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前言
地下管线是城市基础设施的重要部分,城市地下管线担负着城市的信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃的功能,是城市赖以生存和发展的基础,是维持城市运转的基本保障。随着城市建设的迅猛发展,地下空间的建设已越来越得到重视。如何面向城市发展,合理利用地下空间,节约地下空间资源,成为城市规划、建设和管理的重要课题。地下管线的种类繁多,包括给水、排水、燃气、热力、工业、电力、通信等大类,每种大类又可细分为若干小类。但从探测的角度总体上可以分为两类:金属管线和非金属管线。
笔者根据实际工作情况,简要叙述下管线探测的基本方法。
探测方法一:电磁法
该方法只适合用于金属管线探测
基本原理:金属管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础,根据电磁感应原理和研究电磁场空间与时间分布规律,从而达到寻找地下管线的目的。通过发射机在发射圈中供谐变电流,称为一次电流,从而在地下建立谐变磁场,称为一次场,地下管线在谐变磁场的激励下形成了电流,称为二次电流,然后,在地面通过接受机的接收线圈测定二次电流所产生的谐变磁场,称为二次场,来推求地下管线的存在和具体位置。
常用方法:
直接法
直接法也称为充电法,是利用目标管线的出露点,直接向目标管线充电,通过改变接地或充电方式,让电流尽量沿目标管线流动。直接法包括双端充电法、远接地单端充电法和单端充电法三种方式。此方法目标管线信号强,定位、定深精度高,易区分相邻管线,但目标管线必须要有出露点和良好的接地条件。
2、感应法:
直接感应法:把发射机直接放到目标管线的正上方向管线施加信号,该方法优点是探测效率高、不需要目标管线有出露点,但易受临近管线的干扰。
压线法:利用发射机发射圈正交与干扰管线,不向干扰管线施加信号的特性,灵活改变发射机的放置位置,抑制非目标管线信号,达到加强目标管线信号的方法。该方法对于多条管线交叉以及近距离平行等疑难管线探测具有较好的效果。该方法根据管线的埋设特点又可分为水平压线法、倾斜压线法和垂直压线法。
水平压线法:将发射机侧立于地面,使发射机线圈正交于干扰管线,此方法适用于间距稍大的、埋深相近的平行管线,如果管线间距较小,水平压线虽然可以抑制干扰管线的信号,但是目标管线的信号往往较弱。
倾斜压线法:将发射机置于两管线之间,并倾斜于地面,使发射机线圈正交于干扰管线,达到既能抑制干扰管线信号又能向目标管线施加信号目的。此方法适用于两平行管线间距小埋深相近的情况。主要应用于水平压线法不好时使用。对于上下重叠管线不宜使用此方法。
垂直壓线法:将发射机水平置于干扰管线旁,使发射机线圈正交于干扰管线,起到抑制干扰管线信号,增强目标管线信号的目的。此方法适用于两平行管线间距小埋深相差较大的情况,但必须有可供垂直压线的条件。
3.夹钳法:
该方法是利用专门的感应钳,使目标管线产生感应磁场,来达到探测的目的。该方法主要用来探测电力、电信等线类管线,对于管径不大的金属类管线亦可采用该方法,该方法使用时必须有可供夹钳之处。
4.被动源法:
利用动力电缆或工业游散电流以及甚低频无线电发射台的电磁场对金属管线感应产生的二次磁场来达到探测管线的目的。该方法简便,成本低、工作效率高,但精度低、干扰大,通常用来快速搜索目标管线,一般不能用来精确定位定深。
二.探测方法二:电磁波法
该方法既能探测金属管线也能探测非金属管线
工作方法及原理:利用雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波,在地下旅行的电磁波遇到不同的电性界面时,就会发生反射、投射和折射。电介质间的电性差异越大,反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后,通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征,再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段,形成地下剖面的扫描图像。通过对雷达图像的判读,便可得到地下目标物得分布位置和状态。地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器,它通过剖面扫描的方式获得地下剖面的扫描图像。
该方法的优点是无论金属管线还是非金属管线都能进行探测。由于地下管线埋设时对天然土层的扰动,在雷达图像中波形会发生变化,出现不同于正常地段的异常反应使用时应结合实地调查,以及与管线仪定位结果,对地下管道进行探查。该方法主要适用于管径较大、埋设不是很深的管线(一般2米以上深度有明显的异常反映)
三.其他探测方法
机械法:该方法主要利用开挖、钎探等手段进行探测,是比较原始的一种探查方式,具有直观,准确的特点,但劳动强度大、成本高且需要破坏路面,作业中亦可能对管线造成伤害,以及应具备开挖,钎探的条件。因此,该方法仅作为常规物探方法的补充,在常规物探方法不能施测或检查验证时使用,作业中应尽量使用新技术和手段进行探测。
其它方法,例如直流电法、磁法、地震波法等,实际生产中较少使用,在此,笔者就不一一赘述。
