地质雷达在地下管线探测中的应用研究

地质雷达在地下管线探测中的应用研究
发布时间：2022-10-14T03:55:57.665Z 来源：《建筑实践》2022年6月11期作者：邱金宝
[导读] 随着国家经济的快速发展，促使城市基础建设投入不断加大
邱金宝
武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北省武汉市 430021
摘要：随着国家经济的快速发展，促使城市基础建设投入不断加大，地下管线在有限空间中呈现出纵横交叉、密集并行等复杂的敷设状态。

基于探地雷达探测地下管线技术，地下管线雷达图像解译时主要取决于探测人员的工程经验，缺乏判识的客观标准，故亟需建立丰富的地下管线雷达图像库。

雷达图像的正确识别为今后地下管线的维护、维修等工作提供了保障，同时也为城市地下空间的开发利用提供可靠信息。

关键词：地质雷达；地下管线探测；应用
地下管线是城市重要的功能设施之一，信息传输、能量传输、废液排放等工作都由它来完成。

随着我国改革开放和当代经济的腾飞，城市地下各种管线越来越密集，对地下管线的建设、维护、管理等提出了新的要求，也给地下管线的探测工作提出了新的挑战。

本文结合某学院管线现状，运用地质雷达探测方法，电磁方法，探测校园地下管线，提高了学校地下管线信息现代化管理水平，同时防范了管线灾害事故的发生。

1地质雷达及其原理
在新时期背景下，科学技术的不断进步和快速发展，对于地质雷达技术的研究相对比较深入。

地质雷达技术在实践中的整体应用范围逐渐扩大，在地下管线探测中的应用效果相对较好。

在地下管线探测工作实施过程中，对地质雷达技术进行引进和利用，有利于将其自身优势特点最大化发挥出来，保证地下管线探测工作的全面有序开展。

地质雷达技术在应用时，主要是借助天线发射信号，频率通常控制在12.5MHz～1200MHz范围之内，脉冲宽度通常会保持在0.1ns。

信号在发射出去之后，在整个岩层当中。

一旦出现探测目标体时，讯号会直接发射对应反射信号，且直接被接收机接收。

在实践中对接收到的信号进行不断放大，同时以示波器来进行合理的展示；工作人员需要对示波器当中是否存在一系列的反射信号进行查看，从而对该区域是否存在被测目标体进行准确有效的判断。

如果该区域存在一定反射目标，那么工作人员可以直接根据实际情况的不同，对反射信号进行操作。

以此为基础，可以对探测目标距离进行大致估算。

由于地质雷达技术在应用时，主要是以高频电磁波为基础，所以其自身具有非常强的抗干扰性特点。

由此可以看出，地质雷达与普通探测类仪器设备展开对比分析时，其自身拥有的优势特点相对比较明显，而且能够实现大范围的应用，有利于为地下管线探测工作的有序开展提供可靠依据，为勘查结果的准确性和可靠性提供保证。

2地质雷达在地下管线探测中的应用
2.1测区概况
某学院面积约为19万平方米，环境较好。

（1）测区物理特征：测区内，磁性较弱区域为距地表1m～3m之间，电性差异相对于管线来说差异很明显，在对各种管线进行勘查时，地质雷达方法和电磁探测方法异常值响应也相对明显。

通过调查和实际施工，一般管线埋深大多数在2m以内，1m深左右的管线较多。

由于不同材质反应不同介电性质，总体上，钢、铜材质的管线信号异常特征非常明显。

（2）施工环境：测区位于校园内部，管网错综复杂，历经多期次改造，时间跨度大，有些管线甚至已经无资料查证。

校园内施工场地多，由于施工地段的阻隔、建筑垃圾的占地及人员众多，会给数据采集及后期处理带来干扰。

一些井盖无法打开、积水严重等情况都增加了勘察和核实工作的工作量及难度。

2.2实地管线探测技术
2.2.1金属管线探测
测区内，供暖管线材质为钢铁，有埋地部分和架空部分，架空部分只需要跟踪就可以确定位置及走向；埋地部分，管线异常信号响应较好，探测比较顺利，难度不大。

