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1、1 城市地下管线探测技术与探测设备2012 年 8 月摘要：本文分析了地下管线探测的特点及其工作原则，阐述了目前城市地下管线探测主要技术方法、特点及其工作原理，介绍了地下管线探测相关设备。随着我国城市建设现代化的发展，地下管线探测工程也越来越多，特别是大量非金属管线的使用对于地下管线探测技术提出了更高的要求，进行地下管线探测技术研究是一个长期的问题。关键词：管线探测技术；电磁法；探地雷达；管线仪1 引言地下管线是城市最重要基础的设施，长期以来，它担负着传输信息，输送能量及排放废液的工作。它是城市赖以生存与发展的基础和保障，是保障城市功能正常发挥和人民安居乐业的神经和血管，因此被称为城市的地下生
2、命线。但是由于种种原因，我国许多城市的地下管网分布资料不全，管线档案管理不规范。近年来，随着城市建设飞速发展，在施工过程中因损坏管线而引起的停水、停电、人员伤亡等重大事故在许多城市屡见不鲜。因此探测地下管线对于城市的正常运营和改扩建具有重要的意义。2 我国地下管线探测技术发展简介使用物探方法进行地下管线探测我国开始于上世纪80 年代末期。在此之前，获取地下管线资料的手段主要以向管线权属单位搜集已有的管线资料和开经调查为主，这时期获取的管线资料准确性、全面性都比较差。进入 90 年代，我国的地下管线探测技术得到迅速的发展，在地下管线普查工程中逐步使用了“内外业一体化”的作业模式和探测技术，一批专
3、业化的探测2 公司相继成立，国内许多大中型城市相继开展了城市地下管线普查工作。1994年原冶金部组织制订的 地下管线电磁法探测规程 YB I902794 和 1995 年颁布实施的行业标准城市地下管线探测技术规程CJJ61 94，推动了城市地下管线探测技术开始走向规范化，标志着以物探技术为基础的城市地下管线探测技术开始走向标准化和应用推广阶段。1996 年成立了原建设部科技委地下管线管理技术专业委员会，为我国地下管线探测技术的发展和应用做了大量的工作。进入 2l 世纪以来，随着数字化测绘技术以及计算机技术的发展与应用，“内外业一体化”探测技术得到了较快发展和应用推广。这一时期我国许多城市均采用
4、“内外业一体化”探测技术组织进行了地下管线普查，提高了探测作业的工作效率，保证了普查工作成果的质量。2003 年修订后的行业标准城市地下管线探测技术规)CJJ61 2003，系统总结了“内外业一体化”技术经验和成果，为规范和统一技术的应用推广起到重要作用。3 地下管线探测的特点和基本原则3.1 地下管线探测的特点（1）工作环境复杂，地下管线探测不仅受管线本身材质影响，同时也受到当地的埋设状况等地质条件影响；（2）地下管线种类繁多，主要有：给水管、排水管、燃气管、电力电缆和路灯电缆、电讯电缆、供热管道、人防通道等。由管线所形成的物理场的种类和变化较大；（3）对探测设备具有较高的要求，必须满足规程
5、的需要。既要经济实用，能够对管线进行连续追踪，快速、准确定位、定深；同时要具备多种频率，适用不同的工作环境，有较高的分辨率和较强的抗干扰性能。文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2
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12、）从已知到未知。在仪器探查工作开始前应首先在区内的已知管线敷设情况的地方进行方法试验，以确定方法技术和选用仪器有效性、精度和有关参数。通过方法实验确定最小收发距、最佳收发距、最佳发射频率和功率，并确定定深修正系数。不同类型的管线仪器在不同的地球物理条件的地区，方法技术的效果不同，因此应分别进行试验，然后推广到整个测区开展探查工作。在探查过程中遇到不同的管线材质或疑难问题，应随时进行方法试验，提高探测的精度。（2）由易到难，从简单到复杂。开展探查工作时，应首先选择管线少、干扰少、条件比较简单的区域进行，然后逐步推进到相对复杂条件的地区；在城市综合管线探测过程中，应首先选择明显点调查较多、探测难度
13、较小的管线种类开始，一般顺序为：排水管道-通讯电缆-路灯电力电缆-供热管道-给水管道-燃气管道。（3）管线探测的技术方法有很多种，实际应用时在保证探测质量的前提下，应优先选择简单、快捷、安全有效、成本低的方法，这是由技术的经济性特点所决定的。（4）在管线分布复杂区域，通过单一的技术方法是很难或无法辨别管线的敷设状况，需要根据相对的复杂程度采用适当的综合方法，以提高对管线的分辨率和探测结果的可靠程度。4 目前地下管线探测的主要技术方法文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档
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20、编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I74 4.1 地下管线按其物理性质可大致分为三类：（1）由铸铁、钢材构成的金属管线；（2）由铜、铝材料构成的电缆，如电力电缆、通讯电缆等和有线电视电缆等；（3）由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管道，如排水、工业管道或某些给水管、燃气管等。上述管线与周围介质在电性、磁性、密度、波阻抗和导热性等方面均存在物性差异，因此，可以利用导电率、导磁率、介电常数和密度等物理参数，选择不同的地球物理方法进行探测。地下管线探测方法一般分为两种，一种是井中调查与开挖样洞或简易触探相结合的方法。这种方法工作效率低、成本高、成果质量低，是物探
21、技术引入到管线探测技术之前主要采用的方法，目前仅在在某些管线复杂地段和检查验收中采用。另一种是仪器探测与实地调查相结合的方法这是目前应用最为广泛的方法。在各种物探方法中 就其应用效果和适用范围来看，依次为电磁法、电磁波法（地质雷达法）、直接法和钎探法、声波法、红外辐射法、地震波法等。4.2 电磁法电磁法具有探测精度高、抗干扰能力强、应用范围广、工作方式灵活、成本低、效率高等优点，因此是目前国内外最常用的探测方法。电磁法的基本原理是利用交变电磁场对导电性或导磁性或介电性的物体有感应作用，从而产生二次电磁场，通过观测分析所激发的二次电磁场来确定地下管线的位置。应用电磁法探测地下管线，通常是先使导电
