城市地下管线探测技术研究

78中国产业IndustryofChina2011年第1期总第120期百业论坛投稿zgcyzzs＠sina．cn造成对消防队员的伤害。其控火保证率没有超过86％。自动喷水灭火系统则具有相当的优越性；喷水灭火自动化，不需要人工灭火；喷水灭火的时间早，火灾损失小；控火保证率高达95％以上。3．2．2防火有效性自动喷水灭火系统阻隔火势蔓延的效率大大高于建筑防火分区系统。一旦火灾发生，着火点上方及其周围的温度就会上升，当喷头处的感应温度达到标准设定值时，便会自动喷水灭火。由于传热速度比燃烧速度快，故启动喷头的服务面积远远高于燃烧面积。由于喷水范围比燃烧面积大，故能有效地将火灾控制在一个远小于正常设置的防火分区内。综上所述，从自动喷水灭火系统的造价和灭火性能方面看，这种系统的确是一种经济合理，安全可行的固定式灭火系统，它具有很高的实用价值。因而必将拥有美好的发展前景。

［参考文献］［1］郭树林、石敝炜．火灾报警、灭火系统设计与审核细节100［M］．北京：化学工业出版社，2009［2］中国建筑设计研究院．建筑给水排水设计手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2008

【来稿时间】2011－01－25

0引言随着现代科技的高速发展，城市建设步伐日趋加快，城市建设、管理和发展的矛盾日益突出。地下管线作为城市建设的一个重要基础设施，具有信息传递、能源传输等功能，是城市赖以生存和发展的物质基础。采用高新科技和方法来高效管理地下各类管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急，因此有必要通过合理的探测手段来查清地下管线的现状，建立科学、准确、完整、动态的综合性管线信息管理系统，有利于为城市规划、建设和管理科学化、现代化，提供及时、准确的信息保障。1地下管线探测工作的主要内容地下管线探测工作主要包含探查、测量以及地下管线信息系统的建立等内容。地下管线探查是指应用地球物理勘探的方法对地下管线进行定位、定走向、定埋深。对地下管线特征点（起、终、转点、分支、变径、变坡点等）进行探查，将地下特征点的平面位置标示到地表并探求特征点至地表的距离（即埋深）。地下管线测量是指对管线点的地面标志进行平面位置和高程连测，计算管线点的坐标和高程、测定地下管线有关的地面附属设施和测量地下管线的带状地形图，同时调查管线的种类、管径、材质等管线属性。地下管线信息系统是地下管线探测的重要组成部分，可以是采用各种技术和手段，探明查清地下管线的空间位置、基本特征和属性，以电子数据形式存储在计算机能处理的介质上，实现信息的计算机管理。地下管线信息管理系统功能实用、信息规范、运行稳定，信息现实性好，技术先进。探测工作应遵循以下程序：收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，编写技术设计书，实地调查，仪器探查，建立测量控制，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。应遵从已知到未知，从简单到复杂，方法有效、快捷、方便的基本原则［1］。2地下管线探测的方法地下管线的存在会改变天然的或人为产生的地球物理场的分布，即产生异常。研究这些异常的形态、分布、形状可获得地下管线位置的有关资料。管线探测的基本原理是建立在理想条件下，设地下只有一条水平无限载流管线、管线周围介质为高阻且空间无电磁干扰，观测剖面为与管线正交的地面水平线。根据管线材质类型的不同，探测的方法也有多种。2．1金属管线的探测方法对于金属管线的探测，主要使用直接法和电磁感应法进行探测。直接法对有暴露点的金属管线十分有效，是将发射机信号输出端直接连在被测管线上，其特点是信号输出强、抗干扰性强。电磁感应法对于暴露点极少和较大管径的金属管道探测比较适合。对于金属管线而言，电磁法是探查地下管线的主要方法，它是利用地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间与时间分布规律，从而达到寻找地下管线的目的。地下管线探测时，依靠主动或被动的场源激发，在管线中形成电流，管线中的电流就会在其周围空间产生同频率的交变电磁场，利用物探仪器在地面观测电磁场的空间分布，根据电磁场的分布特征，确定管线空间位置。因此，要取得理想的地下管线探测效果，必须满足下列条件：首先，在地下管线上形成的电磁场，其分布规律或分布特征能够被探测和计算；其次，场源在目标管线上能激发出一定强度的电流，并使电流尽可能少的在非目标管线、干扰物和介质中通过，以压制或消除干扰因素；此外，使用的探测仪器必须先进，尽可能丰富的提供物理场的真实信息，保证探测精度。2．2非金属管线的探测方法对于非金属管线，目前采用较多的是地质雷达的方法。这种方法是利用脉冲雷达系统，连续向地下发射脉冲宽度为几毫米的视频脉冲，然后接受从管壁反射回来的电磁波脉冲信号，它的原理是利用地下管线与周围介质之间的物性差异来探测地下管线

