一、地下管線(xiàn)探測原理及方法

l、工程概況

龍口市黃城區測區.其范圍：東至鳳凰山路,南至龍泉路,西至南山路,北至北外環(huán).面積約15.7平方公里.探測內容為測區內快速路、主干路、次干路及支路的地下管線(xiàn),探測的管線(xiàn)種類(lèi)有給水、排水、燃氣、熱力、供電、交通信號、電信、移動(dòng)、聯(lián)通、軍用、廣播電視、監控、綜合管溝等管線(xiàn).并編繪管線(xiàn)平面圖（綜合管線(xiàn)圖和專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)圖）,建立管線(xiàn)數據庫.

2.基本原理

本次管線(xiàn)探測主要用雷迪4000金屬管線(xiàn)探測儀,先用導電性好的地下管線(xiàn)帶電,然后在地面上測量,由此電流產(chǎn)生的電磁異常,從而達到探測地下管線(xiàn)的目的.其前提必需滿(mǎn)足以下地電條件：

(1)地下管線(xiàn)與周?chē)橘|(zhì)之間有明顯的電性差異.

(2)管線(xiàn)長(cháng)度遠大于管線(xiàn)埋深.　　 在此前提下,無(wú)論采用充電法或感應法,都會(huì )探測到地下管線(xiàn)所引起的異常.從原理上講,在感應激發(fā)條件下,管線(xiàn)本身及導電介質(zhì)均會(huì )產(chǎn)生渦流.對于那些直徑與埋深可比擬的管道而言.在地表所引起的異常既決定管線(xiàn)本身所產(chǎn)生的渦流,也決定于大地一管線(xiàn)一大地,這個(gè)回路中的電流以及管線(xiàn)所聚集的、存在于導電介質(zhì)中的感應電流.由于金屬管線(xiàn)的導電性遠大于周?chē)橘|(zhì)的導電性,所以管線(xiàn)內及其附近的電流密度就比周?chē)橘|(zhì)的電流密度大.這就好像在管線(xiàn)處存在一條單獨的線(xiàn)電流.對一般平直的長(cháng)管線(xiàn),可近似將其看成由無(wú)限長(cháng)直導線(xiàn)產(chǎn)生的磁異常,研究這些磁異常的形態(tài)、分布、形狀可獲得地下管線(xiàn)位置的有關(guān)資料.常用的地下管線(xiàn)探測方法有兩種：

(1)充電法.對地下管線(xiàn)施加直流電,在地面上觀(guān)察電磁場(chǎng)的異常,以確定地下管線(xiàn)所在的位置,這種方法的特點(diǎn)是儀器輕便、方法簡(jiǎn)單、定位精度高,在地下管線(xiàn)密集的區域有較好的分辨率,但使用條件必須有可供充電的出露點(diǎn),在地層電阻串低時(shí)效果差.

(2)電磁感應法.是觀(guān)察地下管線(xiàn)在一次電磁場(chǎng)作用下,利用發(fā)射線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對金屬管線(xiàn)感應所產(chǎn)生的二次電磁場(chǎng)的變化規律以確定地下管線(xiàn)的位置,這種方法的特點(diǎn)是不需出露點(diǎn),在地下管線(xiàn)比較少的情況下效果好.

二、試驗目的

根據《城市地下管線(xiàn)探測技術(shù)規程》4.3.4條的規定要求：地下管線(xiàn)探查前,應在探查區或臨近的已知管線(xiàn)上進(jìn)行方法試驗.方法試驗包括探測方法試驗和儀器一致性試驗.通過(guò)方法試驗,達到以下兩個(gè)方面的目的：

(1)檢測投入本工程的探測儀器的性能情況,保證儀器的探測精度達到規定要求；

(2)檢測各種探測方法和選用儀器在本測區的有效性、精度和有關(guān)參數．選擇在本測區有效、準確、適合的探測方法.

三、探測方法試驗

1.測區地球物理特征

測區地勢較為平坦,介質(zhì)較均勻,一般為水泥路面或瀝青路面.根據實(shí)地調查,地下管線(xiàn)多為金屬管線(xiàn)（排水管為砼管及管溝,給水管有部分為PPR及PVC),管線(xiàn)鋪設深度因管線(xiàn)的類(lèi)別不同也各有差異：給水大多在0.5-1.5米,有部分水泥管在2米以上,電信類(lèi)一般在1米左右,煤氣管線(xiàn)在0.5-2米之間.管線(xiàn)敷設一般由道路中間向兩側分布.從電性上來(lái)講,周?chē)橘|(zhì)與管線(xiàn)電性差異較大,地電條件比較理想,為電磁法在地下管線(xiàn)探測中的應用提供了非常有利的條件.