22、性好的地下管线带电，然后在地面上测量由此电流产生的电磁异常，从而来达到探测地下管线的目的。其前提是必需满足以下地电条件：（1）地下管线与周围介质之间有明显的电性差异。（2）管线长度远大于管文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:C
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29、而言，在地表所引起的异常既决定于管线本身所产生的涡流，也决定于大地一管线一大地这个回路中的电流，以及管线所聚集的、存在于导电介质中的感应电流。金属管线的导电性远大于周围介质的导电性，所以管线内及其附近的电流密度就比周围截止的电流密度大。这就好像在管线处存在一条单独的线电流。对一般平直的长管线，可近似将其看成由无限长直导线产生的磁异常。在距管线中心 r(单位:m)处，其磁场强度(单位;A/m)由毕奥一沙伐尔定律求得：式中，I 为流经管线的交变电流强度(单位:A)s 电磁法通过其场源的不同可分为被动源法和主动源法两种方法。4.2.1 主动源法主动源法是指可受人工控制的场源，通过人工向被探测管线发射
30、一定频率的交变电磁场，使被测管线产生感应电流，在被测管线周围产生二次场，通过观测、分析这个二次场来确定地下管线的位置。根据给地下管线施加信号的方式不同又可分为：直接充电法、感应法、夹钳法及示踪法。（1）直接充电法适用于有出露点的金属管线探测。直接法有三种连接方式：双端连接、单端连接及远接地单端连接。即将发射机专用输出电缆的一端与被探测的金属管线相连接，另一端接地或接到金属管线的另一端，利用接收机搜索被探测金属管线产生的电磁信号，对管线进行追踪定位。该方法能使接收机接收到较强的电磁信号，文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A
31、9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z
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33、9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z
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35、9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z
36、5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A
37、9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I76 对管线的定位及定深精度都相对较高，但管线必须有出露点，并具备良好的接地条件。4.2-1图 双端连接法示意图4.2-2图 单端连接法示意图（2）感应法感应法是利用发射机发射本身的谐变电磁场，使被探测的地下管线产生感应电流而形成电磁场，通过接收机在地面接收地下管线所形成的电磁场，达到对被探测管线进行搜索、追踪、定位之目的。感应法适用于出露点稀少而不便使用直接法探测的金属管线或电缆，该方法操作简单灵活，但容易耦合相邻其他管线上面，增加探测的难度。文档编码:CF8M1C
38、1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU
39、1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C
40、1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU
41、1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C
42、1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU
43、1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C
44、1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I77 4.2-3图 感应法原理示意图（3）夹钳法是利用专用的的夹钳（亦称耦合环）夹住被探测的管线，通过耦合环把电磁信号加载到被探测的管线上，以达到对管线追踪定位之目的。此方法信号强，定位定深精度高，适用于管线直径小且不宜使用直接法探测的金属管线或电缆，如电力、电信类电缆、燃气入户管线等，但管线必须有出露点，而且被探测管线的直径必须小于夹钳的大小。4.2-4图 夹钳耦合示意图（4）示
45、踪法文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 H
46、Q4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6
47、I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 H
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49、I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 HQ4Z6C4I9M2 ZU1R7Z5Y6I7文档编码:CF8M1C1C6A9 H
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