城市地下管网探测技术.doc

城市地下管网探测技术

摘要
伴随城市日益繁荣和发展，作为市政建设主要组成部分地下管网变得日趋复杂，为了给城建部门提供准确地下管线分布资料，就迫切需要利用物探技术对城市复杂地下管线进行详细探测。
地下管线探查是指应用地球物理勘探方法对地下管线进行定位、定走向和定埋深。地下管线探测方法有现有资料调绘、探地雷达(GPR)、声学探测、红外线成像、钎探、电磁法。
地下管线探测基本程序包含:接收任务，搜集资料，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，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和结果验收。

目录
第1章 地下管线探测技术介绍 - 2 -
1.1 地下管线探查 - 2 -
1.2 地下管线探测主要性 - 2 -
第2章 地下管线探测基本程序 - 3 -
2.1现场踏勘 - 3 -
2.2设置管线点 - 4 -
2.3地下管线测量 - 4 -
2.3.1 控制测量 - 4 -
2.3.2 地下管线点测量 - 4 -
2.3.3地下管线数据处理及图形编辑 - 5 -
第3章 地下管线探测基本方法 - 5 -
3.1  现有资料调绘 - 5 -
3.2探地雷达(GPR) - 6 -
3.3声学探测 - 7 -
3.4红外线成像 - 7 -
3.5电磁法探测 - 8 -
3.5 .1 直接法 - 9 -
3.5 .2夹钳法 - 9 -
3.5. 3 感应法 - 10 -
3.5 .4 精准测深法 - 10 -
第4章 影响地下管线探测精度分析 - 11 -
4．1环境原因 - 11 -
4．2人员素质 - 11 -
4．3设备性能 - 11 -

序言
伴随城市日益繁荣和发展，作为市政建设主要组成部分地下管网变得日趋复杂，因为历史原因，造成有些相关资料残缺不全，给地下管线管理和维修带来了很多麻烦。
施工时经常碰到因为不清楚地下管线走向和深度而挖断供水、供气、输油管线和电缆情况，给生产和生活造成巨大损失和不便。地下管线探测技术与计算机技术相结合，极好处理了这方面问题，使市政设施管理简单、清楚、快捷，为了给城建部门提供准确地下管线分布资料，就迫切需要利用物探技术对城市复杂地下管线进行详细探测。

第1章 地下管线探测技术介绍
地下管线探测技术已应用多年。早在第二次世界大战末，人们为了寻找战争遗留地雷和其余未爆炸物而试图将物探技术应用于实际，但当初只有一些常规物探方法，因为分辨率低、抗干扰能力差，效果不大。进入20世纪80年代末，研制者们采取新型磁敏元件、新型滤波技术、天线技术、电子计算机技术使这类仪器信噪比、精度和分辨率大大提升，且愈加轻便和易于操作，实现了高精度、高分辨率探测。又因为计算机软件技术开发，使得探测数据能够经过计算机进行处理，从而形成了一项适用技术。
1.1 地下管线探查
地下管线探查是指应用地球物理勘探方法对地下管线进行定位、定走向、定埋深。它原理是:地下管线存在会改变天然或人为产生地球物理场分布，即产生异常。研究这些异常形态、分布、形状可取得地下管线位置关于资料。
1.2 地下管线探测主要性
地下管线是城市基础设施主要组成部分，是城市规划、建设管理主要基础信息。他就像人体内“神经”和“血管”，日夜担负着输送能量、传递信息等重大职能，是城市赖以生存和发展物质基础，被称为城市“生命线”。
长久以来因为地下管线资料缺漏和偏差，且关于资料精度不高或与现实状况不符，对地下管线分布情况不清，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中止、污水四溢等严重事故。所以，快速探明地下管网分布情况，测量其平面位置和高程，绘制地下管线图，为城市规划、设计、施工和管理提供必要依据，并采取高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决议、管理部门和施工单位需要已成为当务之急。
第2章 地下管线探测基本程序

