现用非开挖地下管线探测技术缺点及改进方法

现用非开挖地下管线探测技术缺点及改进方法
发布时间：2021-06-11T03:28:28.304Z 来源：《建筑砌块与砌块建筑》2021年第2期作者：沈杰[导读] 非开挖地下管线探测技术已经落后于地下管线的变化，造成了以下两个问题。

上海市南电力工程有限公司工程管理部 201100
摘要：非开挖施工对地下管线的走向、深度、弧度、管线类别以及分布情况必须有一个十分精确的了解，现用非开挖地下管线探测技术对于超过5米的地下管线以及非金属地下管线都不能进行精确地定位，而施工人员利用数据分析以及工作经验所总结的合理裕量法、信号夹钳法、管线内导入探头探测法和开挖样洞法等弥补手段都不能很好地解决存在的问题，效果不甚理想。

介绍磁梯度仪探测法、地震映像探测法、面波探测法等三种新型地下管线探测方法的优缺点，可为今后的工程实践提供借鉴。

关键词：非开挖管线；探测技术；非金属管线探测
引言
现代非开挖地下管线施工法于20世纪70年代出现，由于该技术工艺先进，与传统开槽施工技术相比，非开挖技术可以避免工程对路面的破坏，极大地减轻了对城市交通的影响，使施工造成的环境问题、社会问题和交通问题的影响程度降到最低，因此经济效益显著。

非开挖的技术在经过几十年的改进和完善之后已经趋于成熟，事故发生率理应处于低发水平，但是近几年因非开挖地下管线探测不明或者不全导致的管线破坏事故屡屡发生，南京“7.28”爆炸事故、上海“7.23”吴江路大火等事故均因为施工前地下管线探测不精确，最后引发了无法挽回的巨大损失。

随着城市地下管网的日益复杂，非开挖地下管线探测技术已经落后于地下管线的变化，造成了以下两个问题。

1、地下管线逐步深处铺设，目前的地下管线探测技术无法做到精确定位，探测数据普遍偏小。

现用的物探技术方法一般采用地下金属管线探测仪。

地下金属管线探测仪针对金属管线具有探测速度快、简单直观、操作方便、精确度高的特点，特别是在市南地区郊区作业环境较多，不具备大型设备运行条件的情况下，地下金属管线探测仪具有无可比拟的优势。

地下金属探测仪是一种利用电磁感应原理探测金属管线、电/光缆，以及一些带有金属标志线的非金属管线的仪器。

地下金属管线探测仪由发射机产生电磁波将发送信号传送到地下被探测金属管线上，在地下金属管线表面产生感应电流，感应电流就会沿着金属管线向远处传播，当管线定位仪接收机在地面探测时，就会在地下金属管线正上方的地面接收到电磁波信号，地下管线探测仪通过接收到的信号强弱变化就能判别地下金属管线的位置和走向。

但是由于上海地区潜水层浅，地下金属管线探测仪发射的高频电磁波衰减迅速，探测深度很难达到5m，地下金属管线探测仪在上海地区探测非开挖管线的效果并不理想，数据普遍偏小。

[1]根据2013年上半年的施工物探分析，35%的地下管线深于5米，这些管线很难被精确定位。

2、对于新铺设的非金属地下管线，现用的地下管线探测技术无法识别。

随着新兴技术的发展，各种新型材料由于其价格低廉、不易生锈氧化、强度适宜等特点已逐步取代金属材料，成为地下管线材料的新选择。

目前燃气管、上水管等市政地下管线在市南地区新型非金属材质使用情况已经达到了50% 以上，特别是上水管线已经逐步淘汰金属管材，非金属管线的探测相对于金属管线的探测技术上存在先天不足，施工人员针对非金属管线探测经验不够，在极端情况下可能无法探明非金属管线情况而不得不取消工程或设计变更原定路径。

为了确保非金属管线能够与金属探测仪施放的信号产生电磁感应，防止因无信号返回导致的管线漏测，目前新放的非金属管线往往会在管线上加设金属标志线。

金属探测仪可以通过与金属标志线之间的感应来测明非金属管线的深度，此方法类似于金属管线探测，精确度高，但老旧的非金属管线会漏设金属标志线，因此此方法只适用于新设非金属管线。

针对以上两个问题，施工人员通过技术分析和工作经验总结出了几种辅助方法来弥补现用地下管线探测技术造成的管线遗漏和定位误差，但是这些方法存在缺点和不足
3、对目前的地下管线探测技术无法做到精确定位超过5米地下管线的问题，可采用合理裕量法和信号夹钳法。