2.試驗內容

通過(guò)方法試驗來(lái)確定各類(lèi)管線(xiàn)的最佳信號施加方式、最小收發(fā)距、最佳收發(fā)距、最佳發(fā)射頻率.由于不同類(lèi)型的管線(xiàn)其埋深和埋設方式不同,其探測方法技術(shù)也不同,因此,應選擇要探測的各類(lèi)管線(xiàn)分別進(jìn)行試驗.

3.試驗方法

(1)最小收發(fā)距：在地下無(wú)管線(xiàn)、無(wú)干擾正常地電條件下,固定發(fā)射機位置,將發(fā)射機置于正常工作狀態(tài)（電磁感應法）,接收機沿發(fā)射機信號發(fā)射方向進(jìn)行觀(guān)測,觀(guān)測發(fā)射機場(chǎng)源效應的范圍、距離.然后改變發(fā)射機功率,確定不同發(fā)射功率的場(chǎng)源效應范圍、距離.當正常探查管線(xiàn)時(shí),收發(fā)距應大于該距離,即最小收發(fā)距. 

以上曲線(xiàn)圖不僅反映了電磁波的傳播規律：頻率越高能量衰減越快、距離越遠能量強度越?。ㄅc距離的平方成反比）.但共同點(diǎn)是當收發(fā)距離超過(guò)10米時(shí),接收機觀(guān)測到的一次場(chǎng)信號已經(jīng)很弱,認為發(fā)射機產(chǎn)生的信號對目標體的感應信號（二次場(chǎng)）影響非常小,可以忽略不計.因此將10米定為本區最小收發(fā)距.但最小收發(fā)距并非一固定值,它跟儀器的發(fā)射功率有一定的關(guān)系,一般情況下,儀器的發(fā)射功率越大,最小收發(fā)距也相應增大.

(2)最佳收發(fā)距：將發(fā)射機置于無(wú)干擾的已知單根管線(xiàn)上,接收機沿管線(xiàn)走向不同距離進(jìn)行剖面觀(guān)測,以管線(xiàn)異常幅度最大、寬度最窄的剖面至發(fā)射機之間的距離為最佳收發(fā)距.通過(guò)對兩種儀器的剖面數據觀(guān)測,繪成剖面曲線(xiàn)圖如下：

以上是在埋深為1.38米的天燃氣管線(xiàn)上所做的剖面試驗,從圖上可以看出：收發(fā)距在18米左右時(shí)曲線(xiàn)峰值相對明顯.在觀(guān)測過(guò)場(chǎng)中我們發(fā)現低頻較高頻信號穩定,而且當收發(fā)距大于18米時(shí)儀器接收到的信號開(kāi)始閃爍,即不穩定.一般來(lái)說(shuō),不同管線(xiàn)埋深和不同的觀(guān)測頻率其最佳收發(fā)距是有差異的,在相同的條件下,頻率高的最佳收發(fā)距應小于頻率的最佳收發(fā)距.因此從整體來(lái)看,15米到18米這一距離,應是本測區的最佳探測距離,即最佳收發(fā)距.

四、試驗結論

通過(guò)本次方法試驗可得出以下結論：

(1)投入的探測儀性能穩定,探測精度較高,都有很高的分辨率,有多種收發(fā)頻率和探測方法供選用,能滿(mǎn)足龍口市地下管線(xiàn)探測的需要,可投入使用.

(2)通過(guò)方法試驗,確定測區的最小收發(fā)距為10米,最佳收發(fā)距在15米至18米之間；在頻率選擇上,整體來(lái)說(shuō)低頻優(yōu)于高頻；探測精度都能滿(mǎn)足技術(shù)要求；定深一般采用70%法,直讀僅用與參考.

(3)方法試驗代表了整個(gè)測區總體的探測方法和技術(shù),表明在一般情況下其探測精度能滿(mǎn)足《規程》要求.遇到特殊情況還需特殊處理,不能按部就班,一成不變,使用多種探測方法和技術(shù)（比如：壓線(xiàn)法、選擇激發(fā)法等）進(jìn)行比較,確定其可信度.