城市地下管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)

PAGE13-城市地下管網(wǎng)探測(cè)技術(shù)摘要隨著城市的日益繁榮和發(fā)展，作為市政建設(shè)重要組成部分的地下管網(wǎng)變得日趨復(fù)雜，為了給城建部門提供準(zhǔn)確的地下管線分布資料，就迫切需要利用物探技術(shù)對(duì)城市復(fù)雜的地下管線進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)。地下管線探查是指應(yīng)用地球物理勘探的方法對(duì)地下管線進(jìn)行定位、定走向和定埋深。地下管線探測(cè)的方法有現(xiàn)有資料調(diào)繪、探地雷達(dá)(GPR)、聲學(xué)探測(cè)、紅外線成像、釬探、電磁法。地下管線探測(cè)的基本程序包括:接受任務(wù)，收集資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘，儀器檢驗(yàn)和方法試驗(yàn)，編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書，實(shí)地調(diào)查，儀器探查，地下管線點(diǎn)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫技術(shù)總結(jié)和成果驗(yàn)收。目錄第1章地下管線探測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介 -2-1.1地下管線探查 -2-1.2地下管線探測(cè)的重要性 -2-第2章地下管線探測(cè)的基本程序 -3-2.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘 -3-2.2設(shè)置管線點(diǎn) -4-2.3地下管線測(cè)量 -4-2.3.1控制測(cè)量 -4-2.3.2地下管線點(diǎn)測(cè)量 -4-2.3.3地下管線數(shù)據(jù)處理及圖形編輯 -5-第3章地下管線探測(cè)的基本方法 -5-3.1

現(xiàn)有資料調(diào)繪 -5-3.2探地雷達(dá)(GPR) -6-3.3聲學(xué)探測(cè) -7-3.4紅外線成像 -7-3.5電磁法探測(cè) -8-3.5

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直接法 -9-3.5

.2夾鉗法 -9-3.5.

3

感應(yīng)法 -10-3.5

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精確測(cè)深法 -10-第4章影響地下管線探測(cè)精度的分析 -11-4．1環(huán)境因素 -11-4．2人員素質(zhì) -11-4．3設(shè)備性能 -11-13-前言隨著城市的日益繁榮和發(fā)展，作為市政建設(shè)重要組成部分的地下管網(wǎng)變得日趨復(fù)雜，由于歷史原因，造成有些相關(guān)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(shí)經(jīng)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(chǎn)和生活造成巨大的損失和不便。地下管線探測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，極好的解決了這方面的問題，使市政設(shè)施管理簡(jiǎn)單、清晰、快捷，為了給城建部門提供準(zhǔn)確的地下管線分布資料，就迫切需要利用物探技術(shù)對(duì)城市復(fù)雜的地下管線進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)。第1章地下管線探測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介地下管線探測(cè)技術(shù)已應(yīng)用多年。早在第二次世界大戰(zhàn)末，人們?yōu)榱藢ふ覒?zhàn)爭(zhēng)遺留的地雷和其他未爆炸物而試圖將物探技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，但當(dāng)時(shí)只有一些常規(guī)物探方法，由于分辨率低、抗干擾能力差，效果不大。進(jìn)入20世紀(jì)80年代末，研制者們采用新型磁敏元件、新型濾波技術(shù)、天線技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)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(shí)現(xiàn)了高精度、高分辨率的探測(cè)。又由于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的開發(fā)，使得探測(cè)數(shù)據(jù)能夠通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而形成了一項(xiàng)適用技術(shù)。1.1地下管線探查地下管線探查是指應(yīng)用地球物理勘探的方法對(duì)地下管線進(jìn)行定位、定走向、定埋深。它的原理是:地下管線的存在會(huì)改變天然的或人為產(chǎn)生的地球物理場(chǎng)的分布，即產(chǎn)生異常。研究這些異常的形態(tài)、分布、形狀可獲得地下管線位置的有關(guān)資料。1.2地下管線探測(cè)的重要性地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市規(guī)劃、建設(shè)管理的重要基礎(chǔ)信息。他就像人體內(nèi)的“神經(jīng)”和“血管”，日夜擔(dān)負(fù)著輸送能量、傳遞信息等重大職能，是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱為城市的“生命線”。長(zhǎng)期以來由于地下管線資料的缺漏和偏差，且有關(guān)資料精度不高或與現(xiàn)狀不符，對(duì)地下管線的分布情況不清，造成在建設(shè)施工中時(shí)常發(fā)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(yán)重事故。因此，迅速探明地下管網(wǎng)的分布狀況，測(cè)量其平面位置和高程，繪制地下管線圖，為城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理提供必要依據(jù)，并采用高新技術(shù)和方法來高效管理地下各類專業(yè)管線，滿足決策、管理部門和施工單位的需要已成為當(dāng)務(wù)之急。第2章地下管線探測(cè)的基本程序任何工作都要有規(guī)章、程序和實(shí)施步驟，以便于科學(xué)化管理和確保工作質(zhì)量。地下管線探測(cè)的基本程序包括:接受任務(wù)，收集資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘，儀器檢驗(yàn)和方法試驗(yàn)，編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書，實(shí)地調(diào)查，儀器探查，地下管線點(diǎn)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫技術(shù)總結(jié)和成果驗(yàn)收。2.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘

