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浅谈大埋深管线探测技术方法
2015-10-09 18:36:00    浏览次数:
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 作者:柴录泽  郭根会  单位:保定金迪地下管线探测工程有限公司
      1、前言
      随着城市基础设施的不断完善,地下管线的数量日趋庞大,掌握地下管线的详细信息是城市信息化的基础。近年来针对地下管线的信息普查各权属单位均作了大量的工作,然而对于埋深较大的地下管线,其深度与平面位置的探测难度较大,严重影响管线安全运行,给局部施工带来了安全隐患。随着非开挖技术的大力发展,以非开挖敷设的管道数量逐年激增,其埋深一般在3米到20米之间,且长距离无出露点,给管线的精确定位带来了极大困难,一般技术方法无法对其进行探测。另外高压燃气等专业管线本身要求深度敷设,还有道路的回填加高路面等使管线埋深加大,其埋深都超出了管线探测仪的探测范围。针对以上大埋深管线,经过多次方法试验,就以下各探测方法进行详细阐述。
      1.磁法探测
      1.1基本原理
      地下金属管线一般都是钢管、铸铁管、可穿示踪线的砼管或PVC管道,具有较强的电磁性,会受到大地磁场的作用,将在周围产生次生磁场,称为异常场。用磁力仪进行地面磁场的观测,把地表实际观测到的正常场和异常场进行数据处理,通过研究异常场的特性来计算地下管线的平面位置及埋深。
      1.2测线布置
      依据所了解管线的大致走向及埋深,根据实际地形及工作需要,沿管线垂直方向布设测向,测线长度依据管线的埋深,一般为管线埋深的5倍以上。为保障管线探测的连续性,测线间距一般为10米,编号为L0、L10、L20、L30……,测点距离为0.2米,编号为P0、P2、P4、P6……。各测点的坐标可用RTK直接测量。
      1.3数据采集
      用精度为0.01nT的高精度磁力仪进行数据采集,按每条线逐点采集TC,标明线号及点号。高精度磁力仪大多采集数据为地磁总场,由于数据采集时间较短,因此不必要做日变改正。
      1.4数据处理
      a.深度直接测定:对全部数据按点位坐标利用磁法数据处理软件计算,如下图,M为管线的磁化强度(单位:A/m),r为管线中心至地面测点的距离(单位:m),则测点的磁异常可近似为ΔT(单位:nT)公式是:
      ΔT=2M/ r 2
      r 2=h 2+x 2

      由上式可计算得出,ΔT最大时对应r值最小,h为管道的埋深,x为测点到管道正上方地面的距离,则测点在管线的正上方,ΔT/ΔT=0.5时测点到管线正上方的平面距离约等于管线的埋深,依据这一成果可绘制管线磁异常剖面图,并计算出管线的位置与埋深。
      b.切线法计算平面位置及深度
      利用异常曲线上的特征点,并过特征点作曲线的切线,通过切线之间的坐标管线计算管线走向及埋深。该方法操作较为方便,受一次场影响较小,是常用的反演方法。如下图:过异常曲线的顶及两个底部作三条水平切线,再沿曲线两侧做两条斜切线,水平切线与斜切线有四个交点,设四个交点的坐标分别为X1、X2 、X3 、X4则埋深公式为
      H=〔0.5*( X4-X3)+ 0.5*( X2-X1) 〕*0.5
      此计算方法可根据实地情况,有效的避免非目标体的干扰,探测精度较高。
      管线磁法探测磁异常剖面图

 

      2、激电电阻率法探测
      2.1基本原理
      激电电阻率法工作原理与常规电法类似,是以介质的导电性、电化学性质差异为基础,通过向大地供正反向脉冲电流,获得视电阻率和视充电率(视极化率)参数,通过研究这些参数的分布规律从而来确定地下管线的走向和埋深。
      2.2工作方法
      由于管线一般敷设在道路的两侧,地表高压输电线路较多,道路运输车辆活动频繁,因此一般采用抗干扰能力较强的拟地震大功率三极激电测深电法勘探,根据场地的地形、地貌特点,结合现场地质特性,三极激电测深点距2m。
      2.3数据采集
      采用单极-偶极装置进行数据采集:就是供电电极可以在接收电极的两侧,它的特点是中浅部数据密度大,精度较高。
      定各相邻供电点(A1、A2……An)之间距离为(测深点距):2m;MN=2m;无穷远极大于150m;供电周期8秒;供电电流0.5~4安培;供电电压600~3000伏;观测参数为视充电率(毫秒)和视电阻率(欧姆•米)

 

      2.4数据处理
      利用反演软件对所测原始数据进行数据处理后,绘制出每条剖面的视充电率平面等值线图以及视电阻率平面等值线图,结合两者圈定管线平面位置和埋深。

 

      2.5激电电位探测
      为简化电法探测流程,提高工作效率,特利用管线上的感生电流产生电位场,对其进行测定,利用电位分布状态进行管线定位,具体方法如下:
      发射电极置于管线的两侧,两电极之间的距离一般为管线埋深的5-8倍,测线垂直于管线走向分布,测线间距一般为20米,必要时可适当增减,测点间距为2米,每条测线布设10个测点。采集每个测点的电位,绘制电位图,利用切线法可求得管线的平面位置及埋深。

      3、低频管线探测仪
      低频管线探测仪也是常规管线探测仪的一种,低频管线探测仪一般指探测频率在几1赫兹倒计1千赫兹之间,其特点是电磁信号在传播过程中衰减较慢,故探测深度较大,探测距离较远。常用的方法有单端连接和双端连接,由于非开挖管线出漏点较少,因此双端连接要用到长导线。管线探测仪的理论方法较为熟悉,使用方便,为首先方法。
      4、井中磁法探测
      在管线密集且埋深较大时,可使用井中磁法进行探测。可在管线的一侧布置钻孔,将磁力仪的传感器放入钻孔内,观测钻孔内磁异常垂直分量Z的梯度分布状态,绘制成磁异常剖面曲线,计算管线的平面位置和埋深(本次未进行测试)。
 


      5、探测效果总结
      通过多处试验数据分析,探测效果总结如下:

      作者简介:柴录泽,1971年生,从1997年至今,一直从事地下管线探测工作。
      郭根会,1971年生,从1996年至今,一直从事地下管线探测、工程物探工作。

 

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