶然误差问题进行全部检查。
1.2给水管线
城市的给水管网都是由输水管线和配水管线组成的网络，组成网络的管道直径小则φ20mm，大则φ2000～3000mm,材质有钢、砼、铸铁、球墨铸铁、玻璃钢、PE管等。一般大口径如φ1200mm以上的输水管道材质为钢或砼，φ1000mm～600mm的铸铁管居多，φ400～100mm的铸铁管、PE管居多。
1.2.1 金属给水管线中铸铁管直径在φ400～φ100mm的居多。由于铸铁管道的接口较多的是水泥封口，导电性整体上较差，电磁信号的衰减较快，直接法探测的距离一般较短。实际工作中首先从管线出露点入手，优先采用直接法探测，当信号衰减至不能继续追踪时，再改用感应法进行追踪探测，深度测量一般采用70％法能够满足《城市地下管线探测技术规程》的基本精度要求。
1.2.2 非金属给水管线主要有砼、玻璃钢、PE管等，由于这些材质不具备导电性，所以常用的金属管线探测仪无法对其探测定位。这类材质的管线大都是充分利用原有竣工资料作为參考，在确保安全的前提下，采用开挖或钎探的方法解决，大口径管道或埋深较大的可采用雷达剖面扫描法。近年来从各城市使用日产富士PL-960型管线探测仪的信息反馈来看，其83K工作频率在应用感应法对砼管和球墨铸铁管进行探测时效果较好。
2.地下管线探测的重要性及意义及原则
2.1地下管线探测的意义
城市的地下管线工程设施，贯穿于整个建设过程，是城市重要的基础设施。其给水、排水、供气、通信电缆、电力等，构成城市的“生命线”，担负着城市的能源供给、信息传输、污水和废水排放，对城市的生存和发展提供基础保障。但由于地下管线资料分散，管理繁杂，致使在进行城市建设、管线改造时，找不到全面、可靠的管线资料，使得误挖、误伤地下管线的事故经常发生，加强管线探测工作非常重要。并且，各管线权属单位都存在管线资料保存的不完整或残缺不全现象，这给管线的施工和管理工作带来不便。搞好地下管线探测工作，对合理利用城市地下空间资源，提高城市规划管理水平，维护城市的“生命线”，保证人民的正常生产、生活和社会发展具有重大意义。
2.2地下管线探测的基本原则
根据《城市地下管线探测技术规程》，结合多年来城市地下管线探测的实际情况，在认真踏勘、资料分析利用和做好方法试验的基础上，可按照以下原则对地下管线实施探测：
① 先易后难、先明显点后隐蔽点、先钢管后铸铁、先浅后深、先简单后复杂、从已知到未知。
② 方法要有效、快捷、轻便：若在某地区存在多种探测区域地下管线的方法时，应首先选择效果好、轻便、快捷、安全和成本低的方法。
③ 相对复杂条件下，根据复杂程度宜采用相应的综合方法；在管线分布相对复杂的地区，应根相对复杂程度采用适当的综合物探方法，以提高对管线的分辨率和探测结果的可靠程度。
④ 探测过程中的验证：在探测中要注意寻找易被验证的位置点。
3.常用的地下管线探测方法
3.1直接法
适用于有出露点的金属管线探测。直接法有三种连接方式：双端连接、单端连接及远接地单端连接。即将发射机专用输出电缆的一端与被探测的金属管线相连接，另一端接地或接到金属管线的另一端，利用接收机搜索被探测金属管线产生的电磁信号，对管线进行追踪定位。该方法能使接收机接收到较强的电磁信号，对管线的定位及定深精度都相对较高，但管线必须有出露点，并具备良好的接地条件，而且接地线应尽量与管线走向呈垂直状态分布，接地点在理论上是离激发源越远越好，但地线过长将造成旁侧管线的干扰。
3.2夹钳法
夹钳法是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，此方法的特点是信号强，定位、定深精度高，且不易受邻近管线的干扰，方法简便，用于管线直径较小且有出露点的金属管线探查，对照明、电信电缆、煤气支管进行探查效果较好。
3.3感应法
是利用发射机发射谐变电磁场，使被探测的地下管线产生感应电流而形成电磁场，通过接收机在地面接收地下管线所形成的电磁场，达到对被探测管线进行搜索、追踪、定位之目的。感应法适用于出露点稀少而不便使用直接法探测的金属管线或电缆，因无需发射机电缆接管或接地，操作灵活方便。
3.4探地雷达法
探地雷达法是利用脉冲雷达系统，连续向地下发射脉冲宽度为几毫微秒的视频脉冲，接收反射电磁波脉冲信号。此方法可探查非金属管线，但仪器价格昂贵，在常规方法无法探查的情况下方可考虑使用探地雷达。
3.5埋深测定
