城市地下管網(wǎng)探測技術.

1、城市地下管網(wǎng)探測技術摘要隨著城市的日益繁榮和發(fā)展，作為市政建設重要組成部分的地下管網(wǎng)變 得日趨復雜，為了給城建部門提供準確的地下管線分布資料，就迫切需要利 用物探技術對城市復雜的地下管線進行詳細探測。地下管線探查是指應用地球物理勘探的方法對地下管線進行定位、定走向和定埋深。地下管線探測的方法有現(xiàn)有資料調(diào)繪、探地雷達（GPR）、聲學探測、紅外線成像、釬探、電磁法。地下管線探測的基本程序包括：接受任務，收集資料，現(xiàn)場踏勘，儀器檢 驗和方法試驗，編寫技術設計書，實地調(diào)查，儀器探查，地下管線點測量與 數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫技術總結和成果驗收。-2 -目錄第1章地下管線探測技術簡介 -2 -1.

2、1地下管線探查 -2-1.2地下管線探測的重要性 -2-第2章 地下管線探測的基本程序 -3 -2.1現(xiàn)場踏勘-3-2.2設置管線點-4-2.3地下管線測量-4-2.3.1控制測量 -4 -2.3.2地下管線點測量-4 -2.3.3地下管線數(shù)據(jù)處理及圖形編輯 -5 -第3章 地下管線探測的基本方法 -5 -3.1現(xiàn)有資料調(diào)繪 -5-3.2探地雷達（GPR）-6-3.3聲學探測 -7-3.4紅外線成像-7-3.5電磁法探測-83.5 .1直接法-9 -3.5 .2夾鉗法-9 -3.5. 3 感應法-10 -3.5 .4精確測深法 -10 -第4章 影響地下管線探測精度的分析 -11 -4.1環(huán)境

3、因素-114.2人員素質(zhì)-114.3設備性能-11-4 -、八 、亠刖言隨著城市的日益繁榮和發(fā)展，作為市政建設重要組成部分的地下管網(wǎng)變 得日趨復雜，由于歷史原因，造成有些相關資料殘缺不全，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 測技術與計算機技術相結合，極好的解決了這方面的問題，使市政設施管理 簡單、清晰、快捷，為了給城建部門提供準確的地下管線分布資料，就迫切 需要利用物探技術對城市復雜的地下管線進行詳細探測。-1 -第1章 地下管線探測技術簡介地下管線探測技術已

4、應用多年。早在第二次世界大戰(zhàn)末，人們?yōu)榱藢ふ覒?zhàn)爭遺留的地雷和其他未爆炸物而試圖將物探技術應用于實際，但當時只有 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。進入20世紀80年代末，研制者們采用新型磁敏元件、新型濾波技術、天線技術、電子計 算機技術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，實現(xiàn)了高精度、高分辨率的探測。又由于計算機軟件技術的開發(fā)，使 得探測數(shù)據(jù)能夠通過計算機進行處理，從而形成了一項適用技術。1.1地下管線探查地下管線探查是指應用地球物理勘探的方法對地下管線進行定位、定走向、定埋深。它的原理是：地下管線的存在會改變天然的或人為產(chǎn)生的地球物 理場的

5、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 線位置的有關資料。1.2地下管線探測的重要性地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是城市規(guī)劃、建設管理的重要基礎信息。他就像人體內(nèi)的“神經(jīng)”和“血管”，日夜擔負著輸送能量、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，被稱為城市的“生命線”。長期以來由于地下管線資料的缺漏和偏差，且有關資料精度不高或與現(xiàn)狀不 符，對地下管線的分布情況不清，造成在建設施工中時常發(fā)生挖斷或挖壞地 下管線，造成停氣、停水、停暖、通信中斷、污水四溢等嚴重事故。因此， 迅速探明地下管網(wǎng)的分布狀況，測量其平面位置和高程，繪制地下管線圖， 為城市規(guī)劃、設計、

6、施工和管理提供必要依據(jù)，并采用高新技術和方法來高 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 務之急。第2章 地下管線探測的基本程序任何工作都要有規(guī)章、程序和實施步驟，以便于科學化管理和確保工作 質(zhì)量。地下管線探測的基本程序包括 ：接受任務，收集資料，現(xiàn)場踏勘，儀器 檢驗和方法試驗，編寫技術設計書，實地調(diào)查，儀器探查，地下管線點測量 與數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫技術總結和成果驗收。2.1現(xiàn)場踏勘對一個測區(qū)進行地下管線作業(yè)時首先是現(xiàn)場踏勘，了解現(xiàn)場情況，并盡 可能收集已有的地下管線資料。進行現(xiàn)場方法試驗，選擇合適的探測儀器和 探測方法。地下管線探測作業(yè)進場后，首先是對

