一、  地下管線(xiàn)探測的基本概念

         廣義的地下管線(xiàn)探測是指通過(guò)一種或者多種探測方法、按照一定的步驟將地下管線(xiàn)的信息全面完整地再現出來(lái)的過(guò)程。詳細地說(shuō)就是指采取適用的物探方法（如電磁法、地質(zhì)雷達法等等），通過(guò)信息資料的收集整理、現場(chǎng)踏勘、儀器校驗及方法試驗、工作設計、明顯管線(xiàn)點(diǎn)的調查及地下隱蔽管線(xiàn)點(diǎn)的探測、管線(xiàn)點(diǎn)測量、數據處理和編制成果報告等一整套工作方法及流程，將埋藏在地下的各種管道或者電纜的種類(lèi)、特征點(diǎn)性質(zhì)、規格、材質(zhì)、位置、走向、埋深、空間坐標、敷設年代及產(chǎn)權單位等信息再現出來(lái)的過(guò)程。再現的結果根據需要可以是簡(jiǎn)單的實(shí)地標繪加靶圖記錄形式、圖件加成果表形式、計算機數據資料形式、或者采取綜合形式等等。

        地下管線(xiàn)探測的核心是對地下隱蔽管線(xiàn)點(diǎn)的探測。狹義的地下管線(xiàn)探測概念就主要是指對地下隱蔽管線(xiàn)點(diǎn)的探測。在現階段更多地是指應用電磁法進(jìn)行的對金屬管線(xiàn)地下隱蔽管線(xiàn)點(diǎn)的探測。

二、  地下管線(xiàn)探測的技術(shù)前提

         地下管線(xiàn)可以被探測到是由于它與其周?chē)寥澜橘|(zhì)之間存在有明顯的物性差異。一切地下管線(xiàn)與其周?chē)橘|(zhì)之間最明顯的物性差異就是其空間上的線(xiàn)性延續特征。地下管線(xiàn)在空間上的線(xiàn)性延續特征是幾乎所有探測方法能夠區分地下管線(xiàn)和其它介質(zhì)的最基本的物性前提。也就是說(shuō)，我們只有在追蹤信號具有明確的線(xiàn)性延續特征時(shí)，才能說(shuō)它有可能是一個(gè)地下管線(xiàn)信號。不同的探測方法可以依據不同的物性差異方面對這個(gè)線(xiàn)性特征加以檢測。比如：地下金屬管道的電導率、磁導率、介電常數等與大地土壤之間存在著(zhù)較大的差異，于是我們可以應用電磁法針對其線(xiàn)性特征進(jìn)行探測；地下管線(xiàn)的波阻抗與其周?chē)蟮赝寥乐g存在著(zhù)較大的差異，而且管線(xiàn)頂部一般具有弧形的空間形態(tài)，于是我們可以應用電磁波的折射和反射原理來(lái)對其進(jìn)行探測。我們還可以利用地下非金屬管道的中空結構，應用電磁示蹤法對其進(jìn)行探測等等。

         物性差異是探測可以實(shí)現的前提，但是要獲得明顯的探測成果還取決于差異的強度與技術(shù)手段之間的適應程度、以及人們對成果期望值的水平。

三、地下管線(xiàn)探測技術(shù)方法

        常用的和較為有發(fā)展前景的探測方法包括電磁法、電磁波（地質(zhì)雷達）法、磁梯度法、釬探法、綜合分析法、聲波法、紅外輻射法、以及其它方法等等。其中，前五種是現實(shí)應用的最基本的探測方法，后兩種是我個(gè)人認為今后可能會(huì )有一定的發(fā)展的探測方法。

        1、電磁法：簡(jiǎn)單地說(shuō)就是交變電磁場(chǎng)（一次場(chǎng)）可以在地下金屬管線(xiàn)上感應產(chǎn)生次級交變電磁場(chǎng)（二次場(chǎng)），由于一次場(chǎng)在空氣中的傳播距離有限，而二次場(chǎng)則可以沿金屬管線(xiàn)傳播很遠，所以我們可以在離開(kāi)一次場(chǎng)的地方通過(guò)測量二次場(chǎng)來(lái)確定地下管線(xiàn)的位置。當然，我們也可以把交變電磁信號直接施加在地下金屬管線(xiàn)上進(jìn)行探測。電磁法應用的是電磁感應原理，主要適用于地下各種金屬管道及金屬電纜的探測，而其中的示蹤法則專(zhuān)們用來(lái)探測開(kāi)放式的地下非金屬管道。電磁法是目前最為主要的、應用最為廣泛的、也是最為精確高效的地下金屬管線(xiàn)探測方法。