对金属管线而言，管线探测仪测定的管线埋深是管线中心至地面的垂直距离，实际工作中无论采用直接法还是感应法探测管线，其测深方法除美国Subsite系列外，绝大部分以70％法为主，直读法为辅。70％测深法是与接收机天线高度相关的一个拟合值，即接收机在管线正上方时，能接收到电磁信号的最大值，该值的70%在管线两侧分别有一个等值点，这两个等值点间的距离即为目标管线在测定位置处的中心埋深。
3.6超声波法
工作原理是利用超声波能够在水中传播的特点，当仪器工作时，发射器按一定间隔不断地发射出一定宽度的电脉冲，电脉冲传输到安装在机船底部的换能器上，换能器把电脉冲变换为声能，垂直向水下发射超声波。与此同时，记录器记录下零位线。超声波脉冲在向水下传播过程中．若遇到水下的管道，部分声波便被反射回来。反射回来的声波经接收换能器变成电脉冲，并经接收放大器放大后记录下来。因超声波在水中传播速度是恒定的，根据反射波的到达时间，即可求出管线所在的深度。
4.地下管线探测作业程序
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，建立测量控制，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。
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和控制资料。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線资料在工作图上绘制草图，有条件时应询问知情人。
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，管线点的设置过少不能真实反映地下管线的走向，过多会浪费工时。应根据实地情况，该设点的地方必须设点，不该设点的地方尽量少设。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，并对测区内的所有管线进行系统编号，一般管线点编号由管线属性代码、管线线号、管线点序号组成。
根据测区的已有控制情况，布设控制点。地下管线点测量有手工记录计算法，电子手簿法，现在电子记录计算已基本取代原来的手工作业，在使用电子手簿记录时应多进行检校，避免系统误差的出现。
5.结束语
地下管线因其隐蔽性，城市地下空间多样性等特点，决定了城市地下管线探测的复杂性，因此管线探测技术成为了一个值得长期探讨的问题。要获取高质量的地下管线探测数据，除操作人员熟练掌握探测方法与探测技术外，已有的管线数据资料的参考价值也不容忽视。
参考文献
[1]区福帮．城市地下管线探测技术研究与应用．东南大学出版社，1998．
[2]周凤林，洪立波．城市地下管线探测技术．中国建筑工业出版社,1998．
[3]邹延延．地下管线探测技术．勘探地球物理进展，2006．
[4]CJJ61-2003《城市地下管线探测技术规程》.
关键词：管线探测；技术应用；探测方法
Abstract: the urban underground pipeline is the foundation of urban survival and development, is a modern city guarantee of high efficiency, high quality operations. Met with the important function and status of underground pipeline, are organized across the country urban underground pipeline census, actively promoting the construction of urban underground pipeline information. This paper discusses the application of urban underground pipeline detection technology and detection methods, and the main workflow on underground pipeline detection are briefly discussed.
