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摘要:本文介绍了近间距管线等复杂情况下, 利用管线探测仪进行城市地下管线探测得到的几点体会。
关键词: 管线探测探测技术
1 引 言
随着城市现代化建设的进步和发展,人们对空间的利用已经从以前单纯的地面上利用转移到地上和地下空间的共同利用, 地下管线已经成为整个城市基础建设的重要部分, 是城市赖以生存和发展的生命线,与人民群众的生命和生活息息相关。
2 地下管线探测的原理和原则
2.1 地下管线探测的原理
地下管线探测工作实质上就是利用各种地下管线本身所具有的与其周围介质不同的物理特性及其与周围环境特征的关系来查找埋设在地下的各种管线的空间状态(位置、埋深、走向 )。目前应用比较广泛的探测方法主要是频率域电磁法,其基本工作原理是: 利用地下管线辐射的电磁场信号定位管线, 并给出深度和电流读数,从而实现其探测功能。
2.2 地下管线探测的原则
(1) 从已知到未知。在进行大面积地下管线探测之前都应该在已知地下管线埋设情况的地方进行方法试验,评价其方法的有效性和精度,然后推广到未知区域开展探查工作。
(2) 从简单到复杂。在一个地区开展探查工作时, 应首先选择管线少、干扰小、管线埋设相对简单的区域开展工作,然后逐步推进到相对复杂条件的地区。
(3) 如果有多种方法可以选择来探测本测区的地下管线, 应首先选择效果好、快捷、安全和成本低的方法。
(4) 在管线埋设相对复杂的区域, 用单一的方法技术往往不能或难于辨别管线的埋设情况, 这时应采用适当的综合物探方法, 以提高对管线的分辨率和探测结果的可靠程度。
3 地下管線探测的体会
3.1 近间距管线探测的体会
在某人行道上一根直径300mm铸铁给水管与一根直径200mm钢质煤气管相距较近且走向平行。在实地探查过程中, 煤气管线的信号比较明显, 但给水管的信号不明显一时难以发现。在相距大约70m的地方有一个270cm×270cm的电力检修井,打开电力检修井之后发现两根管线都穿过电力检修井且两根管线相距只有35cm左右, 通过量测给水管的深度为 0.95m, 煤气管的深度为 1.03m。由于两根管线的位置都明确了,对给水管采用双端连接法探测, 对煤气管采用压线法感应。记录到的两条磁场水平分量曲线如图1所示。
曲线Ⅰ是对给水管双端连接探测时在观测剖面上记录的磁场, 在剖面2.8m处和4.6m处分别有一磁场极大值(分别对应a、b异常),从而可以推断该剖面下有2根管线。在用接收机接收信号时若不细心, 则4.6m处的b异常很容易被忽略。曲线Ⅱ是对剖面2.8m处的煤气管压线感应时记录的磁场,从曲线图中可以发现在相同位置处仍有2个管线异常, 但a异常减弱了而b异常明显增强了。说明压线法确实明显压制了干扰管线(煤气管)的信号, 突出了目标管线(给水管)的信号。通过设置探测剖面,绘制磁场曲线图可以成功地将目标管线的异常信号从干扰管线中分离出来。测深采用 70% 法在电力检修井附近测得目标管线(给水管)的深度为 0.88m,比实际深浅 7cm,平面位置偏离3cm均符合规范的要求。
3.2 动源发射法
在小区管线探查中给水管线的探查是一个难点,因为小区中的给水管分为生活用水和消防用水两种,它们都有各自的主管,并非共用一根给水总管。在有高层建筑的小区里有时有几根给水管同时并列埋设(如湖州日月城小区最多的地方有 5根给水管并列埋设) ,这给探查工作带来了很大的难度, 特别是要分清分支管线和其对应的主干管线的连接情况就更加困难了。在小区给水管探查中,有一根直径为150mm的球墨铸铁生活用水总管和一根直径为150mm的镀锌钢管消防用水总管并排埋设, 两根管子的距离相差不到30cm,如图2所示。
图中 Aa 、Bb是两段支管,在实际探查中遇到的问题是无论在 A 点还是在 B点, 用直接法施加电流, 接收机的信号都会感应到镀锌钢管上, 球墨铸铁管上无明显信号,即无法分辨两段支管与主管之间的相互连接关系。这时采用动源发射法把接收机置于管线出露点上方, 垂直于管线走向移动发射机, 观察接收机信号二次磁场水平分量的变化情况,当信号最强时,发射机的位置即为目标管线于地面的投影点的位置。具体操作, 在A(B)点处对管线施加交变的信号, 首先确定Aa、Bb上方,沿主干管线呈正交关系的MN方向连续移动发射机, 则接收机的二次磁场水平分量达到最大时, 则说明分支管线与对应的主干管线相连接,根据实际探查,Aa为生活用水的支管,Bb为消防用水的支管。通过询问埋设管道的施工单位的工作人员及现场确认,证实了上述主管与支管之间的连接关系。
3.3 仪器频率选用的几点体会