        電磁法是目前地下管線(xiàn)探測的最核心的技術(shù)方法。它探測結果精確、探測方法多種多樣，可以適用于絕大多數情況下的地下金屬管線(xiàn)探測，是在包括技術(shù)理論、儀器生產(chǎn)和實(shí)際應用等方面都最為成熟的地下管線(xiàn)探測技術(shù)。

        電磁法探測的技術(shù)核心在于地下管線(xiàn)信號（即二次場(chǎng)）的激發(fā)方式上。通過(guò)試驗找到能夠清晰有效地激發(fā)出目標信號的方法，是實(shí)際工作的重點(diǎn)。一般主要通過(guò)變換工作頻率與信號施加方法這兩者的組合來(lái)完成。

        2、電磁波（地質(zhì)雷達）法：將寬頻帶高頻短脈沖電磁波通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)向地下發(fā)射，由于地下不同的介質(zhì)往往具有不同的物理特性（介電性、導電性、導磁性等等差異），其對電磁波具有不同的波阻抗，進(jìn)入地下的電磁波在穿過(guò)地下各地層或某一目標體時(shí)，由于界面兩側的波阻抗不同，電磁波在介質(zhì)的界面上會(huì )發(fā)生反射和折射，反射回地面的電磁波脈沖，其傳播路徑、電磁場(chǎng)強度與波形將隨著(zhù)所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，因此，從接收到的雷達反射回波走時(shí)、幅度及波形資料可以推斷地下介質(zhì)的結構。用地質(zhì)雷達探測地下管線(xiàn)應用的是電磁波的反射和折射原理，適用于地下金屬和非金屬管道及電纜的探測。它不僅可以探測位置和埋深，甚至可以探測地下管線(xiàn)的規格。我個(gè)人認為由于可以廣泛適用于地下金屬和非金屬管道的探測，地質(zhì)雷達法是目前最需要通過(guò)技術(shù)提升以適應未來(lái)廣泛的地下非金屬管線(xiàn)探測的技術(shù)方法。

         3、磁梯度法：通過(guò)測量單位距離內地磁場(chǎng)強度的變化，可以發(fā)現近地表的金屬物體。主要用于探測被掩埋的金屬井蓋，缺點(diǎn)是易磁性體干擾。

        4、釬探法：沿管道可能的走向上垂直布設釬探點(diǎn)，在各個(gè)釬探點(diǎn)上先用沖擊鉆鉆透堅硬路面，再將鋼釬逐漸打下，直到超過(guò)管道可能的深度再換下一點(diǎn)重新開(kāi)始，一直到打到管道為止。釬探需要避開(kāi)地下電纜和其它地下重要設施，具有一定的危險性和破壞性，要求具有釬探經(jīng)驗的技術(shù)人員現場(chǎng)指揮操作。當其它方法均不奏效時(shí)，釬探法往往是最后的選項。它也被事實(shí)證明是一種非常有效的探測方法，對解決難點(diǎn)幫助巨大。

        5、綜合分析法：搜集一切可以搜集的直接證據、間接證據以及相關(guān)參考，通過(guò)綜合的邏輯分析來(lái)判斷地下管線(xiàn)的真實(shí)情況，從而對地下管線(xiàn)精確定位。以供水管道為例，直接證據包括在明顯管線(xiàn)點(diǎn)上調查的閥門(mén)、消火栓、排氣閥、排污閥、預留口、減壓閥、檢修井、變徑、蓋堵、管徑、材質(zhì)、埋深、管道出露位置以及用戶(hù)情況等等。間接證據則包括各種管網(wǎng)資料圖、各種探測方法所提供的信號信息等等。相關(guān)參考則包括探測方法的基本原理及技術(shù)理論、管道施工及管網(wǎng)布設的一般規律及本地特殊規律、干擾因素的估判、個(gè)人探測經(jīng)驗、相關(guān)人士提供的管道信息等等。直接證據是最根本有效的探測依據，間接證據和相關(guān)參考都必須和直接證據存在邏輯關(guān)系才能成為探測依據。綜合分析法是地下管線(xiàn)探測中最根本最普遍的技術(shù)方法，它始終貫穿于各種探測方法之中，是探測得以實(shí)現的根本原因。

        6、聲波法：由于聲音在大地土壤中的傳播與沿地下管道傳播存在著(zhù)差異，如果使一定頻率和強度的聲波沿管道傳播，通過(guò)儀器在地面尋找并接收這個(gè)聲波，就可以推斷出地下管道的位置和走向。它應用的是波的傳播原理，可以用于探測那些對測深精度要求不高的、或者深度數據可以通過(guò)調查彌補的金屬及非金屬管道。這一方法目前還有待于進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。