1）合理裕量法即对测出的深度放出合理裕量，一般裕量范围在10%-20%之间。

例如，某金属管线已知深度超过5米，地下金属管线探测仪测出的数值为6.2米，则施工人员根据裕量范围放出裕量，估算其深度为7.5米，在导向时按照其深度为7.5米计算导向路径。

合理裕量法是一种不科学的方法，但目前这种土办法是大部分施工队伍现场施工使用的方法。

2）信号夹钳法即施工人员会找到地下管线的两端地面露出部分（上水燃气管道阀门周围，电力电缆通讯管线的桩头周围），通过对两端部分采取信号夹钳法，对两端夹上专用信号夹钳，通过信号夹钳套在金属管线上，使其产生感应电流，观测该电流的磁场，用接收机找出带有特定信号的管线位置。

夹钳法信号强，探测精度高，易分辨相邻管线，但必须有管线出露点，操作较为麻烦，特别是电力电缆探测时必须开具第二种工作票，有专人看护方能实施，程序及时间上不易于操作。

图1 夹钳法示意图
4、对现用的地下管线探测技术无法识别的问题可采用管线内导入探头探测法和开挖样洞法。

1）管线内导入探头探测法即施工人员将信号探头由管线一端导入管道内，由管线另一端导出探头，通过探头的路径变化来呈现管道的走向和深度，此方法通过立体的运动路径变化精确体现了管线地下情况，是最佳的物探方法。

但此方法成本大、时间长、特别是针对燃气管道时必须将探测管道内的气体完全放光才能导入探头，在实际操作中实用性不大。

2）开挖样洞法即施工人员根据管线单位的交底资料，对交底资料上的管线路径进行点对点选择开挖，以此判断管线路径。

开挖样洞法是最直接也最安全的一种方法，但是在实际施工中管线单位往往不能提供精确的管线资料，特别是通过非开挖技术铺设的管线，管线单位无法提供相关资料，无法进行样洞开挖。

由于现用的地下管线探测技术存在种种不足，各种弥补手段由于种种的缺点确保地下管线探测精确，因此必须寻找其他更加精确的探测技术来弥补现用技术的不足。

目前有几种新型地下管线探测技术在进行推广改进，有希望与现用的地下管线探测技术相结合，共同弥补地下管线探测技术的不足。

1、磁梯度仪探测法
磁梯度仪探测法即用磁梯度仪在管线附近的钻孔中进行测量，根据磁梯度随深度的变化曲线判断地下管线的埋深，并根据钻孔位置对管道的水平位置进行确定。

结合钻孔数据和磁梯度数据，对非开挖金属管道进行三维定位。

但是该方法需要事先取得一定的管线资料，根据管线大致位置确定孔位，再进行钻孔测量，且钻孔相对于其他方法成本较高。

2、地震映像探测法
地震映像探测法利用多种波作为有效波来进行探测，采用不同频率检波器、不同偏移距的地震影像对地下水管进行探测。

该方法探测地下管道时，具有对场地要求低、高效等优点；但在处理解释时对技术人员的经验和专业知识要求较高；也只能探测管道的水平位置，无法取得埋深。

3、面波探测法
面波法是利用瑞利面波在非均匀介质传播中的频散特性，以及传播速度与岩土物理力学性质的相关性，作为探测手段的一种浅层地震勘探方法。

但该方法在确定管道水平位置和管径存在一定的局限性。

所以在探测地下污水管、雨水管时，经常结合地震影像法一起使用。

图3为垂直管道采集的地震映像数据，可看到管道位置地震波有明显的绕射现象产生。

图4为垂直管道采集的瑞雷面波记录和频散曲线，在面波记录中管道上方的面波发生明显的绕射现象，在频散曲线中管道所处的深度发生“之”形回折。

[2]
以上方法或成本高、或专业性强、或需要多种方法结合，都存在着各种不利于广泛使用的因素，怎样权衡施工进度、施工效益以及施工安全之间的关系成为了施工人员需要充分考虑的地方。

5、结束语
非开挖施工由于其地下管线不可见、实际施工完全凭借机械仪器及前期物探结果等不可预知因素，一旦施工不慎即会破坏地下管线，造成的损失及社会影响难以挽回，因此必须精确探明地下管线情况确保施工安全。

随着城市化发展的不断深化，未来对非开挖管线探测的准确性要求将越来越高，物探的精度要求也因此将日益突出，目前市南地区地下物探的技术仍然不成熟，需要积极探索新的方法和技术，并加以实际应用，才能更好地满足和服务城市建设管理需求。

参考文献：
[1]黄大明.非开挖工程中综合物探技术的应用（A），2006
[2]杨振涛. 非开挖管线探测方法及其适用性分析（A），2010，2095-1329（2011）02-0067-04。