地下管线测量技术
地下管线测量技术
1 前言
地下管线系统是城市最基础的设施，是城市建设中重要的环节，因此，必须加强对地下管线的建设及普查工作。由于地下管线属于隐蔽性工程，因而对地下管线从规划设计、施工，到建成投入运营进行全面、系统、及时和有效的管理，以及获取对其管理的及时、全面、系统、准确的信息，科学地探明地下管线的准确位置，编制成图，建立地下管网信息系统，就成为现代化城市面临的重大管理和技术问题。本文主要论述了地下管线探测技术，介绍了地下管线探测的一般方法。
2 地下管线测量的重要性
由于城市化的加快，地下管线的建设由于一些历史的遗留问题及一些客观的因素的限制，使得城市地下管线的数据不齐全或出现误差，准确性的缺乏在很大程度上会造成一些意外事故的发生，例如在进行地下的施工建设的时候，容易造成挖掘施工的位置不正确，使得造成管线的破坏，给社会造成重大的经济损失。
3 地下管线的探查
地下管线探查是地下管线测量工作中最主要的环节，要保证探查的精度必须注意以下问题：
3.1做好探查方法有效性和探测仪器一致性、稳定性试验
为了保证隐蔽管线点探查的准确性，必须先进行探查方法有效性试验。针对测区内地球物理条件不同的地区及不同种类的已知的管线进行探查方法试验，找到适合本地区各种不同管线的探查方法。找到探测时仪器常用工作频率和功率、最短收发距、最佳收发距及确定深修正系数等参数。在一个测区内的不同地区地球物理条件有时有较大的差异，所以必须在不同地区来进行试验。另外，当使用多台探测仪时，应进行仪器性能一致性试验，检查每台仪器间探查结果是否一致，确定特殊仪器的修正值。当作业时间较长时，还应在施工前、中、后期对仪器稳定性进行检验，当仪器性能有变化时，应分析原因，决定对探查成果进行修正或取舍。
3.2针对不同管线采用最合适的探查方法
针对不同种类的地下管线和管线所处位置的地球物理条件的差异，分别采用不同的探测方法和选用不同的工作频率，将地下管线特征点的位置和埋深探查清楚，在地面标示好的地下管线特征点的位置，现场画好相关管线点连接草图。
对不同管线又分为直连法、夹钳法、感应法、电磁波法、埋深测定法、惯性导航三维定位等。
直连法：适用于有露出点的金属管线探测。直连法有三种连接方式：双端连接、单端连接及远接地单端连接。既将发射机专用输出电缆的一端与被测的金属管线相连接，另一端接地或者接到金属管线的另一端，利用接收机搜索被探测金属管线产生的电磁信号，对管线进行追踪定位。
夹钳法：是利用管线探测仪配备的夹钳（也称耦合环）夹住被测管线，通过耦合环把电磁信号加载到被探测的管线上，以达到对管线的追踪定位目的。
感应法：是利用发射机发射谐变电磁场，使被探测的地下管线产生感应电流而形成电磁场，达到对被探测管线进行搜索、追踪、定位的目的。
电磁波法：既地质雷达剖面扫描法，是利用脉冲雷达系统连续向下发射高频电磁波，并由接收天线连续接收地下介质反射回来的电磁波，再经过专门软件处理，获取地下不同目标雷达波的反射图像，通过对图像的分析解释，直接确定管线位置和埋设深度。
埋深测定：对金属管线而言，管线探测仪的测定的管线埋深是管线中心至地面的垂直距离，实际工作中，无论采用直接法还是感应法，大部分采用此法为主，直读法为辅助。测深法时与接收机天线高度相关的一个拟合值，既接收机在管线正上方时能接收到电磁信号的最大值，在管线两侧分别有一个等值点，这两个等值点间的距离既为目标管线在测定位置处的中心埋深。
惯性导航三维定位：采用航天器的自主导航技术—惯性导航技术，利用组合导航以及基于IMU/里程/运动特征/环境特征的多传感器信息融合和误差在线补偿技术，能够精准可靠地获取城市复杂环境下的地下管线三维信息，是目前最准精度最高的管线探测方法。