        7、紅外輻射法：在有些地區、或者在某個(gè)季節里，地下供水管道中水的溫度較其周?chē)寥榔?，使得我們有可能通過(guò)熱輻射檢測來(lái)確定地下管道的平面位置以及發(fā)現漏水。應用的是熱交換原理。它可以用于探測那些對測深精度要求不高的某些金屬及非金屬管道，具有一定的發(fā)展前景。

        8、其它可選方法：其它可選的物理探測方法還有：電阻率法、充電法、磁場(chǎng)強度法、淺層地震勘測法、面波法等等。這些也都具有良好的應用開(kāi)發(fā)前景。也許，將來(lái)還會(huì )有一些前所未知的新技術(shù)、新方法也逐漸進(jìn)入人們的視野，為我們提供更多的選擇。

        四、地下管線(xiàn)探測的技術(shù)特點(diǎn)

        地下管線(xiàn)探測技術(shù)一般具有經(jīng)濟性、局限性和模糊性等幾個(gè)特點(diǎn)。    

        1、經(jīng)濟性：經(jīng)濟性是一種探測技術(shù)能否得到廣泛應用的一個(gè)前提條件。它包括使用的經(jīng)濟性和購置的經(jīng)濟性?xún)蓚€(gè)方面。從使用的經(jīng)濟性方面說(shuō)，它要求儀器既要靈敏精確，又要小巧輕便，有較高的使用效率。購置的經(jīng)濟性是指儀器的價(jià)格適合當時(shí)的社會(huì )經(jīng)濟條件。經(jīng)濟性是制約地下管線(xiàn)探測技術(shù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性因素（例如地質(zhì)雷達）。

        2、局限性：地下管線(xiàn)探測技術(shù)的局限性主要體現在以下幾個(gè)方面：一是經(jīng)濟性的特點(diǎn)使得探測技術(shù)的應用是不充分的，因此在探測技術(shù)方法的選擇上存在著(zhù)一定的局限。二是任何探測方法都是有一定的適用條件的，具有其本身固有的局限性。三是探測結果往往是依據模糊的間接證據（探測信號）作出的，各種未知因素會(huì )對它造成干擾，依據它得出的結論往往有一定的局限性。四是探測者的知識水平和工作經(jīng)驗往往會(huì )對結果造成一定的影響。在實(shí)際探測工作中，各種局限性相互交織在一起，共同對探測結果發(fā)揮作用。

        3、模糊性：在實(shí)際的地下管線(xiàn)探測過(guò)程中，探測人員對其所處的工作環(huán)境中的電磁背景、地電條件、目標及非目標管線(xiàn)的狀況、以及它們之間的相互干擾關(guān)系等等是難以完全準確判斷預知的，探測方法是有局限性的，探測信號作為一種間接證據對其作出的判斷是有主觀(guān)性的，因此，整個(gè)探測工作是在一種模糊的狀態(tài)下進(jìn)行的，探測結果也會(huì )因此帶有一定的模糊性。

        五、地下管線(xiàn)探測的工作原則

        工作原則是由技術(shù)特點(diǎn)所決定的。進(jìn)行地下管線(xiàn)探測，應該遵循以下四項基本原則：

        1、  從已知到未知，從未知到已知；

        2、  從簡(jiǎn)單到復雜；

        3、  優(yōu)先選擇簡(jiǎn)單、快速、有效的方法；

        4、  通過(guò)方法試驗及信息綜合來(lái)解決探測疑難點(diǎn)。

        從已知到未知，從未知到已知：由于探測信號為我們提供的是地下管線(xiàn)位置的間接證據，它需要和直接證據發(fā)生明確的因果關(guān)系才能夠作為判斷的依據來(lái)使用，這就需要我們從已知出發(fā)、根據已知和未知的關(guān)系對未知做出判斷。而當我們得到一個(gè)探測信號的時(shí)候，也需要追索到已知來(lái)判斷它所代表的具體情況。

        從簡(jiǎn)單到復雜：從復雜開(kāi)始的探測往往交織著(zhù)技術(shù)本身固有的局限性和模糊性以及探測信號的復雜性，常常會(huì )使探測變得了無(wú)頭緒。而從簡(jiǎn)單開(kāi)始的探測則降低了模糊性和復雜性的干擾，使推理判斷變得簡(jiǎn)單易行，同時(shí)也提高了判斷的準確性。隨著(zhù)探測由簡(jiǎn)單向復雜的深入，復雜的問(wèn)題也就迎刃而解了。