Key words: pipeline detection; Technology application; Detection method
中图分类号：O572.21+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
地下管线是城市赖以生存与发展的基础和保障，是保障城市功能正常发挥和人民安居乐业的神经和血管，是现代化城市高效率、高质量运转的保证。城市地下管线种类繁多，主要种类有给水、排水、燃气、电力、通讯、热力、工业管道，针对不同的管线种类、管线材质和埋设方式，采取不同的探测方法是城市地下管线探测的重点。本文在探讨地下管线探测的基本原理和应用的基础上，分析了地下管线探测的技术要点。
1.地下管线探测技术概述
城市地下管线种类较多，南北城市也各不同，如北方有热力管，南方就比较少见，但基本上都有排水管线、给水管线、燃气管线、电力管线和通讯类管线几大类。由于各类管线的埋设方式及管线材质不尽相同，所以探测方法也有所不同。以城市中普遍存在的排水、给水类管线为例，简要叙述其探测技术的要点。
1.1排水管线
排水管线主要采用调查的方式进行。据不完全统计，地下管线探测中仅排水类就占综合管线总工作量的30％多。有人认为排水管线简单，采用调查方法就可以了，但由于排水检修井中多年的沉淀物的存在、积水严重等原因，出现粗差和管径错误的概率最多，严重影响到明显管线点的精度统计和质量评价。因此，排水管线调查需要携带方便、有效的量测工具，调查要做到量测不读错、不记错，同时密切注意管径的变化，要运用计算机程序对流向、数据偶然误差问题进行全部检查。
1.2给水管线
城市的给水管网都是由输水管线和配水管线组成的网络，组成网络的管道直径小则φ20mm，大则φ2000～3000mm,材质有钢、砼、铸铁、球墨铸铁、玻璃钢、PE管等。一般大口径如φ1200mm以上的输水管道材质为钢或砼，φ1000mm～600mm的铸铁管居多，φ400～100mm的铸铁管、PE管居多。
1.2.1 金属给水管线中铸铁管直径在φ400～φ100mm的居多。由于铸铁管道的接口较多的是水泥封口，导电性整体上较差，电磁信号的衰减较快，直接法探测的距离一般较短。实际工作中首先从管线出露点入手，优先采用直接法探测，当信号衰减至不能继续追踪时，再改用感应法进行追踪探测，深度测量一般采用70％法能够满足《城市地下管线探测技术规程》的基本精度要求。
1.2.2 非金属给水管线主要有砼、玻璃钢、PE管等，由于这些材质不具备导电性，所以常用的金属管线探测仪无法对其探测定位。这类材质的管线大都是充分利用原有竣工资料作为參考，在确保安全的前提下，采用开挖或钎探的方法解决，大口径管道或埋深较大的可采用雷达剖面扫描法。近年来从各城市使用日产富士PL-960型管线探测仪的信息反馈来看，其83K工作频率在应用感应法对砼管和球墨铸铁管进行探测时效果较好。
2.地下管线探测的重要性及意义及原则
2.1地下管线探测的意义
城市的地下管线工程设施，贯穿于整个建设过程，是城市重要的基础设施。其给水、排水、供气、通信电缆、电力等，构成城市的“生命线”，担负着城市的能源供给、信息传输、污水和废水排放，对城市的生存和发展提供基础保障。但由于地下管线资料分散，管理繁杂，致使在进行城市建设、管线改造时，找不到全面、可靠的管线资料，使得误挖、误伤地下管线的事故经常发生，加强管线探测工作非常重要。并且，各管线权属单位都存在管线资料保存的不完整或残缺不全现象，这给管线的施工和管理工作带来不便。搞好地下管线探测工作，对合理利用城市地下空间资源，提高城市规划管理水平，维护城市的“生命线”，保证人民的正常生产、生活和社会发展具有重大意义。
2.2地下管线探测的基本原则
根据《城市地下管线探测技术规程》，结合多年来城市地下管线探测的实际情况，在认真踏勘、资料分析利用和做好方法试验的基础上，可按照以下原则对地下管线实施探测：
① 先易后难、先明显点后隐蔽点、先钢管后铸铁、先浅后深、先简单后复杂、从已知到未知。
② 方法要有效、快捷、轻便：若在某地区存在多种探测区域地下管线的方法时，应首先选择效果好、轻便、快捷、安全和成本低的方法。
③ 相对复杂条件下，根据复杂程度宜采用相应的综合方法；在管线分布相对复杂的地区，应根相对复杂程度采用适当的综合物探方法，以提高对管线的分辨率和探测结果的可靠程度。
④ 探测过程中的验证：在探测中要注意寻找易被验证的位置点。
3.常用的地下管线探测方法