上水管线也为金属管线。

但在运用管线探测仪探测时，其中年代较老的铸铁质的上水管，峰值信号不是很明显，考虑到较深埋深地段和有施工干扰地段，对探测有一定影响，使精度稍稍下降。

对管线可见露头处，用直连法和夹钳法两侧进行探测，管线走向追踪和埋深定位效果较理想。

由于供暖、供水管线都是金属材质，在雷达剖面图上响应很清晰。

燃气管线管径相对于上水和暖气管径较大，峰尖绕射曲线有变宽的趋势。

暖气管线因有上下两根，下方会有绕射，雷达图产生了多次波。

对于埋深，雷达剖面图进行时间深度转换，大致相符合。

与RD8000管线仪测深相比较误差在5cm左右。

2.2.2对线缆类管线的探测
探测电力和通信线缆类等强电和弱电管线时。

在探测时尽量采用了夹钳法，在没露头和开挖段进行了感应法探测。

测区是校区，交错路口较多，也是管线交织最复杂的位置。

探测通信等线缆和其他弱电管线时，分别从两端前后均施加发射信号，通过接收机接收信号通过峰值响应，定位位置，确定方位以定深。

在对电力线缆和其他弱电如通信，监控等线缆的探测上，RD8000管线仪器非常适用，也比较准确，有露头的直连和夹钳的方法可以提高探测效率，在无源的情况下，强电电力管线感应法响应也非常明显，相比之下弱电线缆在无源的时候信号感应不明显。

总的来说，在无源的情况下不容易区分目标管线。

线缆类管线埋深较浅，实测雷达图上也有这一准确信息，但是由于线缆有源干扰且管线管径较小，雷达响应不是很清晰，在没有RD8000管线仪对比分析情况下，只能解释管线分布及埋深，但并不能确定目标管线，不能区分是强电还是弱电管线。

2.2.3非金属管线探测
少部分管线会加金属筋条，会有较弱的电磁信号。

在工程实测中，除非加装金属套管，成本较高，效果也不是非常好，在本测区探测的非金属管线有下水管、通信类线缆非金属套管，分别采用了探地雷达、井盖追踪法、电磁探测。

在非金属管线的探测中，RD8000管线仪相对来说是不适用的，套金属管会耗费很大的人力物力，精度也比想象中的要差。

在地质雷达剖面图中，可以清晰看见塑料下水管线的响应，在时深转换后，与实际施工埋深相符合。

3结论与展望
用地质雷达仪器采集数据，充分考虑了项目区域的地质特点，选择了合适的设置参数，数据真实可靠。

在数据处理阶段，利用劳雷公司
RADAN处理软件对原始数据进行了处理，有效地减少了误差的干扰，削弱了背景噪音，突出有效信息，在解释管线位置时结合了实际露头和已知管线分布，特别是金属管线更是结合了电磁勘探方法即RD8000探测仪的实际验证，为CAD制图软件及南方CASS成图系统后期成果最终成图提供了有力的数据支持。

在实测区域管线探测技术上，年代较老的铸铁材质的金属管，峰值信号不是很明显，考虑到较深埋深地段和有施工干扰地段，对探测有一定影响，不可避免地会使精度稍稍下降，精准探测有一定难度。

清晰的雷达剖面响应上，多次波及峰尖绕射曲线变宽的趋势，可以指示下方管线的分层排列。

在无源的情况下，强电电力管线感应响应较弱电线缆信号明显，但仍不容易区分目标管线。

线缆管线在地质雷达剖面图的响应在没有RD8000管线仪对比分析情况下，只能确定管线分布及埋深，不能区分是强电还是弱电管线。

实测雷达剖面图，非金属管线中管径较小的水泥管线的响应不是很清晰。

探测区域为院校，情况较特殊，各种管线数量较多，分布相对比较集中，经过对校园内各种管线探查，调研及成图验证，管线埋深一般为1m～2m，局部地段由于地势起伏埋深可达3m。

本次探查为学区，施工场地多，人员、车辆繁多，给探测、解释带来干扰，探测精度有所下降。

本次工作区域内有些井内积水严重，井盖无法打开并且存在一定的井盖与实际不符现象，都给管线探测及后期的检修维护工作带来困难，建议管理部门及时进行处理。

参考文献
[1]张守伟.基于地质雷达的地下管线探测与正演模拟[J].环境技术，2020，38（1）：91-95.
[2]周义铨，刘毅，吴树涛等.地质雷达在地下管线探测中的应用[J].电工技术，2018（20）：91-92.。