在某住宅小区进行管线探测时, 采用 8.19kHz的频率对一根直径200mm的球墨铸铁管进行探查,发现接收机接收到的信号变化不稳定并伴有信号抖动现象, 无法对此进行精确的定位。采用65.5 kHz的频率后, 接收机接收到的信号变化比较稳定,且信号抖动的现象也消失了,这时探查所得到的平面位置和埋深才能满足规范要求。当探查到大概距离发射机 30多米的地方时,接收机接收到的信号突然变得异常的好,且数值变化的非常快,说明管线的埋深应该比较浅,用直读法和 70%法进行测深所得管线深度只有在25cm左右,这时对管线的信号产生了怀疑, 因为随着探查距离的增加, 发射机传播电流的强度会逐渐减弱,接收机接收到的信号不会变得异常的好。且球墨铸铁管的埋深一般在1m左右, 只有25cm埋深的球墨铸铁管极少见。
通过多年的管线探查工作, 在仪器频率选用上得到了以下几点体会:
(1) 对于高阻的管线 (如带防腐层的管道和有绝缘接口的球墨铸铁管等)使用65.5kHz或更高的频率。但要注意选用的频率越高,信号越容易感应到其他管线上,而且信号的传播距离越短。
(2) 对于一般的管道和电缆的探测, 使用中等频率(如32.8kHz) , 其传播的距离比较远, 也不会感应太多的信号到其他管线上。
(3) 低频率(如640Hz或512Hz)适用于长距离追踪(如城市道路上的路灯管线),低频率信号传播距离长而且不会感应到其他管线上,低频率信号也适用于长距离且绝缘良好的输送管线。
(4)干燥土壤应尽量使用高频信号, 潮湿土壤尽可能使用低频率信号。由于高频信号很容易耦合到其他管线上,所以在条件允许的情况下,应该尽可能地使用较低频率。
3.4 双端连接法
在对某人行道上一段直径300mm的铸铁给水管进行探测时, 采用单端连接法直接施加电流, 仪器接收到的信号比较稳定并未发现什么异常, 在前方大约50m处有一给水检修井,开井进行比对时发现仪器所反应的信号并非是目标管线(给水管)的位置,仪器信号所对应的管线是一根穿过给水检修井距离给水管大约40cm左右的直径200mm的煤气钢管。由此可以判断仪器所接收到的信号并非是目标管线的信号。
4结语
城市地下管线埋设错综复杂, 用单一的技术方法往往不能辨别管线的埋设情况。在管线埋设相对复杂的情况下应综合采用各种物探方法以保证探测精度的可靠性。希望在不久的将来象地质雷达等方法技术能得到普遍的应用和提高从而弥补现有技术的不足。促进城市地下管线探测技术更快更好的发展。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词: 管线探测探测技术
1 引 言
随着城市现代化建设的进步和发展,人们对空间的利用已经从以前单纯的地面上利用转移到地上和地下空间的共同利用, 地下管线已经成为整个城市基础建设的重要部分, 是城市赖以生存和发展的生命线,与人民群众的生命和生活息息相关。
2 地下管线探测的原理和原则
2.1 地下管线探测的原理
地下管线探测工作实质上就是利用各种地下管线本身所具有的与其周围介质不同的物理特性及其与周围环境特征的关系来查找埋设在地下的各种管线的空间状态(位置、埋深、走向 )。目前应用比较广泛的探测方法主要是频率域电磁法,其基本工作原理是: 利用地下管线辐射的电磁场信号定位管线, 并给出深度和电流读数,从而实现其探测功能。
2.2 地下管线探测的原则
(1) 从已知到未知。在进行大面积地下管线探测之前都应该在已知地下管线埋设情况的地方进行方法试验,评价其方法的有效性和精度,然后推广到未知区域开展探查工作。
(2) 从简单到复杂。在一个地区开展探查工作时, 应首先选择管线少、干扰小、管线埋设相对简单的区域开展工作,然后逐步推进到相对复杂条件的地区。
(3) 如果有多种方法可以选择来探测本测区的地下管线, 应首先选择效果好、快捷、安全和成本低的方法。
(4) 在管线埋设相对复杂的区域, 用单一的方法技术往往不能或难于辨别管线的埋设情况, 这时应采用适当的综合物探方法, 以提高对管线的分辨率和探测结果的可靠程度。
3 地下管線探测的体会
3.1 近间距管线探测的体会
在某人行道上一根直径300mm铸铁给水管与一根直径200mm钢质煤气管相距较近且走向平行。在实地探查过程中, 煤气管线的信号比较明显, 但给水管的信号不明显一时难以发现。在相距大约70m的地方有一个270cm×270cm的电力检修井,打开电力检修井之后发现两根管线都穿过电力检修井且两根管线相距只有35cm左右, 通过量测给水管的深度为 0.95m, 煤气管的深度为 1.03m。由于两根管线的位置都明确了,对给水管采用双端连接法探测, 对煤气管采用压线法感应。记录到的两条磁场水平分量曲线如图1所示。
