一、地下管线探测原理及方法

l、工程概况

龙口市黄城区测区.其范围：东至凤凰山路,南至龙泉路,西至南山路,北至北外环.面积约15.7平方公里.探测内容为测区内快速路、主干路、次干路及支路的地下管线,探测的管线种类有给水、排水、燃气、热力、供电、交通信号、电信、移动、联通、军用、广播电视、监控、综合管沟等管线.并编绘管线平面图（综合管线图和专业管线图）,建立管线数据库.

2.基本原理

本次管线探测主要用雷迪4000金属管线探测仪,先用导电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,从而达到探测地下管线的目的.其前提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)管线长度远大于管线埋深.　　 在此前提下,无论采用充电法或感应法,都会探测到地下管线所引起的异常.从原理上讲,在感应激发条件下,管线本身及导电介质均会产生涡流.对于那些直径与埋深可比拟的管道而言.在地表所引起的异常既决定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.由于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介质的电流密度大.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,研究这些磁异常的形态、分布、形状可获得地下管线位置的有关资料.常用的地下管线探测方法有两种：

(1)充电法.对地下管线施加直流电,在地面上观察电磁场的异常,以确定地下管线所在的位置,这种方法的特点是仪器轻便、方法简单、定位精度高,在地下管线密集的区域有较好的分辨率,但使用条件必须有可供充电的出露点,在地层电阻串低时效果差.

(2)电磁感应法.是观察地下管线在一次电磁场作用下,利用发射线圈产生的电磁场对金属管线感应所产生的二次电磁场的变化规律以确定地下管线的位置,这种方法的特点是不需出露点,在地下管线比较少的情况下效果好.

二、试验目的

根据《城市地下管线探测技术规程》4.3.4条的规定要求：地下管线探查前,应在探查区或临近的已知管线上进行方法试验.方法试验包括探测方法试验和仪器一致性试验.通过方法试验,达到以下两个方面的目的：

(1)检测投入本工程的探测仪器的性能情况,保证仪器的探测精度达到规定要求；

(2)检测各种探测方法和选用仪器在本测区的有效性、精度和有关参数．选择在本测区有效、准确、适合的探测方法.

三、探测方法试验

1.测区地球物理特征

测区地势较为平坦,介质较均匀,一般为水泥路面或沥青路面.根据实地调查,地下管线多为金属管线（排水管为砼管及管沟,给水管有部分为PPR及PVC),管线铺设深度因管线的类别不同也各有差异：给水大多在0.5-1.5米,有部分水泥管在2米以上,电信类一般在1米左右,煤气管线在0.5-2米之间.管线敷设一般由道路中间向两侧分布.从电性上来讲,周围介质与管线电性差异较大,地电条件比较理想,为电磁法在地下管线探测中的应用提供了非常有利的条件.

2.试验内容

通过方法试验来确定各类管线的最佳信号施加方式、最小收发距、最佳收发距、最佳发射频率.由于不同类型的管线其埋深和埋设方式不同,其探测方法技术也不同,因此,应选择要探测的各类管线分别进行试验.

3.试验方法

(1)最小收发距：在地下无管线、无干扰正常地电条件下,固定发射机位置,将发射机置于正常工作状态（电磁感应法）,接收机沿发射机信号发射方向进行观测,观测发射机场源效应的范围、距离.然后改变发射机功率,确定不同发射功率的场源效应范围、距离.当正常探查管线时,收发距应大于该距离,即最小收发距. 

以上曲线图不仅反映了电磁波的传播规律：频率越高能量衰减越快、距离越远能量强度越小（与距离的平方成反比）.但共同点是当收发距离超过10米时,接收机观测到的一次场信号已经很弱,认为发射机产生的信号对目标体的感应信号（二次场）影响非常小,可以忽略不计.因此将10米定为本区最小收发距.但最小收发距并非一固定值,它跟仪器的发射功率有一定的关系,一般情况下,仪器的发射功率越大,最小收发距也相应增大.

(2)最佳收发距：将发射机置于无干扰的已知单根管线上,接收机沿管线走向不同距离进行剖面观测,以管线异常幅度最大、宽度最窄的剖面至发射机之间的距离为最佳收发距.通过对两种仪器的剖面数据观测,绘成剖面曲线图如下：

以上是在埋深为1.38米的天燃气管线上所做的剖面试验,从图上可以看出：收发距在18米左右时曲线峰值相对明显.在观测过场中我们发现低频较高频信号稳定,而且当收发距大于18米时仪器接收到的信号开始闪烁,即不稳定.一般来说,不同管线埋深和不同的观测频率其最佳收发距是有差异的,在相同的条件下,频率高的最佳收发距应小于频率的最佳收发距.因此从整体来看,15米到18米这一距离,应是本测区的最佳探测距离,即最佳收发距.

四、试验结论

通过本次方法试验可得出以下结论：

(1)投入的探测仪性能稳定,探测精度较高,都有很高的分辨率,有多种收发频率和探测方法供选用,能满足龙口市地下管线探测的需要,可投入使用.

(2)通过方法试验,确定测区的最小收发距为10米,最佳收发距在15米至18米之间；在频率选择上,整体来说低频优于高频；探测精度都能满足技术要求；定深一般采用70%法,直读仅用与参考.

(3)方法试验代表了整个测区总体的探测方法和技术,表明在一般情况下其探测精度能满足《规程》要求.遇到特殊情况还需特殊处理,不能按部就班,一成不变,使用多种探测方法和技术（比如：压线法、选择激发法等）进行比较,确定其可信度.