對(duì)一個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行地下管線作業(yè)時(shí)首先是現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解現(xiàn)場(chǎng)情況，并盡可能收集已有的地下管線資料。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)方法試驗(yàn)，選擇合適的探測(cè)儀器和探測(cè)方法。地下管線探測(cè)作業(yè)進(jìn)場(chǎng)后，首先是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)地下管線明顯管線點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查和必要的勘測(cè)，并結(jié)合收集的地下管線資料在工作圖上繪制草圖，有條件時(shí)應(yīng)詢問知情人。2.2設(shè)置管線點(diǎn)根據(jù)工作草圖，遵循地下管線探測(cè)原則對(duì)隱蔽管線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)時(shí)應(yīng)注意管線點(diǎn)的設(shè)置，起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、變坡點(diǎn)、變徑點(diǎn)、多通點(diǎn)、終點(diǎn)應(yīng)設(shè)置管線點(diǎn)。隱蔽管線探測(cè)完以后，應(yīng)將探測(cè)的管線點(diǎn)繪制到工作草圖上。2.3地下管線測(cè)量2.3.1控制測(cè)量地下管線的控制測(cè)量主要是指在城市的等級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)圖根導(dǎo)線點(diǎn)；對(duì)缺少等級(jí)控制點(diǎn)或控制點(diǎn)密度不足的測(cè)區(qū)要建立新的控制網(wǎng)，并執(zhí)行現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ8—99）。采用GPS技術(shù)布測(cè)地下管線控制點(diǎn)時(shí)，可采用靜態(tài)、快速靜態(tài)和RTK等方法進(jìn)行。靜態(tài)測(cè)量的作業(yè)方法和數(shù)據(jù)處理按現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》（CJJ73—97）的要求執(zhí)行。2.3.2地下管線點(diǎn)測(cè)量對(duì)管線點(diǎn)在地面的投影標(biāo)志進(jìn)行平面位置和高程聯(lián)測(cè)，計(jì)算管線點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。管線點(diǎn)的平面位置測(cè)量可采用GPS、導(dǎo)線串連法或極坐標(biāo)法；管線點(diǎn)的高程宜采用直接水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，管線點(diǎn)密集時(shí)水準(zhǔn)觀測(cè)可采用中絲法；采用全站儀聯(lián)測(cè)管線點(diǎn)時(shí)，可同時(shí)測(cè)定管線點(diǎn)的平面位置和高程，水平角和垂直角可觀測(cè)半測(cè)回，測(cè)距長(zhǎng)度應(yīng)小于150m，同時(shí)注意儀器高及覘標(biāo)高量測(cè)、輸入的準(zhǔn)確性。2.3.3地下管線數(shù)據(jù)處理及圖形編輯地下管線數(shù)據(jù)處理及圖形編輯所采用的軟件應(yīng)具有控制計(jì)算、控制成果導(dǎo)入導(dǎo)出、測(cè)量成果計(jì)算、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯、成果輸出和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。特別是數(shù)據(jù)檢查要有以下主要功能：（1）管線點(diǎn)、線信息唯一性檢查；（2）管線點(diǎn)、線對(duì)應(yīng)邏輯檢查；（3）管線點(diǎn)屬性、特征、附屬物格式化檢查；（4）管線線屬性、內(nèi)容進(jìn)行邏輯檢查；（5）自流管線常規(guī)由高到低提示性檢查；（6）管線點(diǎn)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(cè)的基本方法城市地下管線種類多、專業(yè)性強(qiáng)，而且分屬各個(gè)不同的專業(yè)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(yè)管線的種類、規(guī)格、材質(zhì)及其設(shè)計(jì)施工要求等，以便選擇合適的探測(cè)儀器和方法，保證地下管線探查的質(zhì)量和效率。地下管線探測(cè)的方法有現(xiàn)有資料調(diào)繪、探地雷達(dá)(GPR)、聲學(xué)探測(cè)、紅外線成像、釬探、電磁法3.1

