城市地下管线探测 第十四章课件

工程测量学
第十四章
城市地下管线探测
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14.1概述
城市地下管线指城市中已有和新建的位于地下的各种管 道、管线总称。 地下管线探测是指采用物探和测绘技术确定地下管线空 间位置和属性的全过程，包括对已有地下管线普查、新建地 下管线施工和竣工测量等内容。 已有地下管线普查是查明地下管线的现状，即管线和附 属设施的空间位置及其属性特征，包括管线探测、管线测量 和沿地下管线的带状地形图测绘；新建地下管线的施工和竣 工测量属于工程测量的范畴；城市地下管线网信息系统是利 用地理信息系统原理和方法，建立对地下管线网及其附属设 施的空间信息和属性信息进行管理，满足城市规划、设计、 施工和管理需要
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14.2.1.1 电探测法
b.交流电探法 利用交变电磁场对导电性、导磁性或介电物 体具有感应作用的特性，通过对发射产生的 二次电磁场的测量来发现被感应的物体。
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14.2.1.1 电探测法
--交流电探法
交流电探测法分电磁法、电磁波法（或称探地雷达 法，Ground Penetrating Radar Method）。 a.电磁法 电磁法又分为频率域电磁法和时间域电磁法。 频率域电磁法主要用于金属管线的探测，先使导电 的地下金属管线带电，在地面上测量由此电流产生 的电磁异常，从而探测出地下管线的位置。 频率域电磁法又分主动源法和被动源法两种方 法，主动源法是采用人工方法把电磁信号加到地下 金属管线上，又包括直接法、夹钳法、电偶极感应 法、磁偶极感应法和示踪法等。被动源法是直接利 用金属管线本身所带有的电磁场进行探测，又分工 频法和甚低频法。
RD8000 PDL/PXL地下管线探测仪
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14.2.2 地下管线探测仪器
--成果展示
美国RYCOM公司的8850/8875/8878/8831地 下管线探测仪，采用多频率工作模式，可以准 确探测地下电缆、管线的位置。德国的竖威管 线探测雷达Pulse EKK01000型和探管仪EI_/GI， 适合城市燃气、供水及市政管网的普查。加拿 大Sensors&Software公司生产的EKKO100、 EKKO1000及Noggin250型数字探地雷达，可用于 各种地下管线及其他埋设物的探测。 国产的GXY系列、SL系列地下管线探测仪， 适用于各种复杂的地下管线探测、定位及故障 查找，并能对破损点进行定位。
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14.1.4 城市地下管线探测
（6）地下管线探测的实地调查，对明显管线点作调查、记录和 量测。 （7）进行地下管线隐蔽管线点的探测，在地面设置标志。 （8）采用数字测绘方法，进行管线测量，绘制地下管线带状地 形图。 （9）同时进行地下管线探测和测量的质量检查、编写质量检查 报告。 （10）编绘地下管线图。包括综合地下管线图、专业地下管线 图、管线横断面图和局部放大图。 （11）编制成果表。 （12）进行数据处理和转换，建立地下管线网信息系统的管线 网数据库。
LD 500数字管线仪
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14.2.2 地下管线探测仪器
--成果展示
新推出的RD 8000 PDL/PXL 系列采用最新的专利数 字固件设计，取代了原来的作为行业标准的RD 4000 PDL/ PXL 系列管线探测仪产品，其响应速度更快、准 确性高、可靠性更强，为全球用户提供了一种可控性强、 可靠性高、、高性价比的地下管线探测解决方案（如下 所示）。
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14.2.1.3 弹性波法
弹性波法分反射波法、面波法以及弹性波CT法等。反 射波法又分为共偏移距法（Common Offset Distance， COD法)和地震映像法。 COD法主要用于非金属地下管线的探测，由于非金属 管线与周围介质存在显著物性差异，激发的弹性波在地下 传播时遇到这种物性差异界面时会发生反射，反射波被仪 器接收记录，可根据发射信号的同相轴连续性及频率变化 来确定非金属地下管线的位置。 地震映像法是近几年才出现的新方法，弹性波在地下 介质传播过程中，遇到地下管线后会产生反射、折射和绕 射波，使弹性波的相位、振幅及频率发生变化，在反射波 时间剖面上出现畸变，从而确定地下管线的位置。
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14.1.1 城市地下管线的现状
b.家底不清，资料不全，管理不力 有些城市甚至没有一张完整的“地下管网 图”，全国大约有70%的城市没有地下管线基 础性的城建档案资料，由于不能提供准确的现 状资料，造成规划、设计和施工困难，规划管 理审批的盲目性大。新建管线在竣工后未经主 管测量单位审查和作竣工测量，大量竣工资料 分散。原有城市地下管线没有普查、建档，新 增管线资料也没有及时归档入库。
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14.2.2 地下管线探测仪器
--发展历史
采用物探方法能确定地下管线平面位置和埋深 的仪器称地下管线探测仪（又称管线仪或探管仪）。 其发展经历了从高频到低频，从单频到多频，从1W 到几十瓦的历程。