作者简介:李青,女,1982年7月,杭州人,本科,杭州海威房地产开发有限公司,主要从事建筑设计管理工作。
地下管线是城市基础设施的重要部分,城市地下管线担负着城市的信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃的功能,是城市赖以生存和发展的基础,是维持城市运转的基本保障。随着城市建设的迅猛发展,地下空间的建设已越来越得到重视。如何面向城市发展,合理利用地下空间,节约地下空间资源,成为城市规划、建设和管理的重要课题。地下管线的种类繁多,包括给水、排水、燃气、热力、工业、电力、通信等大类,每种大类又可细分为若干小类。但从探测的角度总体上可以分为两类:金属管线和非金属管线。
笔者根据实际工作情况,简要叙述下管线探测的基本方法。
探测方法一:电磁法
该方法只适合用于金属管线探测
基本原理:金属管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础,根据电磁感应原理和研究电磁场空间与时间分布规律,从而达到寻找地下管线的目的。通过发射机在发射圈中供谐变电流,称为一次电流,从而在地下建立谐变磁场,称为一次场,地下管线在谐变磁场的激励下形成了电流,称为二次电流,然后,在地面通过接受机的接收线圈测定二次电流所产生的谐变磁场,称为二次场,来推求地下管线的存在和具体位置。
常用方法:
直接法
直接法也称为充电法,是利用目标管线的出露点,直接向目标管线充电,通过改变接地或充电方式,让电流尽量沿目标管线流动。直接法包括双端充电法、远接地单端充电法和单端充电法三种方式。此方法目标管线信号强,定位、定深精度高,易区分相邻管线,但目标管线必须要有出露点和良好的接地条件。
2、感应法:
直接感应法:把发射机直接放到目标管线的正上方向管线施加信号,该方法优点是探测效率高、不需要目标管线有出露点,但易受临近管线的干扰。
压线法:利用发射机发射圈正交与干扰管线,不向干扰管线施加信号的特性,灵活改变发射机的放置位置,抑制非目标管线信号,达到加强目标管线信号的方法。该方法对于多条管线交叉以及近距离平行等疑难管线探测具有较好的效果。该方法根据管线的埋设特点又可分为水平压线法、倾斜压线法和垂直压线法。
水平压线法:将发射机侧立于地面,使发射机线圈正交于干扰管线,此方法适用于间距稍大的、埋深相近的平行管线,如果管线间距较小,水平压线虽然可以抑制干扰管线的信号,但是目标管线的信号往往较弱。
倾斜压线法:将发射机置于两管线之间,并倾斜于地面,使发射机线圈正交于干扰管线,达到既能抑制干扰管线信号又能向目标管线施加信号目的。此方法适用于两平行管线间距小埋深相近的情况。主要应用于水平压线法不好时使用。对于上下重叠管线不宜使用此方法。
垂直壓线法:将发射机水平置于干扰管线旁,使发射机线圈正交于干扰管线,起到抑制干扰管线信号,增强目标管线信号的目的。此方法适用于两平行管线间距小埋深相差较大的情况,但必须有可供垂直压线的条件。
3.夹钳法:
该方法是利用专门的感应钳,使目标管线产生感应磁场,来达到探测的目的。该方法主要用来探测电力、电信等线类管线,对于管径不大的金属类管线亦可采用该方法,该方法使用时必须有可供夹钳之处。
4.被动源法:
利用动力电缆或工业游散电流以及甚低频无线电发射台的电磁场对金属管线感应产生的二次磁场来达到探测管线的目的。该方法简便,成本低、工作效率高,但精度低、干扰大,通常用来快速搜索目标管线,一般不能用来精确定位定深。
二.探测方法二:电磁波法
该方法既能探测金属管线也能探测非金属管线
工作方法及原理:利用雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波,在地下旅行的电磁波遇到不同的电性界面时,就会发生反射、投射和折射。电介质间的电性差异越大,反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后,通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征,再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段,形成地下剖面的扫描图像。通过对雷达图像的判读,便可得到地下目标物得分布位置和状态。地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器,它通过剖面扫描的方式获得地下剖面的扫描图像。
该方法的优点是无论金属管线还是非金属管线都能进行探测。由于地下管线埋设时对天然土层的扰动,在雷达图像中波形会发生变化,出现不同于正常地段的异常反应使用时应结合实地调查,以及与管线仪定位结果,对地下管道进行探查。该方法主要适用于管径较大、埋设不是很深的管线(一般2米以上深度有明显的异常反映)
三.其他探测方法
机械法:该方法主要利用开挖、钎探等手段进行探测,是比较原始的一种探查方式,具有直观,准确的特点,但劳动强度大、成本高且需要破坏路面,作业中亦可能对管线造成伤害,以及应具备开挖,钎探的条件。因此,该方法仅作为常规物探方法的补充,在常规物探方法不能施测或检查验证时使用,作业中应尽量使用新技术和手段进行探测。
其它方法,例如直流电法、磁法、地震波法等,实际生产中较少使用,在此,笔者就不一一赘述。
作者简介:李青,女,1982年7月,杭州人,本科,杭州海威房地产开发有限公司,主要从事建筑设计管理工作。