7、現(xiàn)場內(nèi)地下管線明顯管線點 進行調(diào)查和必要的勘測，并結合收集的地下管線資料在工作圖上繪制草圖， 有條件時應詢問知情人2.2設置管線點根據(jù)工作草圖，遵循地下管線探測原則對隱蔽管線進行探測，探測時應 注意管線點的設置，起點、轉(zhuǎn)折點、變坡點、變徑點、多通點、終點應設置 管線點。隱蔽管線探測完以后，應將探測的管線點繪制到工作草圖上。2.3地下管線測量2.3.1控制測量地下管線的控制測量主要是指在城市的等級控制網(wǎng)的基礎上布設圖根導 線點；對缺少等級控制點或控制點密度不足的測區(qū)要建立新的控制網(wǎng)，并執(zhí) 行現(xiàn)行的行業(yè)標準城市測量規(guī)范 (CJJ 8 99)。采用GPS技術布測地下管線控制點時，可采用靜態(tài)、快速靜態(tài)

8、和RTK等方法進行。靜態(tài)測量的作業(yè)方法和數(shù)據(jù)處理按現(xiàn)行的行業(yè)標準全球定位系統(tǒng) 城市測量技術規(guī)程(CJJ 73 97)的要求執(zhí)行。2.3.2地下管線點測量對管線點在地面的投影標志進行平面位置和高程聯(lián)測，計算管線點的坐標和高程。管線點的平面位置測量可采用GPS、導線串連法或極坐標法；管線點的高程宜采用直接水準聯(lián)測，管線點密集時水準觀測可采用中絲法；采用 全站儀聯(lián)測管線點時，可同時測定管線點的平面位置和高程，水平角和垂直 角可觀測半測回，測距長度應小于150 m,同時注意儀器高及覘標高量測、輸入的準確性。233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具有控制計算、控制成果導

9、入導出、測量成果計算、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、線信息唯一性檢查；（2）管線點、線對應邏輯檢查；（3）管線點屬性、特征、附屬物格式化檢查；（4）管線線屬性、內(nèi)容進行邏輯檢查；（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章地下管線探測的基本方法城市地下管線種類多、專業(yè)性強，而且分屬各個不同的專業(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)及其設計施工要求等，以便選擇合適的探測儀器和方法，

10、保證地下管線 探查的質(zhì)量和效率。地下管線探測的方法有現(xiàn)有資料調(diào)繪、探地雷達（GPR）、聲學探測、紅外線成像、釬探、電磁法3.1現(xiàn)有資料調(diào)繪權屬單位的資料和圖紙包含許多有關管線的信息。在開始探測之前應該 盡可能多地獲得有關的資料。但是資料可能不準確或不完整，需要進行現(xiàn)場的探測進行確認和補充。搜集地下管線資料，包括：（1）地下管線竣工圖及技術說明（優(yōu)先）。（2）地下管線報批的方案圖、施工圖及技術說明。對所搜集的資料進行整理， 調(diào)繪I : 2000地形圖、填寫地下管線現(xiàn)況調(diào)查表。 現(xiàn)況調(diào)繪圖應標注管線位置、 相關地面建（構）筑物及主要管線點位置、管徑、標高等內(nèi)容。地下管線現(xiàn)況 調(diào)繪圖應根據(jù)管線竣工圖

11、所示尺寸及坐標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)繪，如無竣工資料，可根據(jù) 其設計圖、施工圖、管線與鄰近的地物點的相互關系轉(zhuǎn)繪。3.2探地雷達（GPR）利用脈沖雷達系統(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。圖3.1 探地雷達探測示意圖（注 T:發(fā)射機；R:接收機G:管線）圖3.2使用探地雷達探測示意圖探地雷達用于地下的結構和物體的探測。探測地下管線，尤其是探測非 金屬管道，探地雷達是非常有效的方法。但是操作較復雜，需要專業(yè)的資料 解釋，對土壤條件要求高，設備龐大且費用高。3.3聲學探測通常用于管道漏水探測，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