現(xiàn)有資料調(diào)繪權(quán)屬單位的資料和圖紙包含許多有關(guān)管線的信息。在開始探測(cè)之前應(yīng)該盡可能多地獲得有關(guān)的資料。但是資料可能不準(zhǔn)確或不完整，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)進(jìn)行確認(rèn)和補(bǔ)充。搜集地下管線資料，包括：(1)地下管線竣工圖及技術(shù)說明(優(yōu)先)。(2)地下管線報(bào)批的方案圖、施工圖及技術(shù)說明。對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理，調(diào)繪l：2000地形圖、填寫地下管線現(xiàn)況調(diào)查表?，F(xiàn)況調(diào)繪圖應(yīng)標(biāo)注管線位置、相關(guān)地面建(構(gòu))筑物及主要管線點(diǎn)位置、管徑、標(biāo)高等內(nèi)容。地下管線現(xiàn)況調(diào)繪圖應(yīng)根據(jù)管線竣工圖所示尺寸及坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)繪，如無竣工資料，可根據(jù)其設(shè)計(jì)圖、施工圖、管線與鄰近的地物點(diǎn)的相互關(guān)系轉(zhuǎn)繪。3.2探地雷達(dá)(GPR)利用脈沖雷達(dá)系統(tǒng)連續(xù)向地下發(fā)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(hào)。圖3.1探地雷達(dá)探測(cè)示意圖（注T：發(fā)射機(jī)；R：接收機(jī)G：管線）圖3.2使用探地雷達(dá)探測(cè)示意圖探地雷達(dá)用于地下的結(jié)構(gòu)和物體的探測(cè)。探測(cè)地下管線，尤其是探測(cè)非金屬管道，探地雷達(dá)是非常有效的方法。但是操作較復(fù)雜，需要專業(yè)的資料解釋，對(duì)土壤條件要求高，設(shè)備龐大且費(fèi)用高。3.3聲學(xué)探測(cè)通常用于管道漏水探測(cè)，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。3.4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圖3.3紅外線探測(cè)示意圖（注EH：輻射儀；G：管線）圖3.4紅外線探測(cè)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(shù)在排水管道漏點(diǎn)定位方面有一定的應(yīng)用。也可以用于供熱管道的漏點(diǎn)定位探測(cè)。3.5電磁法探測(cè)電磁感應(yīng)原理是電磁法探測(cè)地下管線的基礎(chǔ)。該方法已經(jīng)成為目前定位和追蹤地下管線的通用方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供有關(guān)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(cè)儀圖3.6使用地下管線探測(cè)儀探測(cè)示意圖電磁法探測(cè)定位的方法有直接法、夾鉗法、感應(yīng)法、精確測(cè)探法。3.5

