地下非金屬管線的探測方法介紹

地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，也是城市賴以生存和發(fā)展的生命線．隨著科學技術的發(fā)展，城市地下管線的材質也在不斷發(fā)生著變化，過去大量使用金屬管線，而現(xiàn)在給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)、油氣等各種管網中，塑料、陶瓷、混凝土等非金屬管線的應用日益普及．由于這些非金屬管線具有抗污染性強、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設和維修等優(yōu)點，目前已經越來越多的用來代替金屬管線．地下金屬管線的探測技術已趨于成熟，但目前非金屬管線的探測仍是一個技術難題，因為非金屬管線不導電也不導磁，基本絕緣，常用的金屬管線探測器無法對其探測，這對于確定地下非金屬管線的位置和埋深，避免施工開挖造成破壞，以及管理和維護管網安全等帶來了很大困難．如何快速、準確、方便地探查非金屬管線，成為亟待解決的問題．

地下非金屬管線的探測方法

  探地雷達

    探地雷達，又名地質雷達，是利用超高頻電磁波探測地下介質分布的一種物探儀器．它通過發(fā)射高頻電磁脈沖波，利用地下介質與管線存在明顯的物性差異（主要是電導率和介電常數(shù)差異），脈沖在界面上產生反射和繞射回波，根據(jù)接收回波的傳送時間、幅度與波形資料來判斷管線的深度、位置和估算管線直徑．探地雷達探測非金屬管線具有快速、、非破壞性等特點，是目前PVC、PE、混凝土等非金屬管線探測的工具．但是它也有局限性，它的探測深度與分辨率是相互制約的，頻率越高，探測深度越淺，分辨率越高；反之頻率越低，探測深度越深，分辨率也相應下降．它的探測效果與地質條件也密切相關，當管線周圍介質對電磁波的耗散性弱并且管線的電磁特性與其環(huán)境相比反差大時，探測效果好而且數(shù)據(jù)處理相對簡單，反之則表現(xiàn)不出較好的性能，甚至*不適用．另外探地雷達回波信號包含各種雜波噪聲，對回波信號進行濾波去噪，有助于提高探測精度，在雷達回波信號處理時可以應用神經網絡、復信號分析技術、小波變換等方法來壓制噪聲，提高圖像質量．

  非金屬管線探測儀

    非金屬管線探測儀主要由震蕩器（發(fā)射機）、震動器、接收機、探頭、放大器、耳機等部分組成，一般適用于內部流體為液態(tài)，帶壓力的非金屬管道．其工作原理（如圖1）是聲波原理，利用聲音在管道及其內部液體的傳播特性來探測管道位置．基本使用方法是：震蕩器（發(fā)射機）發(fā)出一定頻率的聲波信號，該信號通過與管線相連接的震動器傳輸?shù)焦芫€上，并沿埋于地下的管線向遠端傳遞，同時該聲波信號也能傳送至地面．探頭在地面上捕捉該聲波信號并通過接收機將信號放大后輸出到顯示儀表和耳機，從而確定地下管線的位置．
    由于震蕩器的發(fā)射機要與管線直接相連，所以非金屬管線探測儀使用場所必須有管道設施的暴露點，像供水、排水、燃氣管線，震蕩器可以與水表、消防栓、閥門等管件聯(lián)接．非金屬管線探測儀只能對管道進行平面定位，不能測定埋深；由于聲波的衰減特性，儀器zui適用于小口徑管道的探測；另外對于埋設太深的管道探測難度較大．

