第一节城市地下管线探测技术一、城市地下管线分类和结构（一）地下管线的分类城市地下管线可分为供水、排水、燃气、热力、电力、电信和工业等管线。

也可以按照系统分为:供水系统，中水系统，排水系统，热力系统，燃气系统，电力电信系统，物料系统。

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。

（二）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。

地下管线包括管线上的建（构）筑物和附属设施，地下管线可抽象为管线点和管线段组成。

管线点可细分为：各种窨井、各种塔杆电缆分支点、上杆、下杆、消防栓、水表、出水口、测压装置、放气点、排污装置、排水器、涨缩器、凝水井、边坡点、变径点等。

连接相邻两管线点的部分称管线段，可组成环状网和树状网的复杂网络，有的管线还具有方向。

（三）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、砖石沟道。

管线材质与地下管线探测的仪器和方法密切相关。

二、城市地下管线探测首先要依据地下管线探测的技术规定确定坐标系统、图幅划分、探测和测量的方法、精度和成果质量检查，进行地下管线图和成果表的编绘等。

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。

（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。

地下管线外业测量是指对工作区已有和新建的地下管线以及相关的地形、地物进行测量，其主要工作包括：管线控制测量、已有管线测量、新建管线的定线与竣工测量、管线图测绘和测量成果的检查验收等。

在地下管线探测的同时应采用GIS技术建立城市地下管线网信息系统，为城市的规划、设计和施工服务，实现城市地下管线网信息科学化、自动化和规范化管理。

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。

（一）地下管线探测方法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。

管线探测仪的工作原理管线探测仪的发射机在地下管线上施加一个交变电流信号，该信号在管线传输中，会在管线周围产生一个交变磁场，将磁场分解为水平和垂直方向的磁场分量，通过矢量分解可知，在管线正上方时水平分量最大，垂直分量最小，而且它们的大小与管线的位置和深度呈一定的比例关系。

用管线探测仪接收机的水平和垂直天线分别测量其水平和垂直分量的大小，就能测出地下管线的位置和定深度。

管线探测仪的工作原理图：管线二次场管线磁场分量曲线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。

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。

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）。

（1）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。

（2）电磁波法（探地雷达法）利用高频电磁波（宽频带短脉冲）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，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，形成雷达图像，通过对雷达波形的分析，可确定出地下管线的位置。

该方法能准确探测金属管线和非金属管线，具有快速、高效、无损及实时等特点。

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。

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，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。

间距很小并行管线探测，并排管道区分，拐点、终点、分支点及变坡点确定，以及上下重叠管线探测等是城市地下管线探测中的难点，需要采用特殊方法和技术解决。

地下管线探测野外采集数据时应尽可能减少噪声，提高信噪比。

在信号处理方面，可将小波变换、遗传算法和神经网络等方法，应用于地下管线探测信号分析，还需要和开井调查、开挖样洞和进行触探结合，与化探结合，综合应用多种探测方法，提高地下管线探测中管线位置确定的精度。

以上方法总结电磁波法（探地雷达）受场地和自然因素影响较大，在含水层一下及非金属小管径（<200mm）管道探测的效果为零。

其他探测方法成本高，人员技术要求高，效果一般，很少使用。

（二）地下管线探测仪器RD4000系列地下管线探测仪：技术和工艺先进，功能、性能优越，应用范围广。

LD 500数字管线仪：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。

探测煤气、电力、电信和给排水等各类地下管线的有效仪器。

LD 500数字管线仪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。

RD8000PDL/PXL地下管线探测仪MALA公司的管线探测雷达Easy Locator（易捷）既可以探测金属管线，也可以探测各种材质的非金属管线，与RD4000结合使用是地下管线探测的有效方法。

RYCOM公司的850/8875/8878/8831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。

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。

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。

（三）地下管线探测的程序和检验程序和检验包括：仪器检验、方法试验、实地调查、仪器探测和质量检验等。

（1）仪器检验管线探测作业前，应对所有准备投入使用的仪器设备按照有关技术指标要求和仪器检验有关规定进行检验。

（2）方法试验选择有代表性的路段进行不同类型的管线和不同的地球物理条件下的方法试验。

试验结果写入是地下管线探测技术设计书。

（3）实地调查根据地下管线现况调绘资料在实地对管线位置、走向和连接关系进行核查，对明显管线点如消防栓、接线箱、窨井等作详细调查、记录和量测，确定需要用仪器探测的管线段。

明显管线点调查一般采用直接开井量测法，并现场填写明显管线点调查表，按管类分别记录调查项目。

应查明每条管线的性质和类型，量测埋深。

按规定的要求设置地面标志，并绘制位置示意图。

（4）仪器探测针对工作区内不同地球物理条件，选用不同的物探方法和仪器进行仪器探测，确定地下管线的水平位置、埋深。

对管线分布复杂、地球物理条件较差和干扰较强的路段应综合采用多种物探方法。

（5）质量检验针对隐蔽管线点执行作业台组自检、作业项目部抽检和探测施工单位验收检查的三级质量检查验收制度。

方法是：仪器重复探测，探测点开挖验证。

仪器重复探测量不少于全测区总点数的5%。

统计计算点位中误差、埋深中误差。

开挖验证是评价地下管线探测工作质量最直接而有效的方法，应遵循“均匀分布、随机抽取”和有代表性的原则。

三、城市地下管线测绘地下管线外业测量是指对工作区已有和新建的地下管线以及相关的地形、地物进行测量，其主要工作包括：管线控制测量已有管线测量新建管线的定线与竣工测量管线图测绘测量成果的检查验收等。