任何工作都要有规章、程序和实施步骤，方便于科学化管理和确保工作质量。地下管线探测基本程序包含:接收任务，搜集资料，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，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和结果验收。
2.1现场踏勘     
对一个测区进行地下管线作业时首先是现场踏勘，了解现场情况，并尽可能搜集已经有地下管线资料。进行现场方法试验，选择适宜探测仪器和探测方法。地下管线探测作业进场后，首先是对现场内地下管线显著管线点进行调查和必要勘测，并结合搜集地下管线资料在工作图上绘制草图，有条件时应问询知情人。
2.2设置管线点
依照工作草图，遵照地下管线探测标准对隐蔽管线进行探测，探测时应注意管线点设置，起点、转折点、变坡点、变径点、多通点、终点应设置管线点。隐蔽管线探测完以后，应将探测管线点绘制到工作草图上。
2.3地下管线测量
2.3.1 控制测量
地下管线控制测量主要是指在城市等级控制网基础上布设图根导线点；对缺乏等级控制点或控制点密度不足测区要建立新控制网，并执行现行行业标准《城市测量规范》（CJJ 8—99）。
采取GPS技术布测地下管线控制点时，可采取静态、快速静态和RTK等方法进行。静态测量作业方法和数据处理按现行行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ 73—97）要求执行。
2.3.2 地下管线点测量
对管线点在地面投影标志进行平面位置和高程联测，计算管线点坐标和高程。管线点平面位置测量可采取GPS、导线串连法或极坐标法；管线点高程宜采取直接水准联测，管线点密集时水准观察可采取中丝法；采取全站仪联测管线点时，可同时测定管线点平面位置和高程，水平角和垂直角可观察半测回，测距长度应小于150m，同时注意仪器高及觇标高量测、输入准确性。
2.3.3地下管线数据处理及图形编辑
地下管线数据处理及图形编辑所采取软件应具备控制计算、控制结果导入导出、测量结果计算、数据录入、数据检验、数据处理、图形编辑、结果输出和数据转换等功效。尤其是数据检验要有以下主要功效：（1）管线点、线信息唯一性检验；（2）管线点、线对应逻辑检验；（3）管线点属性、特征、隶属物格式化检验；（4）管线线属性、内容进行逻辑检验；（5）自流管线常规由高到低提醒性检验；（6）管线点高程范围性检验；（7）管线埋深范围性检验；（8）非连接管线交叉碰撞性检验。

第3章 地下管线探测基本方法

城市地下管线种类多、专业性强，而且分属各个不一样专业部门管理。所以，要做好地下管线探查工作，首先要搞清各种专业管线种类、规格、材质及其设计施工要求等，方便选择适宜探测仪器和方法，确保地下管线探查质量和效率。
地下管线探测方法有现有资料调绘、探地雷达(GPR)、声学探测、红外线成像、钎探、电磁法
3.1  现有资料调绘
权属单位资料和图纸包含许多关于管线信息。在开始探测之前应该尽可能多地取得关于资料。不过资料可能不准确或不完整，需要进行现场探测进行确认和补充。
搜集地下管线资料，包含：(1)地下管线完工图及技术说明(优先)。
(2)地下管线报批方案图、施工图及技术说明。对所搜集资料进行整理，调绘l：地形图、填写地下管线现况调查表。现况调绘图应标注管线位置、相关地面建(构)筑物及主要管线点位置、管径、标高等内容。地下管线现况调绘图应依照管线完工图所表示尺寸及坐标数据转绘，如无完工资料，可依照其设计图、施工图、管线与邻近地物点相互关系转绘。

3.2探地雷达(GPR)
利用脉冲雷达系统连续向地下发射脉冲宽度为几毫微秒视频脉冲，接收反射回来电磁波脉冲信号。

图3.1 探地雷达探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）

图3.2 使用探地雷达探测示意图
探地雷达用于地下结构和物体探测。探测地下管线，尤其是探测非金属管道，探地雷达是非常有效方法。不过操作较复杂，需要专业资料解释，对土壤条件要求高，设备庞大且费用高。

3.3声学探测
通惯用于管道漏水探测，该方法可用于塑料自来水和煤气管道追踪。还能够用于电力电缆故障定位。
3.4红外线成像
利用管道或其填充物与周围土层之间热特征差异

图3.3 红外线探测示意图（注EH：辐射仪； G：管线）

图3.4 红外线探测影像图
适适用于地下管线与周围土壤温度不一样情况。该技术在排水管道漏点定位方面有一定应用。也能够用于供热管道漏点定位探测。

3.5电磁法探测
电磁感应原理是电磁法探测地下管线基础。该方法已经成为现在定位和追踪地下管线通用方法。该方法优点是能够提供关于地下管线综合资料，这都是其它方法无法比拟。