  標識法

    記標標識法．記標是一種管線標識設備，由記標和記標探知器兩部分組成，其工作原理（如圖2）是：記標探知器向地下發(fā)射特定頻率的電磁波信號，當接近預先埋置于地下管線上方的記標時，記標會在電磁波激發(fā)下產生同頻二次磁場，記標探知器發(fā)現(xiàn)并接收到該磁場，從而確定了記標的位置．在鋪設地下管線的同時，將記標埋設于管線的關鍵部位，如彎頭、接頭、分支點、維修點以及今后需要查找的部件等部位的上方，在日后查找管線時使用記標探知器查找到記標，即確定了管線的埋設位置．
    記標的使用壽命很長，不會因埋設時間久而發(fā)生銹蝕或物理特性發(fā)生改變；記標的埋設非常簡單，既可隨新管線埋放，也可以在已鋪設的管線需設置標記處將記標埋人地下；使用記標探知器查找地下管線不易受外界環(huán)境的干擾，可在埋設繁雜、擁擠的管線中識別出目標管線，同時可根據(jù)記標的不同頻率辨明管線的種類及屬性．
示蹤線標識法．探測地下非金屬管線之所以是一項世界難題，主要原因是非金屬管線不導電也不導磁，基本絕緣，無法用金屬管線探測器探查．示蹤線實際上是在非金屬管線鋪設施工時，與其同時完成鋪設的一種特制導線．非金屬管線附設示蹤線后，會使日后的探查工作更加容易，無論是用主動源法還是被動源法，都可以通過金屬管線探測器探測示蹤線產生的電磁場中心位置來確定示蹤線的空間位置，從而達到確定埋在地下非金屬管線位置的目的．
示蹤線不僅要有導電性能，還要有一定的抗拉強度和耐久性．目前示蹤線的線芯一般采用單股或多股銅芯線，外面包裹著塑料絕緣層，絕緣層也可以用導電橡膠代替，這樣即使線心折斷也不會影響探測．示蹤線埋設時應緊貼非金屬管線呈直線狀，并位于管線的正上面為好；為了使探測示蹤線時信號強，施工時示蹤線末端應盡量減小接地電阻；探測時采用直接向示蹤線施加信號法，這樣干擾少、信號強，探測效果比較理想．

 其它探測方法

對于有出入口的非金屬管道可以采用示蹤電磁法，其原理是將能發(fā)射電磁信號的示蹤探頭或導線送入非金屬管道內，用接收機接收探頭或導線發(fā)出的電磁信號，從而確定地下管道的位置．對于電力電信（塑料包層）管線及鋼筋混凝土管道可采用電磁感應法．對于熱力管道可采用紅外輻射法．

   當前我國在管線建設中正日益普及非金屬管材，鑒于非金屬管線探測的局限性，今后，一方面應建立和完善地下管線鋪設的法規(guī)、標準，嚴格各類管線的規(guī)劃審批程序，加強施工、竣工管理，在管線驗收標準中加入方便日后管線探查的內容；另一方面對已鋪設的管線可以采用多種探測設備、多種探測方法相結合的方式；此外，注重研究更好的探測方法和研制更的探測儀器．對于當前普遍使用的探地雷達，應主要發(fā)展抗*力強、采集數(shù)據(jù)質量高、輕便、處理速度快、分辨率高、操作便捷又比較經濟的探地雷達系統(tǒng)，它們也將是商用探地雷達發(fā)展的主流．
  地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，也是城市賴以生存和發(fā)展的生命線．隨著科學技術的發(fā)展，城市地下管線的材質也在不斷發(fā)生著變化，過去大量使用金屬管線，而現(xiàn)在給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)、油氣等各種管網中，塑料、陶瓷、混凝土等非金屬管線的應用日益普及．由于這些非金屬管線具有抗污染性強、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設和維修等優(yōu)點，目前已經越來越多的用來代替金屬管線．地下金屬管線的探測技術已趨于成熟，但目前非金屬管線的探測仍是一個技術難題，因為非金屬管線不導電也不導磁，基本絕緣，常用的金屬管線探測器無法對其探測，這對于確定地下非金屬管線的位置和埋深，避免施工開挖造成破壞，以及管理和維護管網安全等帶來了很大困難．如何快速、準確、方便地探查非金屬管線，成為亟待解決的問題．

地下非金屬管線的探測方法

  探地雷達

    探地雷達，又名地質雷達，是利用超高頻電磁波探測地下介質分布的一種物探儀器．它通過發(fā)射高頻電磁脈沖波，利用地下介質與管線存在明顯的物性差異（主要是電導率和介電常數(shù)差異），脈沖在界面上產生反射和繞射回波，根據(jù)接收回波的傳送時間、幅度與波形資料來判斷管線的深度、位置和估算管線直徑．探地雷達探測非金屬管線具有快速、、非破壞性等特點，是目前PVC、PE、混凝土等非金屬管線探測的工具．但是它也有局限性，它的探測深度與分辨率是相互制約的，頻率越高，探測深度越淺，分辨率越高；反之頻率越低，探測深度越深，分辨率也相應下降．它的探測效果與地質條件也密切相關，當管線周圍介質對電磁波的耗散性弱并且管線的電磁特性與其環(huán)境相比反差大時，探測效果好而且數(shù)據(jù)處理相對簡單，反之則表現(xiàn)不出較好的性能，甚至*不適用．另外探地雷達回波信號包含各種雜波噪聲，對回波信號進行濾波去噪，有助于提高探測精度，在雷達回波信號處理時可以應用神經網絡、復信號分析技術、小波變換等方法來壓制噪聲，提高圖像質量．