制造、工程城市地下管线探测技术研究马忠海1杨栋2张倩2

（1新疆医科大学第二附属医院新疆乌鲁木齐830028；2新疆医科大学第一附属医院新疆乌鲁木齐8300054）

摘要：根据城市地下管线材质类型的不同，探测的技术也有多种。对于金属管线而言，电磁法是探查地下管线的主要方法，该方法已日臻成熟。对于非金属的管线探测，目前还存在一定的困难。管线探测仪对非金属管线探测效果不好，地质雷达被较多的用于非金属管线的探测中，但探测的方式方有待进一步完善和改进。采用地质雷达、管线探测仪相结合的方法，探测效果较好。关键词：地下管线；探测；地质雷达中国产业IndustryofChina79百业论坛投稿zgcyzzs＠sina．cn2011年第1期总第120期的，是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器，通过剖面扫描的方式获得地下剖面的扫描图像［2］。雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波，在地下旅行的电磁波遇到不同的电性界面时，就会发生反射、透射和折射。电介质间的电性差异越大，反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征，再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段，形成地下剖面的扫描图像，通过对雷达图像的判读，便可得到地下管线的分布位置和状态。地质雷达对非金属管道是比较有效的，但目前其价格比较昂贵，普及率较低。其他方法如电阻率法等也可用于搜索非金属地下管线，但电阻率法需要有接地条件，在城市道路上不方便。对钢筋混凝土结构的非金属管线，当其埋深不太大时，也可采用磁偶极感应法，当其有出入口时，可采用示踪电磁法。2．3电力、电信管线的探测方法由于电力电信管线本身就携带有一种“源”。直接使用探测仪便可对其追踪、定位、定深。若信号较弱时，可采用夹钳法，运用此法时，应将夹钳一端接到发射机上，夹钳夹到目标线缆上，打开发射机，选定一个合适频率，余下的操作与直接法相同。此方法对于管径较细的管线尤为适用［3］。3存在的问题及对策在一些复杂条件下，由于探测技术的局限性以及地球物理异常的多解性，使得管线探测比较困难，例如：近间距并行管线的探测、各类非金属管线的探测、各种干扰因素的识别与消除等等。其中，最主要的问题当属对于非金属管线的探测。从目前管线探测技术的现状来看，金属管线的探测技术已趋于成熟，但非金属管线探测方面却存在着诸多问题，管线探测仪对非金属管线基本没有探测效果，探测的方式方法亟待进一步完善和改进。3．1非金属管线的现状与特点随着材料科学的不断进步，地下管线由过去的大量使用金属类材质逐渐向非金属材质过渡，大有取而代之的趋势。地下管线中非金属类管线材质主要有：玻璃钢、工程塑料或复合塑料（PVC、PE、PPR等）、混凝土管、混凝土管沟、砖（石）砌沟等。给水管线的非金属管材中多用玻璃钢、塑料、合成塑料等；排水多用管径较大的混凝土管、混凝土管沟、砖（石）砌沟；燃气、电力、电信、共通管线多使用工程塑料和复合塑料［4］。非金属管材的特点主要包括：重量轻、耐腐蚀、抗老化、使用周期长、便于施工、利于维护、成本低、效率高，但非金属管线的导电性能差，基本绝缘，因此，在对非金属管线的探测过程中，在主动源和被动源中都没有信号可接收，这也是非金属管线探测比较困难的主要原因。①示踪法。包括导线示踪和探头示踪。主要用于非金属自流管道的探查。②电磁波法。探查非金属压力管道是一个技术难题，本工程我们采用电磁波法（亦即地质雷达）获得成功。