一、地下管線探測原理及方法

l、工程概況

龍口市黃城區測區.其范圍：東至鳳凰山路,南至龍泉路,西至南山路,北至北外環.面積約15.7平方公里.探測內容為測區內快速路、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、聯通、軍用、廣播電視、監控、綜合管溝等管線.并編繪管線平面圖（綜合管線圖和專業管線圖）,建立管線數據庫.

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,在感應激發條件下,管線本身及導電介質均會產生渦流.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、存在于導電介質中的感應電流.由于金屬管線的導電性遠大于周圍介質的導電性,所以管線內及其附近的電流密度就比周圍介質的電流密度大.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生的磁異常,研究這些磁異常的形態、分布、形狀可獲得地下管線位置的有關資料.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,利用發射線圈產生的電磁場對金屬管線感應所產生的二次電磁場的變化規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《城市地下管線探測技術規程》4.3.4條的規定要求：地下管線探查前,應在探查區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定要求；

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

三、探測方法試驗

1.測區地球物理特征

測區地勢較為平坦,介質較均勻,一般為水泥路面或瀝青路面.根據實地調查,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.管線敷設一般由道路中間向兩側分布.從電性上來講,周圍介質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、最小收發距、最佳收發距、最佳發射頻率.由于不同類型的管線其埋深和埋設方式不同,其探測方法技術也不同,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)最小收發距：在地下無管線、無干擾正常地電條件下,固定發射機位置,將發射機置于正常工作狀態（電磁感應法）,接收機沿發射機信號發射方向進行觀測,觀測發射機場源效應的范圍、距離.然后改變發射機功率,確定不同發射功率的場源效應范圍、距離.當正常探查管線時,收發距應大于該距離,即最小收發距. 

以上曲線圖不僅反映了電磁波的傳播規律：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）.但共同點是當收發距離超過10米時,接收機觀測到的一次場信號已經很弱,認為發射機產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米定為本區最小收發距.但最小收發距并非一固定值,它跟儀器的發射功率有一定的關系,一般情況下,儀器的發射功率越大,最小收發距也相應增大.

(2)最佳收發距：將發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射機之間的距離為最佳收發距.通過對兩種儀器的剖面數據觀測,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：收發距在18米左右時曲線峰值相對明顯.在觀測過場中我們發現低頻較高頻信號穩定,而且當收發距大于18米時儀器接收到的信號開始閃爍,即不穩定.一般來說,不同管線埋深和不同的觀測頻率其最佳收發距是有差異的,在相同的條件下,頻率高的最佳收發距應小于頻率的最佳收發距.因此從整體來看,15米到18米這一距離,應是本測區的最佳探測距離,即最佳收發距.

四、試驗結論

通過本次方法試驗可得出以下結論：

(1)投入的探測儀性能穩定,探測精度較高,都有很高的分辨率,有多種收發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,確定測區的最小收發距為10米,最佳收發距在15米至18米之間；在頻率選擇上,整體來說低頻優于高頻；探測精度都能滿足技術要求；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總體的探測方法和技術,表明在一般情況下其探測精度能滿足《規程》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（比如：壓線法、選擇激發法等）進行比較,確定其可信度.