3.1直接法
适用于有出露点的金属管线探测。直接法有三种连接方式：双端连接、单端连接及远接地单端连接。即将发射机专用输出电缆的一端与被探测的金属管线相连接，另一端接地或接到金属管线的另一端，利用接收机搜索被探测金属管线产生的电磁信号，对管线进行追踪定位。该方法能使接收机接收到较强的电磁信号，对管线的定位及定深精度都相对较高，但管线必须有出露点，并具备良好的接地条件，而且接地线应尽量与管线走向呈垂直状态分布，接地点在理论上是离激发源越远越好，但地线过长将造成旁侧管线的干扰。
3.2夹钳法
夹钳法是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，此方法的特点是信号强，定位、定深精度高，且不易受邻近管线的干扰，方法简便，用于管线直径较小且有出露点的金属管线探查，对照明、电信电缆、煤气支管进行探查效果较好。
3.3感应法
是利用发射机发射谐变电磁场，使被探测的地下管线产生感应电流而形成电磁场，通过接收机在地面接收地下管线所形成的电磁场，达到对被探测管线进行搜索、追踪、定位之目的。感应法适用于出露点稀少而不便使用直接法探测的金属管线或电缆，因无需发射机电缆接管或接地，操作灵活方便。
3.4探地雷达法
探地雷达法是利用脉冲雷达系统，连续向地下发射脉冲宽度为几毫微秒的视频脉冲，接收反射电磁波脉冲信号。此方法可探查非金属管线，但仪器价格昂贵，在常规方法无法探查的情况下方可考虑使用探地雷达。
3.5埋深测定
对金属管线而言，管线探测仪测定的管线埋深是管线中心至地面的垂直距离，实际工作中无论采用直接法还是感应法探测管线，其测深方法除美国Subsite系列外，绝大部分以70％法为主，直读法为辅。70％测深法是与接收机天线高度相关的一个拟合值，即接收机在管线正上方时，能接收到电磁信号的最大值，该值的70%在管线两侧分别有一个等值点，这两个等值点间的距离即为目标管线在测定位置处的中心埋深。
3.6超声波法
工作原理是利用超声波能够在水中传播的特点，当仪器工作时，发射器按一定间隔不断地发射出一定宽度的电脉冲，电脉冲传输到安装在机船底部的换能器上，换能器把电脉冲变换为声能，垂直向水下发射超声波。与此同时，记录器记录下零位线。超声波脉冲在向水下传播过程中．若遇到水下的管道，部分声波便被反射回来。反射回来的声波经接收换能器变成电脉冲，并经接收放大器放大后记录下来。因超声波在水中传播速度是恒定的，根据反射波的到达时间，即可求出管线所在的深度。
4.地下管线探测作业程序
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，建立测量控制，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。
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和控制资料。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線资料在工作图上绘制草图，有条件时应询问知情人。
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，管线点的设置过少不能真实反映地下管线的走向，过多会浪费工时。应根据实地情况，该设点的地方必须设点，不该设点的地方尽量少设。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，并对测区内的所有管线进行系统编号，一般管线点编号由管线属性代码、管线线号、管线点序号组成。
根据测区的已有控制情况，布设控制点。地下管线点测量有手工记录计算法，电子手簿法，现在电子记录计算已基本取代原来的手工作业，在使用电子手簿记录时应多进行检校，避免系统误差的出现。
5.结束语
地下管线因其隐蔽性，城市地下空间多样性等特点，决定了城市地下管线探测的复杂性，因此管线探测技术成为了一个值得长期探讨的问题。要获取高质量的地下管线探测数据，除操作人员熟练掌握探测方法与探测技术外，已有的管线数据资料的参考价值也不容忽视。
参考文献
[1]区福帮．城市地下管线探测技术研究与应用．东南大学出版社，1998．
[2]周凤林，洪立波．城市地下管线探测技术．中国建筑工业出版社,1998．
[3]邹延延．地下管线探测技术．勘探地球物理进展，2006．
[4]CJJ61-2003《城市地下管线探测技术规程》.