专业技术干货——大埋深管线探测技术方法

1、前言随着城市基础设施的不断完善，地下管线的数量日趋庞大，掌握地下管线的详细信息是城市信息化的基础。 近年来针对地下管线的信息普查各权属单位均作了大量的工作，然而对于埋深较大的地下管线，其深度与平面位置的探测难度较大，严重影响管线安全运行，给局部施工带来了安全隐患。 随着非开挖技术的大力发展，以非开挖敷设的管道数量逐年激增，其埋深一般在3米到20米之间，且长距离无出露点，给管线的精确定位带来了极大困难，一般技术方法无法对其进行探测。另外高压燃气等专业管线本身要求深度敷设，还有道路的回填加高路面等使管线埋深加大，其埋深都超出了管线探测仪的探测范围。 针对以上大埋深管线，经过多次方法试验，就以下各探测方法进行详细阐述。

 2、常用管线探测技术

1）低频管线探测仪低频管线探测仪也是常规管线探测仪的一种，如PCM+探测仪，低频管线探测仪一般指探测频率在几赫兹到一千赫兹之间，其特点是电磁信号在传播过程中衰减较慢，故探测深度较大，探测距离较远。常用的方法有单端连接和双端连接，由于非开挖管线出漏点较少，双端连接要用到长导线，多用单端连接探测。管线探测仪的理论方法较为成熟，使用方便，为首先方法，尤其对长输油气管线效果较好，探测深度可达到20米。

2）导向仪探测在一端或两端开口的管线探测，通过深入管线的探头发射信号，对探头所发射的信号进行地面接收，分析接受到的信号信息确定非金属管道的位置和埋深，该探测方法可探测深度在15米左右，当探头上方有能自主发射电磁信号物体，如电力管线等，会对埋深的探测产生影响，但平面影响不大。

 3）陀螺仪探测惯性陀螺仪管道定位系统基于惯性导航技术研发而成，依照高精度的陀螺仪，由电脑快速运算获取地下管线的三维坐标，主要用于大埋深非金属管道的探测，该设备探测不受管线材质及地面条件的影响，探测精度较高。该仪器无探测深度限制，定位方式与数据采集不受外界场源干扰，不需人员在道路上追踪定位，但运行管道无法探测

 4）地质雷达探测地质雷达是利用电磁波在地下介质电磁性差异界面产生反射来确定地下目标体的一种探测技术。它利用发射天线向地下发射高频、宽频短脉冲电磁波，电磁波在介质中传播时，遇到与周围介质电磁性差异较大地下管线将产生反射，通过接收天线可接收来自地下介质界面的反射波。来自地下界面的反射波其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁性质及几何形态而变化，由此可根据反射波的旅行时间（双程走时）、幅度、波形及介质电磁波速度等资料，推测地下管线的空间位置和埋深。近年来虽然有较低频率的地质雷达出现，但探测深度有待提高，尤其对大埋深管线探测效果依然不太理想。 

5）静力触探在采取其它物探方法初步确定管线概略位置后，对埋深超过3米，对于大规格管线可以选取无损钻探设备进行精探，如静力触探钻机，该机通过液压传动机构，将电测探头匀速地压入地下，从而通过仪器记录其深度下土地层对探头的贯入阻力，确定管线的具体位置，但工作效率较低，成本较高。 对于大埋深、大口径金属管道，也可采用以下方法进行探测，在管线常规探测中一般不适用，但在工程探测项目可以应用到。 

3、磁法探测

1）基本原理地下金属管线一般都是钢管、铸铁管、可穿示踪线的砼管或PVC管道 ，具有较强的电磁性，会受到大地磁场的作用，将在周围产生次生磁场，称为异常场。用磁力仪进行地面磁场的观测，把地表实际观测到的正常场和异常场进行数据处理，通过研究异常场的特性来计算地下管线的平面位置及埋深。