1915年至1920年，美国、英国和德国先后生产 了探测地下地雷和未引爆的炸弹等金属的探测仪。 第二次世界大战后，出现了应用电磁感应原理的地 下金属管线探测仪。20世纪80年代后，仪器的信噪 比、精度和分辨率大大提高，而且更加轻便和易于 操作。探地雷达的开发应用，进一步拓宽了地下管 线的探测范围。
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14.1.3 城市地下管线分类和结构
b.地下管线的结构 地下管线包括管线上的建（构）筑物和 附属设施，前者有水源井、给排水泵站、水 塔、清水池、化粪池、调压房、动力站、冷 却塔、变电所、配电室、电信交换站、电信 塔（杆）等，附属设施包括各种窨井、阀门、 水表、排气排污装置、变压器、分线箱等。
地下管线探测方法有两种: a.开井调查、开挖样洞和进行触探的方法。 b.用地下管线探测仪进行物探的方法。
两种方法要结合起来，以物探方法为主。 地下管线物探方法分电探测法、磁探测法 和弹性波法等，电探测法又分直流电探测 法和交流电探测法两类。
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14.2.1 地下管线探测方法
--基本原理
--按照系统分 类
• 供水系统：自来水经水厂净化消毒后由供水管网送往不同 用户。 • 中水系统：将生产、生活使用过的污水处理成可利用的中 水。 • 排水系统：按污水和雨水分流原则，分别由雨水管沟和污 水管道组成。 • 热力系统：分工业供热和居民供热。又分为蒸汽管和热水 管，部分是架空的明管，部分是直埋的暗管或地下管沟暗 管。 • 燃气系统：分为中、低压供气钢管。 • 电力电信系统：埋地敷设于电缆沟。 • 物料系统：分原油、天然气、石脑油、乙烯、丙烯、汽油、 柴油、液化气和渣油等直埋管线。
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14.2.2 地下管线探测仪器
--成果展示
英国雷迪公司RD4000系列地下管线探测仪采用先进 的技术和工艺，在功能、性能和应用范围等方面要优于 其他地下管线探测仪。2005年该公司又推出的LD 500数 字管线仪，由于采用差分技术、相位识别技术和超强的 发射机，精度比RD4000提高了一倍，是探测煤气、电力、 电信和给排水等各类地下管线的有效仪器（如下图所 示）。
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14.2 城市地下管线探测
地下管线探测是要确定地下管线的位置, 包括平面位置和埋设深度（埋深），平面位 置为管线中心点在地面上的投影，埋深为管 线点到地面的垂直距离。探测时要在地面上 标出地下管线探测点的位置，通过测量获得 其平面坐标和高程。
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14.2.1 地下管线探测方法
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14.2.1.2 磁探测法
磁探测法只适于地下铁质管道探测。由于铁 质管道在地球磁场的作用下会被磁化，磁化后的 磁性强度与管道的铁磁性材料有关。铁质管的磁 性较强，非铁质管则无磁性。
磁化的铁质管道可形成自身的磁场，与周围 物质的磁性有明显差异。通过在地面观测铁质管 道的磁场分布，可以发现地下的铁质管道并确定 出管道的位置。
城市地下管线探测的基本流程如下： （1）签订合同。接受探测任务，明确测区范围。
（2）收集整理资料。收集测区控制点成果、地形图、 管线图及管线设计、施工与竣工资料。
（3）现场踏勘。了解测区地形、地物、地质、地貌、 交通以及管线情况。 （4）编写技术设计书。制定管线探测的技术方法， 进行工作进度安排，提出质量保证措施。 （5）对已有管线的现况进行调绘，编制地下管线现 况调绘图，同时进行管线控制测量。
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14.1.3 城市地下管线分类和结构
c.地下管线的材质 分为三大类： 由铸铁、钢材构成的金属管线； 由钢、铝材料构成的电缆； 由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管 道，包括钢筋混凝土管、砖石沟014-4-20
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14.1.4 城市地下管线探测
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14.2.1 地下管线探测方法
管线探测仪的工作原理图：
管线二次场
管线磁场分量曲线
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14.2.1.1 电探测法
a.直流电探法 用两个供电电极向地下提供直流电，电流 从正极传入地下再回到负极，在地下形成一个 电场。当存在金属管线时，金属管线对电流有 “吸引”作用，使电流密度的分布产生异常； 若地下存在水泥或塑料管道，由于它们的导电 性极差，对电流有“排斥”作用，同样也使电 流密度的分布产生异常。
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14.2.1.1 电探测法
--交流电探法
b.电磁波法 电磁波法是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形 式由地面通过发射天线传送入地下，由于周围介质 与管线存在明显的物性差异，例如电导率和介电常 数差异，脉冲在界面上将产生反射和绕射回波，接 受天线收到这种回波后，将信号传到控制台，经计 算机处理后，可将雷达图像显示出来，通过对雷达 波形的分析，可确定出地下管线的位置，所以电磁 波法又称探地雷达法。 探地雷达法除了能准确探测金属管线，对非金 属管线同样具有快速、高效、无损及实时等特点。