12、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3.4紅外線探測影像圖適用于地下管線與周圍土壤溫度不同的情況。該技術在排水管道漏點定 位方面有一定的應用。也可以用于供熱管道的漏點定位探測。3.5電磁法探測電磁感應原理是電磁法探測地下管線的基礎。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)點是能夠提供有關地下管線的綜合 資料，這都是其它方法無法比擬的。圖3.5地下管線探測儀圖3.6使用地下管線探測儀探測示意圖電磁法探測定位的方法有直接法、夾鉗法、感應法、精確測探法3.5 .1直接法利用發(fā)射機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源信號

13、。-10 -# -圖3.7 直接法探測示意圖（注T:發(fā)射機；R:接收機G:管線）方法特點是發(fā)射機信號輸出強、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線圈把信號直接加到金屬管線上。R# *© G圖3.8 夾鉗法探測示意圖（注T:發(fā)射機；R:接收機 G管線）在無法將發(fā)射機信號輸出端直接連在被測管線的情況下，可采用夾鉗法它用地下管線探測儀的專用夾鉗套在被測管線上，適用于管徑較細的管線3.5. 3感應法利用發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場對金屬管線感應所產(chǎn)生的二次電磁場圖3.9 感應法探測示意圖（注 T:發(fā)射機；R:接收機G:管線

14、）將發(fā)射機直接放在被測管線上方，依靠發(fā)射機的自身感應傳導信號。其 缺點是信號較分散、易被干擾3.5 .4精確測深法測深一般可用探測儀的測深功能直接測?。ㄖ弊x法），但在現(xiàn)場信號較雜亂或直讀結果懷疑的情況下，可采用精確測深法，常用的有50%和80%法（圖 3.9 ）圖中a點位于管線上方，接收機信號強度最大HMAX=100;圖3.10精確測深法原理圖b點、c點分別為線路兩側(cè)信號強度為 H=80和H=50的位置；x1、x2為探 測點b、c到a點的距離；h為探測深度。則依據(jù)50%法有：h=x2; 依據(jù) 80%法有 h=2X x1.第4章影響地下管線探測精度的分析4. 1環(huán)境因素主要體現(xiàn)在信號的干擾和管線

15、的判別上。對此應加強抗干擾措施（如：采用直接法、改變頻率等），以及針對不同管線采取不同的施測方案。例如：根據(jù)不同的材質(zhì)管線的埋設特點和對信號的感應性，制定不同的探測方案：對于金屬管線，由于主線管徑大、感應信號持續(xù)時間長、傳播遠，利于采用從 支線到主線”，減擾信號干擾。4. 2人員素質(zhì)不熟悉管線流程、經(jīng)驗不足造成判錯、漏判是影響探測質(zhì)量的主要因素。 對此應從管線工藝流程入手，分析管線的特點，提高對復雜情況的判斷能力 和信號的分析能力。4. 3設備性能設備的性能（分辨率、抗干擾性）直接影響探測效果。為此應選擇分辨率高，抗干擾性強的管線探測儀。結語隨著城市的飛速發(fā)展，地下管線敷設越來越多，地上和地下

16、矛盾越來越 突出，地下管線探測任務也越來越多。本人通過實踐，認為在地下管線測量 中還應該注意：（1）城市地下管線探測是一項涉及多權屬單位和多學科、多 專業(yè)的綜合性與技術性很強的系統(tǒng)工程；（2）隨著探測隊伍和作業(yè)人員的不斷增加，要不斷提高探測人員的技術水平和責任心；（3）一些非金屬材質(zhì)的管線普遍應用，給地下管線探測帶來了不少的困難，可以通過埋設示蹤金屬 線（帶），為以后探測提供方便。（4）在采用新方法、新技術、新儀器時， 要經(jīng)過試驗，使其探測精度能夠滿足規(guī)范要求；（5）在從事地下管線探測作 業(yè)時，儀器設備帶電作業(yè)，一定要安全用電，打開窨井蓋調(diào)查時，要進行有 害、有毒及可燃氣體的濃度測定，進行必要的安全保護，做到安全生產(chǎn)。參考文獻：1. CJJ61 94,城市地下管線探測技術規(guī)程2. 田應中，張正祿，楊旭.地下管線網(wǎng)探測與信息管理M 測繪出版社，3. 唐世平,徐飛.淺議城市地下管線管理J.市政技術,2009.6.4. 劉忠新，范