         優(yōu)先選擇簡(jiǎn)單、快速、有效的方法：這是由技術(shù)的經(jīng)濟性特點(diǎn)所決定的。因為不具備經(jīng)濟性的工作是無(wú)法長(cháng)久持續下去的。

         通過(guò)方法試驗及信息綜合來(lái)解決探測疑難點(diǎn)：這是由技術(shù)的局限性和模糊性特點(diǎn)所決定的。由于地下管線(xiàn)探測方法往往都或多或少帶有局限性，探測的過(guò)程又帶有一定的模糊性，而探測疑難點(diǎn)往往或者具有信息復雜的特點(diǎn)、或者具有信息缺失的特點(diǎn)，多種情況的交織往往使得我們無(wú)法直接準確判斷應該采用那種方法最為有效。在這種情況下，進(jìn)行各種各樣的現場(chǎng)方法試驗和信息綜合就成了我們無(wú)奈之下的理想選擇。實(shí)際工作經(jīng)驗證明，通過(guò)現場(chǎng)方法試驗和信息綜合方法解決疑難點(diǎn)的原則是行之有效的。

        六、地下管線(xiàn)探測現狀及未來(lái)發(fā)展方向

        地下管線(xiàn)探測技術(shù)服務(wù)作為一個(gè)行業(yè)，在我國已經(jīng)發(fā)展了整整十五年了。到目前為止，地下管線(xiàn)探測的核心技術(shù)仍然以電磁法探測為主。這主要是由于兩個(gè)方面的原因：一方面是我國早期地下管線(xiàn)除排水外絕大多數是金屬材質(zhì)的；另一方面是由于電磁法探測原理最好地適應了當時(shí)技術(shù)發(fā)展條件，較其它種種方法率先實(shí)現了應用儀器的輕便化、探測結果的靈敏化和精確化、以及設備生產(chǎn)的經(jīng)濟化，從而使得效率高、經(jīng)濟性好的探測服務(wù)行業(yè)得以生存和發(fā)展。進(jìn)入二十一世紀以來(lái)，新材料技術(shù)迅猛發(fā)展，在供水管道發(fā)面，除了傳統的預應力鋼筋混凝土管、石棉水泥管以外，玻璃鋼管以及如PVC管、PE管、PP-R管等高分子聚合物管材紛紛大行其道，目前大有勢不可擋的勢頭。在地下管線(xiàn)探測中，地下非金屬管線(xiàn)探測這一軟肋越來(lái)越成為制約整個(gè)行業(yè)發(fā)展的瓶頸。發(fā)展地下非金屬管道探測技術(shù)、并使其探測儀器靈敏精確、輕便高效和價(jià)格合理化，已經(jīng)成為迫待解決的技術(shù)問(wèn)題以及整個(gè)行業(yè)的發(fā)展方向。由于地質(zhì)雷達法不僅可以準確確定地下非金屬管道的平面位置，而且可以測定埋深，甚至還可以確定其規格大小，具有精度高、功能全的優(yōu)勢，今后只要提高其在數據采集、存儲、分析和顯示速度方面、儀器輕便化方面、以及降低制造成本方面等三個(gè)重要環(huán)節取得突破，地質(zhì)雷達法將是解決地下非金屬管道探測問(wèn)題的最佳選擇。此外，由于聲波法只需要開(kāi)發(fā)出一種可以簡(jiǎn)單方便地固定在管道附屬設施上的聲源發(fā)生器，就可以通過(guò)地面拾音實(shí)現管道的平面位置探測，因此也是一種十分有吸引力的選擇。由于聲源發(fā)生器單調變化的指示音可以和持續的漏水噪音區分開(kāi)來(lái)，它還可以在要求精確的漏水聽(tīng)音中發(fā)揮重要作用。其它如紅外輻射檢測法在查找熱力管道泄漏方面具有特殊優(yōu)勢，因而具有一定的發(fā)展潛力。此外，另外一個(gè)可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)力的技術(shù)進(jìn)步應該是在與探測同步的全球衛星定位方面，粗略的估算可以節約外業(yè)勞動(dòng)力或勞動(dòng)時(shí)間在百分之三十以上。（全文完）



參考文獻：上海巖土工程勘察設計研究院主編中華人民共和國行業(yè)標準《城市地下管線(xiàn)探測技術(shù)規程》中國建筑工業(yè)出版社1995 北京

冶金工業(yè)部地球物理勘查院主編 中華人民共和國行業(yè)標準《地下管線(xiàn)電磁法探測規程》 冶金工業(yè)出版社1995 北京

周鳳林，洪立波主編 《城市地下管線(xiàn)探測技術(shù)手冊》中國建筑工業(yè)出版社1998 北京