图3.5 地下管线探测仪

图3.6 使用地下管线探测仪探测示意图
电磁法探测定位方法有直接法、夹钳法、感应法、精准测探法。
3.5 .1 直接法
利用发射机一端接被查金属管线，另一端接地或接金属管线另一端，直接加到被查金属管线上场源信号。

图3.7 直接法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）
方法特点是发射机信号输出强、抗干扰性能好，是主要采取方法之一。

3.5 .2夹钳法
利用专用地下管线仪配置夹钳夹套在金属管线上经过夹钳上感应线圈把信号直接加到金属管线上。

图3.8 夹钳法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）
在无法将发射机信号输出端直接连在被测管线情况下，可采取夹钳法。它用地下管线探测仪专用夹钳套在被测管线上，适适用于管径较细管线。   
3.5. 3 感应法
利用发射线圈产生电磁场对金属管线感应所产生二次电磁场

图3.9 感应法探测示意图（注T：发射机；R：接收机G：管线）
将发射机直接放在被测管线上方，依靠发射机本身感应传导信号。其缺点是信号较分散、易被干扰。
3.5 .4 精准测深法
测深通常可用探测仪测深功效直接测取（直读法），但在现场信号较杂乱或直读结果怀疑情况下，可采取精准测深法，惯用有50％和80％法（图3.9）
图中a点位于管线上方，接收机信号强度最大HMAX=100;

图3.10 精准测深法原理图
b点、c点分别为线路两侧信号强度为H=80和H=50位置；x1、x2为探测点b、c到a 点距离；h为探测深度。则依据50％法有：h=x2;   依据80％法有h=2×x1.
第4章 影响地下管线探测精度分析
4．1环境原因
主要表现在信号干扰和管线判别上。对此应加强抗干扰方法（如：采取直接法、改变频率等），以及针对不一样管线采取不一样施测方案。比如：依照不一样材质管线埋设特点和对信号感应性，制订不一样探测方案：对于金属管线，因为根本管径大、感应信号连续时间长、传输远，利于采取“从支线到根本”，减扰信号干扰。
4．2人员素质
不熟悉管线流程、经验不足造成判错、漏判是影响探测质量主要原因。对此应从管线工艺流程入手，分析管线特点，提升对复杂情况判断能力和信号分析能力。
4．3设备性能
设备性能（分辨率、抗干扰性）直接影响探测效果。为此应选择分辨率高，抗干扰性强管线探测仪。

结语
伴随城市飞速发展，地下管线敷设越来越多，地上和地下矛盾越来越突出，地下管线探测任务也越来越多。本人经过实践，认为在地下管线测量中还应该注意: （1）城市地下管线探测是一项包括多权属单位和多学科、多专业综合性与技术性很强系统工程; （2）伴随探测队伍和作业人员不停增加，要不停提升探测人员技术水平和责任心; （3）一些非金属材质管线普遍应用，给地下管线探测带来了不少困难，能够经过埋设示踪金属线（带），为以后探测提供方便。（4）在采取新方法、新技术、新仪器时，要经过试验，使其探测精度能够满足规范要求; （5）在从事地下管线探测作业时，仪器设备带电作业，一定要安全用电，打开窨井盖调查时，要进行有害、有毒及可燃气体浓度测定，进行必要安全保护，做到安全生产。
参考文件：
1. CJJ61—94，城市地下管线探测技术规程
2. 田应中，张正禄，杨旭.地下管线网探测与信息管理[M]．测绘出版社， 3.唐世平,徐飞.浅议城市地下管线管理[J].市政技术,.6. 4.刘忠新 ，范士杰.地下管线探测技术阐述及应用[J] 5.王万忠.地下管线探测技术应用及误差估量分析[J] 

致谢 
在论文完成之际，我要尤其感激我指导老师马驰老师悉心指导。在我撰写论文过程中，不论是在论文选题、构思和资料搜集方面，还是在论文成文定稿方面，我都得到了马驰老师细致教诲和无私帮助，尤其是他那深厚学术素养、严谨治学精神和一丝不苟工作作风使我终生受益，在此表示真诚感激。
感激所关于心、支持、帮助过我良师益友。
最终，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见各位老师表示衷心感激。