  非金屬管線探測儀

    非金屬管線探測儀主要由震蕩器（發(fā)射機）、震動器、接收機、探頭、放大器、耳機等部分組成，一般適用于內部流體為液態(tài)，帶壓力的非金屬管道．其工作原理（如圖1）是聲波原理，利用聲音在管道及其內部液體的傳播特性來探測管道位置．基本使用方法是：震蕩器（發(fā)射機）發(fā)出一定頻率的聲波信號，該信號通過與管線相連接的震動器傳輸?shù)焦芫€上，并沿埋于地下的管線向遠端傳遞，同時該聲波信號也能傳送至地面．探頭在地面上捕捉該聲波信號并通過接收機將信號放大后輸出到顯示儀表和耳機，從而確定地下管線的位置．
    由于震蕩器的發(fā)射機要與管線直接相連，所以非金屬管線探測儀使用場所必須有管道設施的暴露點，像供水、排水、燃氣管線，震蕩器可以與水表、消防栓、閥門等管件聯(lián)接．非金屬管線探測儀只能對管道進行平面定位，不能測定埋深；由于聲波的衰減特性，儀器zui適用于小口徑管道的探測；另外對于埋設太深的管道探測難度較大．

  標識法

    記標標識法．記標是一種管線標識設備，由記標和記標探知器兩部分組成，其工作原理（如圖2）是：記標探知器向地下發(fā)射特定頻率的電磁波信號，當接近預先埋置于地下管線上方的記標時，記標會在電磁波激發(fā)下產生同頻二次磁場，記標探知器發(fā)現(xiàn)并接收到該磁場，從而確定了記標的位置．在鋪設地下管線的同時，將記標埋設于管線的關鍵部位，如彎頭、接頭、分支點、維修點以及今后需要查找的部件等部位的上方，在日后查找管線時使用記標探知器查找到記標，即確定了管線的埋設位置．
    記標的使用壽命很長，不會因埋設時間久而發(fā)生銹蝕或物理特性發(fā)生改變；記標的埋設非常簡單，既可隨新管線埋放，也可以在已鋪設的管線需設置標記處將記標埋人地下；使用記標探知器查找地下管線不易受外界環(huán)境的干擾，可在埋設繁雜、擁擠的管線中識別出目標管線，同時可根據(jù)記標的不同頻率辨明管線的種類及屬性．
示蹤線標識法．探測地下非金屬管線之所以是一項世界難題，主要原因是非金屬管線不導電也不導磁，基本絕緣，無法用金屬管線探測器探查．示蹤線實際上是在非金屬管線鋪設施工時，與其同時完成鋪設的一種特制導線．非金屬管線附設示蹤線后，會使日后的探查工作更加容易，無論是用主動源法還是被動源法，都可以通過金屬管線探測器探測示蹤線產生的電磁場中心位置來確定示蹤線的空間位置，從而達到確定埋在地下非金屬管線位置的目的．
示蹤線不僅要有導電性能，還要有一定的抗拉強度和耐久性．目前示蹤線的線芯一般采用單股或多股銅芯線，外面包裹著塑料絕緣層，絕緣層也可以用導電橡膠代替，這樣即使線心折斷也不會影響探測．示蹤線埋設時應緊貼非金屬管線呈直線狀，并位于管線的正上面為好；為了使探測示蹤線時信號強，施工時示蹤線末端應盡量減小接地電阻；探測時采用直接向示蹤線施加信號法，這樣干擾少、信號強，探測效果比較理想．

 其它探測方法

對于有出入口的非金屬管道可以采用示蹤電磁法，其原理是將能發(fā)射電磁信號的示蹤探頭或導線送入非金屬管道內，用接收機接收探頭或導線發(fā)出的電磁信號，從而確定地下管道的位置．對于電力電信（塑料包層）管線及鋼筋混凝土管道可采用電磁感應法．對于熱力管道可采用紅外輻射法．

   當前我國在管線建設中正日益普及非金屬管材，鑒于非金屬管線探測的局限性，今后，一方面應建立和完善地下管線鋪設的法規(guī)、標準，嚴格各類管線的規(guī)劃審批程序，加強施工、竣工管理，在管線驗收標準中加入方便日后管線探查的內容；另一方面對已鋪設的管線可以采用多種探測設備、多種探測方法相結合的方式；此外，注重研究更好的探測方法和研制更的探測儀器．對于當前普遍使用的探地雷達，應主要發(fā)展抗*力強、采集數(shù)據(jù)質量高、輕便、處理速度快、分辨率高、操作便捷又比較經濟的探地雷達系統(tǒng)，它們也將是商用探地雷達發(fā)展的主流．
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