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直接法利用發(fā)射機(jī)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(chǎng)源信號(hào)。圖3.7直接法探測(cè)示意圖（注T：發(fā)射機(jī)；R：接收機(jī)G：管線）方法特點(diǎn)是發(fā)射機(jī)信號(hào)輸出強(qiáng)、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(yīng)線圈把信號(hào)直接加到金屬管線上。圖3.8夾鉗法探測(cè)示意圖（注T：發(fā)射機(jī)；R：接收機(jī)G：管線）在無法將發(fā)射機(jī)信號(hào)輸出端直接連在被測(cè)管線的情況下，可采用夾鉗法。它用地下管線探測(cè)儀的專用夾鉗套在被測(cè)管線上，適用于管徑較細(xì)的管線。

3.5.

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感應(yīng)法利用發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)金屬管線感應(yīng)所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)圖3.9感應(yīng)法探測(cè)示意圖（注T：發(fā)射機(jī)；R：接收機(jī)G：管線）將發(fā)射機(jī)直接放在被測(cè)管線上方，依靠發(fā)射機(jī)的自身感應(yīng)傳導(dǎo)信號(hào)。其缺點(diǎn)是信號(hào)較分散、易被干擾。3.5

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精確測(cè)深法測(cè)深一般可用探測(cè)儀的測(cè)深功能直接測(cè)取（直讀法），但在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)較雜亂或直讀結(jié)果懷疑的情況下，可采用精確測(cè)深法，常用的有50％和80％法（圖3.9）圖中a點(diǎn)位于管線上方，接收機(jī)信號(hào)強(qiáng)度最大HMAX=100;

圖3.10精確測(cè)深法原理圖b點(diǎn)、c點(diǎn)分別為線路兩側(cè)信號(hào)強(qiáng)度為H=80和H=50的位置；x1、x2為探測(cè)點(diǎn)b、c到a點(diǎn)的距離；h為探測(cè)深度。則依據(jù)50％法有：h=x2;

依據(jù)80％法有h=2×x1.第4章影響地下管線探測(cè)精度的分析4．1環(huán)境因素主要體現(xiàn)在信號(hào)的干擾和管線的判別上。對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)抗干擾措施（如：采用直接法、改變頻率等），以及針對(duì)不同管線采取不同的施測(cè)方案。例如：根據(jù)不同的材質(zhì)管線的埋設(shè)特點(diǎn)和對(duì)信號(hào)的感應(yīng)性，制定不同的探測(cè)方案：對(duì)于金屬管線，由于主線管徑大、感應(yīng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、傳播遠(yuǎn)，利于采用“從支線到主線”，減擾信號(hào)干擾。4．2人員素質(zhì)不熟悉管線流程、經(jīng)驗(yàn)不足造成判錯(cuò)、漏判是影響探測(cè)質(zhì)量的主要因素。對(duì)此應(yīng)從管線工藝流程入手，分析管線的特點(diǎn)，提高對(duì)復(fù)雜情況的判斷能力和信號(hào)的分析能力。4．3設(shè)備性能設(shè)備的性能（分辨率、抗干擾性）直接影響探測(cè)效果。為此應(yīng)選擇分辨率高，抗干擾性強(qiáng)的管線探測(cè)儀。結(jié)語隨著城市的飛速發(fā)展，地下管線敷設(shè)越來越多，地上和地下矛盾越來越突出，地下管線探測(cè)任務(wù)也越來越多。本人通過實(shí)踐，認(rèn)為在地下管線測(cè)量中還應(yīng)該注意:（1）城市地下管線探測(cè)是一項(xiàng)涉及多權(quán)屬單位和多學(xué)科、多專業(yè)的綜合性與技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程;

（2）隨著探測(cè)隊(duì)伍和作業(yè)人員的不斷增加，要不斷提高探測(cè)人員的技術(shù)水平和責(zé)任心;

（3）一些非金屬材質(zhì)的管線普遍應(yīng)用，給地下管線探測(cè)帶來了不少的困難，可以通過埋設(shè)示蹤金屬線（帶），為以后探測(cè)提供方便。（4）在采用新方