一、地下管線探測原理及方法

l、工程概況

龍口市黃城區(qū)測區(qū).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(nèi)容為測區(qū)內(nèi)快速路、主干路、次干路及支路的地下管線,探測的管線種類有給水、排水、燃氣、熱力、供電、交通信號、電信、移動、聯(lián)通、軍用、廣播電視、監(jiān)控、綜合管溝等管線.并編繪管線平面圖（綜合管線圖和專業(yè)管線圖）,建立管線數(shù)據(jù)庫.

2.基本原理

本次管線探測主要用雷迪4000金屬管線探測儀,先用導電性好的地下管線帶電,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的目的.其前提必需滿足以下地電條件：

(1)地下管線與周圍介質(zhì)之間有明顯的電性差異.

(2)管線長度遠大于管線埋深.　　 在此前提下,無論采用充電法或感應法,都會探測到地下管線所引起的異常.從原理上講,在感應激發(fā)條件下,管線本身及導電介質(zhì)均會產(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本身所產(chǎn)生的渦流,也決定于大地一管線一大地,這個回路中的電流以及管線所聚集的、存在于導電介質(zhì)中的感應電流.由于金屬管線的導電性遠大于周圍介質(zhì)的導電性,所以管線內(nèi)及其附近的電流密度就比周圍介質(zhì)的電流密度大.這就好像在管線處存在一條單獨的線電流.對一般平直的長管線,可近似將其看成由無限長直導線產(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位置的有關(guān)資料.常用的地下管線探測方法有兩種：

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

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

二、試驗目的

根據(jù)《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》4.3.4條的規(guī)定要求：地下管線探查前,應在探查區(qū)或臨近的已知管線上進行方法試驗.方法試驗包括探測方法試驗和儀器一致性試驗.通過方法試驗,達到以下兩個方面的目的：

(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(guī)定要求；

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

三、探測方法試驗

1.測區(qū)地球物理特征

測區(qū)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(jù)實地調(diào)查,地下管線多為金屬管線（排水管為砼管及管溝,給水管有部分為PPR及PVC),管線鋪設(shè)深度因管線的類別不同也各有差異：給水大多在0.5-1.5米,有部分水泥管在2米以上,電信類一般在1米左右,煤氣管線在0.5-2米之間.管線敷設(shè)一般由道路中間向兩側(cè)分布.從電性上來講,周圍介質(zhì)與管線電性差異較大,地電條件比較理想,為電磁法在地下管線探測中的應用提供了非常有利的條件.

2.試驗內(nèi)容

通過方法試驗來確定各類管線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.由于不同類型的管線其埋深和埋設(shè)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管線分別進行試驗.

3.試驗方法

(1)最小收發(fā)距：在地下無管線、無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)射方向進行觀測,觀測發(fā)射機場源效應的范圍、距離.然后改變發(fā)射機功率,確定不同發(fā)射功率的場源效應范圍、距離.當正常探查管線時,收發(fā)距應大于該距離,即最小收發(fā)距. 

以上曲線圖不僅反映了電磁波的傳播規(guī)律：頻率越高能量衰減越快、距離越遠能量強度越小（與距離的平方成反比）.但共同點是當收發(fā)距離超過10米時,接收機觀測到的一次場信號已經(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）影響非常小,可以忽略不計.因此將10米定為本區(qū)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)射機置于無干擾的已知單根管線上,接收機沿管線走向不同距離進行剖面觀測,以管線異常幅度最大、寬度最窄的剖面至發(fā)射機之間的距離為最佳收發(fā)距.通過對兩種儀器的剖面數(shù)據(jù)觀測,繪成剖面曲線圖如下：

以上是在埋深為1.38米的天燃氣管線上所做的剖面試驗,從圖上可以看出：收發(fā)距在18米左右時曲線峰值相對明顯.在觀測過場中我們發(fā)現(xiàn)低頻較高頻信號穩(wěn)定,而且當收發(fā)距大于18米時儀器接收到的信號開始閃爍,即不穩(wěn)定.一般來說,不同管線埋深和不同的觀測頻率其最佳收發(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.因此從整體來看,15米到18米這一距離,應是本測區(qū)的最佳探測距離,即最佳收發(fā)距.

四、試驗結(jié)論

通過本次方法試驗可得出以下結(jié)論：

(1)投入的探測儀性能穩(wěn)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,能滿足龍口市地下管線探測的需要,可投入使用.

(2)通過方法試驗,確定測區(qū)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,整體來說低頻優(yōu)于高頻；探測精度都能滿足技術(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測區(qū)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足《規(guī)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：壓線法、選擇激發(fā)法等）進行比較,確定其可信度.