 2）测线布置依据所了解管线的大致走向及埋深，根据实际地形及工作需要，沿管线垂直方向布设测向，测线长度依据管线的埋深，一般为管线埋深的5倍以上。为保障管线探测的连续性，测线间距一般为10米，编号为L0、L10、L20、L30……，测点距离为0.2米，编号为P0、P2、P4、P6……。各测点的坐标可用RTK直接测量

3）数据采集用精度为0.01nT的高精度磁力仪进行数据采集，按每条线逐点采集TC，标明线号及点号。高精度磁力仪大多采集数据为地磁总场，由于数据采集时间较短，因此不必要做日变改正。 

4）数据处理a．深度直接测定：对全部数据按点位坐标利用磁法数据处理软件计算，如下图，M为管线的磁化强度（单位：A/m），r为管线中心至地面测点的距离（单位：m），则测点的磁异常可近似为ΔT（单位：nT）公式是： 

由上式可计算得出，ΔT最大时对应r值最小，h为管道的埋深，x为测点到管道正上方地面的距离，则测点在管线的正上方，ΔT/ΔT=0.5时测点到管线正上方的平面距离约等于管线的埋深，依据这一成果可绘制管线磁异常剖面图，并计算出管线的位置与埋深。

 b．切线法计算平面位置及深度 利用异常曲线上的特征点，并过特征点作曲线的切线，通过切线之间的坐标管线计算管线走向及埋深。该方法操作较为方便，受一次场影响较小，是常用的反演方法。如下图：过异常曲线的顶及两个底部作三条水平切线，再沿曲线两侧做两条斜切线，水平切线与斜切线有四个交点，设四个交点的坐标分别为X1、X2 、X3 、X4则埋深公式为： 

此计算方法可根据实地情况，有效的避免非目标体的干扰，探测精度较高。

管线磁法探测磁异常剖面图

4、激电电阻率法探测

1）基本原理激电电阻率法工作原理与常规电法类似，是以介质的导电性、电化学性质差异为基础，通过向大地供正反向脉冲电流，获得视电阻率和视充电率（视极化率）参数，通过研究这些参数的分布规律从而来确定地下管线的走向和埋深。

 2）工作方法由于管线一般敷设在道路的两侧，地表高压输电线路较多，道路运输车辆活动频繁，因此一般采用抗干扰能力较强的拟地震大功率三极激电测深电法勘探，根据场地的地形、地貌特点，结合现场地质特性，三极激电测深点距2m。

 3）数据采集采用单极－偶极装置进行数据采集：就是供电电极可以在接收电极的两侧，它的特点是中浅部数据密度大，精度较高。定各相邻供电点（A1、A2……An）之间距离为（测深点距）：2m；MN＝2m；无穷远极大于150m；供电周期8秒；供电电流0.5～4安培；供电电压600～3000伏；观测参数为视充电率（毫秒）和视电阻率（欧姆．米） 单极－偶极激电测深双边测量装置示意图

4）数据处理

利用反演软件对所测原始数据进行数据处理后，绘制出每条剖面的视充电率平面等值线图以及视电阻率平面等值线图，结合两者圈定管线平面位置和埋深。 

5）激电电位探测为简化电法探测流程，提高工作效率，特利用管线上的感生电流产生电位场，对其进行测定，利用电位分布状态进行管线定位，具体方法如下： 发射电极置于管线的两侧，两电极之间的距离一般为管线埋深的5-8倍，测线垂直于管线走向分布，测线间距一般为20米，必要时可适当增减，测点间距为2米，每条测线布设10个测点。采集每个测点的电位，绘制电位图，利用切线法可求得管线的平面位置及埋深。

5、井中磁法探测

在管线密集且埋深较大时，可使用井中磁法进行探测。可在管线的一侧布置钻孔，将磁力仪的传感器放入钻孔内，观测钻孔内磁异常垂直分量Z的梯度分布状态，绘制成磁异常剖面曲线，计算管线的平面位置和埋深。

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本文来源 ：金迪管线

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