曲线Ⅰ是对给水管双端连接探测时在观测剖面上记录的磁场, 在剖面2.8m处和4.6m处分别有一磁场极大值(分别对应a、b异常),从而可以推断该剖面下有2根管线。在用接收机接收信号时若不细心, 则4.6m处的b异常很容易被忽略。曲线Ⅱ是对剖面2.8m处的煤气管压线感应时记录的磁场,从曲线图中可以发现在相同位置处仍有2个管线异常, 但a异常减弱了而b异常明显增强了。说明压线法确实明显压制了干扰管线(煤气管)的信号, 突出了目标管线(给水管)的信号。通过设置探测剖面,绘制磁场曲线图可以成功地将目标管线的异常信号从干扰管线中分离出来。测深采用 70% 法在电力检修井附近测得目标管线(给水管)的深度为 0.88m,比实际深浅 7cm,平面位置偏离3cm均符合规范的要求。
3.2 动源发射法
在小区管线探查中给水管线的探查是一个难点,因为小区中的给水管分为生活用水和消防用水两种,它们都有各自的主管,并非共用一根给水总管。在有高层建筑的小区里有时有几根给水管同时并列埋设(如湖州日月城小区最多的地方有 5根给水管并列埋设) ,这给探查工作带来了很大的难度, 特别是要分清分支管线和其对应的主干管线的连接情况就更加困难了。在小区给水管探查中,有一根直径为150mm的球墨铸铁生活用水总管和一根直径为150mm的镀锌钢管消防用水总管并排埋设, 两根管子的距离相差不到30cm,如图2所示。
图中 Aa 、Bb是两段支管,在实际探查中遇到的问题是无论在 A 点还是在 B点, 用直接法施加电流, 接收机的信号都会感应到镀锌钢管上, 球墨铸铁管上无明显信号,即无法分辨两段支管与主管之间的相互连接关系。这时采用动源发射法把接收机置于管线出露点上方, 垂直于管线走向移动发射机, 观察接收机信号二次磁场水平分量的变化情况,当信号最强时,发射机的位置即为目标管线于地面的投影点的位置。具体操作, 在A(B)点处对管线施加交变的信号, 首先确定Aa、Bb上方,沿主干管线呈正交关系的MN方向连续移动发射机, 则接收机的二次磁场水平分量达到最大时, 则说明分支管线与对应的主干管线相连接,根据实际探查,Aa为生活用水的支管,Bb为消防用水的支管。通过询问埋设管道的施工单位的工作人员及现场确认,证实了上述主管与支管之间的连接关系。
3.3 仪器频率选用的几点体会
在某住宅小区进行管线探测时, 采用 8.19kHz的频率对一根直径200mm的球墨铸铁管进行探查,发现接收机接收到的信号变化不稳定并伴有信号抖动现象, 无法对此进行精确的定位。采用65.5 kHz的频率后, 接收机接收到的信号变化比较稳定,且信号抖动的现象也消失了,这时探查所得到的平面位置和埋深才能满足规范要求。当探查到大概距离发射机 30多米的地方时,接收机接收到的信号突然变得异常的好,且数值变化的非常快,说明管线的埋深应该比较浅,用直读法和 70%法进行测深所得管线深度只有在25cm左右,这时对管线的信号产生了怀疑, 因为随着探查距离的增加, 发射机传播电流的强度会逐渐减弱,接收机接收到的信号不会变得异常的好。且球墨铸铁管的埋深一般在1m左右, 只有25cm埋深的球墨铸铁管极少见。
通过多年的管线探查工作, 在仪器频率选用上得到了以下几点体会:
(1) 对于高阻的管线 (如带防腐层的管道和有绝缘接口的球墨铸铁管等)使用65.5kHz或更高的频率。但要注意选用的频率越高,信号越容易感应到其他管线上,而且信号的传播距离越短。
(2) 对于一般的管道和电缆的探测, 使用中等频率(如32.8kHz) , 其传播的距离比较远, 也不会感应太多的信号到其他管线上。
(3) 低频率(如640Hz或512Hz)适用于长距离追踪(如城市道路上的路灯管线),低频率信号传播距离长而且不会感应到其他管线上,低频率信号也适用于长距离且绝缘良好的输送管线。
(4)干燥土壤应尽量使用高频信号, 潮湿土壤尽可能使用低频率信号。由于高频信号很容易耦合到其他管线上,所以在条件允许的情况下,应该尽可能地使用较低频率。
3.4 双端连接法
在对某人行道上一段直径300mm的铸铁给水管进行探测时, 采用单端连接法直接施加电流, 仪器接收到的信号比较稳定并未发现什么异常, 在前方大约50m处有一给水检修井,开井进行比对时发现仪器所反应的信号并非是目标管线(给水管)的位置,仪器信号所对应的管线是一根穿过给水检修井距离给水管大约40cm左右的直径200mm的煤气钢管。由此可以判断仪器所接收到的信号并非是目标管线的信号。
4结语
城市地下管线埋设错综复杂, 用单一的技术方法往往不能辨别管线的埋设情况。在管线埋设相对复杂的情况下应综合采用各种物探方法以保证探测精度的可靠性。希望在不久的将来象地质雷达等方法技术能得到普遍的应用和提高从而弥补现有技术的不足。促进城市地下管线探测技术更快更好的发展。
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