根据不同用途的管线采用适合的探测方法
（1）采用电磁场感应法探测金属管线；电磁场感应法通常利用发射机发射电磁场，进而地下管线收到电磁感应产生感应电流形成电磁场，最后只需要通过接收机接收由地下管线形成的电磁场，最终达到追踪，定位地下管线的目的。
（2）采用感应法和夹钳法处理电力电信管线；由于电力、电信管线自身常带有电磁信号，因此，感应法适用的效果比较好。夹钳法中的耦合环可以把电磁信号加载到被测管线上，对管线进行追踪和定位，在电力、电信管线的探测上取得了比较好的效果。
（3）采用直接法处理燃气管线；燃气管线对于安全性能要求比较高，一般情况下可以用磁感应法探测，但是，对于有防爆装置探测仪器，采用直接法的效果更好。
（4）采用惯性导航三维定位法，是采用零偏科技具有自主知识产权的地下管道定位设备-地下管线惯性定位仪，此仪器采用航天器的自主导航技术—惯性导航技术，可以精准可靠地获取城市复杂环境下的地下管线三维信息。这种仪器具有全自主知识产权、厘米级测量精度、全口径测量范围40mm-1500mm，测试方便快捷的优势，解决了传统技术存在的受埋深、地质条件、电磁干扰等因素影响造成测试结果不可靠的问题。为城市地下空间的规划、设计和施工提供安全可靠的数据，同时有效防止国家管道信息的泄漏。
（5）定深方法一般采用特征点法。在准确定出管线中心平面位置后，左右平移接收机，使接收机显示的信号强度为在管线正上方信号强度70%处定点，在没有干扰的情况下，左右两点相对于目标管道的中心点应对称，量取两对称点的间距即为管道中心埋深。由于管线埋设地段地球物理条件的差异，对称点信号强度的选定有时需作一定调整。作业时，应先选定与待定深点地球物理条件接近的已知埋深管线点试测，求得需调整信号强度的幅度，这样再测定其他定位点的埋深就比较接近实际。
（6）拐点、三通点的定位一般采用直线延伸交会法。在管线直线部分连续追踪定出直线走向(直线上至少定出三点)，两直线交会点即拐点或三通点。然后在距拐点2-3米处探查埋深。宜多点探查，取平均值以提高探查精度。
（7）管线种类与材质的确定一般可由管线暴露点调查得出。也可以通过采用不同探查模式和信号衰减快慢来区分。如钢管连通良好，导电性好，信号衰减慢，而铸铁管信号衰减要快一些，给水砼管信号衰减更快。电力电缆当有电流时，本身有很强的电信号，而通信电缆由于埋于管块中平行排列多根电缆，探测时峰值异常变宽。这些差异都为区分不同种类管线提供了佐证。
（8）地下管线外业探查成果的检验，检验可以采用重复探查的办法来进行,也可以适当采用开挖的办法来检验。但前者在干扰较严惩的地段效果不很理想，后者工作量较大，不便大量采用。实践中，我们采用了钢筋触探作为一种检验手段，此法简单、便捷、高效、准确，在干扰较严惩的地段，只要能够采用这种手段，往往十分奏效。
4 结束语
随着城市的飞速发展，地下管线敷设越来越多，地上和地下矛盾越来越突出，地下管线探测任务也越来越多。本人通过几年的实践，认为在地下管线测量中应该注意：
（1）城市地下管线探测是一项涉及多权属单位和多学科、多专业的综合性与技术性很强的系统工程,因此做好前期的资料收集很重要。
（2）要不断提高探测人员的技术水平和责任心，遇到问题大家共同探讨解决。
（3）一些非金属材质的管线普遍应用，给地下管线探测带来了不少的困难，在采用新方法、新技术、新仪器时，要经过试验，使其探测精度能够满足规范要求。
（4）在从事地下管线探测作业时，仪器设备带电作业，一定要安全用电，打开井盖探测时，要进行有害、有毒及可燃气体的浓度测定，进行必要的安全保护，做到安全生产。