此方法是利用探地雷达在现场对拟测目标管线作横断面扫描，通过对扫描图像分析、识别来确定管线的位置和埋深。这里值得一提的是，由于意外因素的干扰，管线在雷达波图形上的反映也常会产生变异，为了去伪存真，我们对原始雷达数据进行了以下处理：压制随机干扰、清除高频成分以突出异常点；补偿介质的吸收和电磁脉冲本身的扩散衰减的补偿增益；清除杂波和部分干扰的滤波处理；准确定位管线的偏移处理。这些处理突出了雷达波的有效成分，有利于识别管线异常。3．2非金属管线探测中存在的问题对于非金属管道，在主动源和被动源中都没有信号可接受，因此会给管线探测工作带来一定的困难。管线探测仪对非金属管线探测效果不好，地质雷达被较多的用于地质雷达的探测中，但探测的方式方仍有待进一步完善和改进。在非金属管块探测中，在管线较多的情况下，由于所选探测设备功率大，信号强，灵敏度高，致使造成的干扰也强，使得所测管线埋深误差增大。有些混凝土管线即使插穿示踪线，由于埋深不一致，管径不相同，致使探测信号不稳定、不连续，使得管线点位置、埋深测定误差大。有些管线由于出入口太少，或没有出入口，无法穿插示踪线，致使管线探测仪无法探测［5］。这些都构成了管线探测仪在探测非金属管线过程中的不适应性。虽然地质雷达在非金属管线的探测过程中应用较多，但地质雷达的探测仍然存在一定的局限性，基于地质雷达的特性，只能在同一断面内点对点探测，无法做到整条线路的连续探测，且易受管线周围介质物理特性的影响，会导致雷达回波图像不能很好地确认管线点位置和埋深。同时，地质雷达对管径小于200mm的或埋深大于2m的非金属管线的探测效果也不是很理想。3．3解决问题的对策针对上述存在的问题，应采用地质雷达、管线探测仪相结合的方法。用管线探测仪对管径大于200mm埋深小于2m非金属管线采用示踪线法、电磁感应法确定管线走向、平面位置以及埋深。使用地质雷达回波图像法进行验证，如混凝土管、工程塑料、复合塑料、玻璃钢等材质的给水、排水管线。采用管线探测仪与开挖、钎探方式相结合的方法。用管线探测仪对管径小于200mm埋深大于2m非金属管线，使用示踪线法、电磁感应法及开挖、钎探等方式确定管线走向、平面位置以及埋深。开挖、扦探验证位置及埋深；声波传导法验证其走向，如：电力、电信、共通类管沟、燃气。此外，对新建、修建、改建的管线可以通过强化规划审批程序的管理、竣工验收等方式予以解决，对已建好的管线可以采用多种探测设备、多种探测方法相结合的方法，多次探测，相互验证，综合评定，扬长避短，使探测结果能够达到精度要求。4结语地下管线被誉为城市的“生命线”，是城市赖以生存和发展的物质基础。因此，查明城市现有地下管线的分布和规划好未来地下管线的布局，对城市建设和管理、城市生活保障具有十分重要的意义。地下管线探测是物探与测绘的完美结合，虽然地下管线的探测工作在我国起步较晚，但是经过广大物探和测绘工作者的努力，有些城市的地下管线管理水平甚至达到了国际先进水平。现阶段对于金属管线的探测手段已经比较成熟，采用直接法和电磁感应法能够比较准确的实现对地下管线的探测。但对于非金属管的探测仍存在一些困难，示踪电磁法和电阻率法毕竟有其自身的缺点，在实际的运用中要受到诸多限制。虽然地质雷达法探测非金属管道效果比较好，但仍存在仪器成本太高的问题，而且应主要发展抗干扰能力强、采集数据质量高、轻便、处理速度快、分辨率高、操作便捷又比较经济的探地雷达系统。所以，对非金属管道的探测，无论是在探测方法还是在探测仪器方面均需做出改进，使得对非金属管道的探测更加简便、快捷、经济。城市地下管线与探测是城市地质工作的重要组成部分，应该利用高新技术，做好这项工作。如何更加快速、准确、经济地完成地下管线探测任务，以保障城市和谐发展，是今后物探和测绘研究的重要课题之一。