刘帅
（上海继拓土地规划设计勘测有限公司，上海青浦 201700）
摘要：城市小区具有空间有限、人口和建筑物密集、管线种类繁多、权属单位分散、管线多次改造等特点。本文对城市小区复杂地下管线的探测方法进行了相关研究，结合实例，对某小区地下管线的整体探测过程进行了介绍和分析。实例表明：通过电磁感应法、地质雷达法、声学探测法三种探测方法的组合应用，可以解决极为棘手和复杂的城市小区地下管线探测问题。
关键词：城市小区；复杂；地下管线；探测
1引言
随着我国城市现代化建设的快速发展，各城市的地下管网建设越来越多，管网类型的复杂程度也在不断增加。近年来，尽管各城市主干管网的数字化调查随着“地下管廊”的建设已经陆续开展，但作为城市地下管线重要组成部分的单位和居民小区地下管线的相关研究还非常有限。由于小区空间有限、人口和建筑物密集、管线种类繁多、权属单位分散、管线多次改造等特点，这决定了小区地下管线分布复杂交错，走向规律性差，探测难度比较大。如何选用合适的探测方法解决城市小区复杂地下管线的问题是城市管线探测中的重点和难点。
2地下管线探测常用方法
城市小区的地下管线通常分为：带电性管线、金属类管线、混凝土类管线和PVC或PE（Polyethylene）类管线。各类管线能够被探测的前提条件是目标地下管线与周围介质存在物性差异，这样才能将目标地下管线从地下空间各种干扰介质中分辨出来。不同物性差异的地下管线决定了不同的探测方法。导电性管线和金属类管线均为良好的导体线，采用电磁感应法和声学探测法进行探测效果好；混凝土类管线和PVC或PE类管线虽然不具有导电性，且具有极高电阻率，但它们有良好的电性反射面，并且与周围的地下介质有一定的物性差异，所以这类管线适合地质雷达法进行探测。
2.1电磁感应法
电磁感应法作为一种常用、便捷和高效的探测方法，它是城市小区地下管线探测的主要方法，主要探测小区内的金属类和带电类地下管线。根据目标管线和周围地下介质电磁感应特点的不同，可以观测和分析其电磁场的分布规律，从而分辨出目标地下管线。其探测原理是发射机与目标管线连接后，通过给管线施加检测电流，管线周围产生电磁感应线圈，运动的磁场通过线圈产生感应电流。最终接收机收到感应电流，并以电流的大小、信号的强弱和指针的方向来确定目标管线的位置。
2.2地质雷达法
地质雷达法是对地下空间发射高频电磁波，从而在雷达图像中分辨出地下目标体的一种无损高效探测技术。地质雷达能够探测出地下目标体的前提是该目标体与周围介质存在较大的电磁差异。根据电磁波在有耗地下介质中的传播特点，地质雷达的发射天线以宽频带短脉冲的形式向地下介质发射高频电磁波，当遇到不均匀的界面时会有部分电磁波发生反射，其相对介电常数决定其反射系数，通过地质雷达的接收天线接收反射信号，并对其反射信号进行处理和图像解译，从而识别出地下目标管线。但是地质雷达法也有其局限性，地质雷达法是垂直于已知管线进行多次探测，但它不是对已知管线进行连续探测，每次探测只能确定已知管线上的一点。若确定某条管线的分布，必须垂直管线布置多条测线，测线越密集，探测结果越准确，但过多的测线布置降低了整个探测项目的进度和效率。所以地质雷达法要和电磁感应法配合使用，优先使用电磁感应法，对于电磁感应法不能解决的难题，再用地质雷达法解决。同时地质雷达法也可以验证电磁感应的探测结果，从而提高探测效率。
2.3声学探测法
声波是指质点或物体在弹性媒质中振动，产生机械波并向四周传播。声波以横波和纵波两种形态在地下管线中传播，并且纵波的传播速度大于横波。声波在地下管线中的传播速度受管线材质和探测环境影响。一般地声波的传播速度在钢管、铸铁管、混凝土管、PE管和PVC管中依次递减。此外，声波在地下管线中传播能量随着传播距离的增加而衰减，尤其在塑料管材中声音信号的衰减更快。
影响声波能量衰减的因素有扩散、吸收和散射等，声学探测地下管线的原理就是在用金属锤敲击管线，使管线发出的声波在管线中震动并传播，在另一条管线上用听诊器去探听管线中的声音，从而确定管线之间的连通性。这种方法适用于从多根并排热力管线中寻找出目标管线。由于声音信号在塑料材质的管线中衰减很快，所以这种方法适合金属管线探测，比如铸铁材质的热力管线和给水管线。
3实例分析
3.1探测区概况
测区位于青浦城东某小区内，该测区建设年代久远，曾多次改建给水管线，造成给水管线复杂交错。由于给水管线之间互通，每逢夏季用水高峰期，供水不足，居民用水紧张，所以解决给水管线之间的连通，明确管线的分布和每个给水阀门控制给水管线的供应区域成为当务之急。
3.2探测过程和分析
（1）首先使用金属管线探测仪，采用直接法分别对市政给水井管线进行探测。由于在市政人行道和家属院南门之间有监控和路灯等信号的干扰，所以需要对金属探测仪的探测结果进行验证。验证的方法是用声学探测法，最后验证结果和金属管线探测仪探测结果相一致，并确定出市政给水井管线的位置。
（2）为了确定东西两路给水管线之间是否存在连通，用直接法分别对给水井进行探测，着重探测东西给水管线路段之间是否有连通管线。然后采用声学探测法，即分别敲击给水井中的管线，在给水井中探听，两次探测都没有听到声音。进而推理出，东西给水管线之间可能由塑料管线相连，致使无法达到探测目的，因此采用对非金属管线能取得较好探测效果的地质雷达进行探测。
（3）经过250MHz和450MHz天线频率的地质雷达对四条测线的探测，最终确定了东西给水连通管线的位置。本次探测确定了东西给水管线的分布、每个给水阀门控制的区域以及东西给水连通管线的位置。通过开关阀门和实地开挖验证了本次探测结果的准确性。
3.3应用总结
针对案例小区内多种材质的复杂管线组合，初步建立了实用的技术流程，取得了较好的探测效果。通过获取小区内地下管线的平面位置、走向、埋深（或高程）、规格、性质、材质等基本信息的历史资料，然后采用电磁感应法和声学探测法相结合的方法，首先对金属类管线进行探测，确定管线的连通和位置，再用声学法检验探测结果。当电磁感应法和声学法探测效果都不理想的情况下，采用地质雷达探测地下管线，可以取得最佳的效果。最后可以需要开关阀门和实地开挖进行有效性对比验证。案例表明，通过三种方法相互配合，相互验证，综合运用，可以解决小区某些极为棘手和复杂的管线问题。
4结束语
本文围绕城市小区复杂地下管线探测进行了研究，介绍了电磁感应法、地质雷达法、声学探测法三种探测方法的组合应用方法，结合工程实例，针对案例中小区内多种材质的复杂管线组合，初步建立了实用的技术流程，取得了良好的应用效果，通过应用，总结如下：
（1）用声学探测法进行探测时，采用听诊器探听管线之间的连通性，此方法实用性很高，但对其研究内容较少，需要进一步加以分析。
（2）本文采用电磁感应法、地质雷达法和声学探测法对小区复杂地下管线进行研究，接下来还应继续对适合小区管线的其他探测方法进行研究，对多种方法进行综合分析，是城市小区复杂管线探测取得更好的探测效果。
总之，选择适合城市小区复杂管线的探测方法组合非常必要，为了使城市小区管线探测满足规范标准，甚至达到更高的探测精度，我们应该对管线探测方法继续进行更深层次的研究。
参考文献：
[1]高军.地下管线探测在国民经济发展中的作用[J].辽宁经济,2010(9): 94-94.
[2]周志军,谢征海,滕德贵.浅谈城市小区地下管线普查的几个注意事项[C].数字测绘与GIS技术应用研讨交流会,北京,2008:466-470.
[3]濮更生.住宅区地下管线测量的方法与质量管理[J].建筑界,2013(11): 60-61.