班展望
镇江市勘察测绘研究院212000
摘要：随着城市进程的不断加快，特别是上海这样国际化大都市，各种工程建设不断开展，如道路改扩建、架空线入地工程、基础工程建设等。在施工过程中，经常会发生地下管线被挖断或损坏的事故，给国民经济和人民安全带来重大损失。由于地下管线资料不全，所以在进行城市工程建设中，需对各种地下管线进行精准探测，以保障后期施工安全。
关键词:地质雷达;定位运算;位置探测;污染探测
Abstract: With the continuous acceleration of the urban process, especially in Shanghai, an international metropolis, all kinds of engineering construction continue to carry out, such as road reconstruction and expansion, overhead line into the ground engineering, basic engineering construction, etc. In the process of construction, underground pipelines are often cut off or damaged, which brings great losses to the national economy and people's safety. Due to the incompleteness of underground pipeline data, it is necessary to accurately detect various underground pipelines in urban engineering construction to ensure the safety of later construction.
Key words: geological radar; Location operation; Position detection; Pollution detection
引言
城市内部排污管线处理降低了污染物对大气及环境的污染。排污管受到污染物与土壤的共同作用，极易造成管线老化及损坏。一旦排污管线被腐蚀或破坏，污染物就会渗透到土壤中，对土地中的农作物与生物影响较大且短期内不易恢复，这严重的影响了农作物的产量与质量。传统的管道损坏位置采用现场取样的方式，通过对土壤样本的化验分析得出管道破损位置。但该方法复杂，容易造成检测精度差的问题，因而设计一种新型的探测方法提升管道损坏位置的探测精度。采用地质雷达实现对管线的高精度探测。通过高频电磁波技术控制电子设备，结合管线探测仪等设备完成对管线损伤位置的探测，由此提升位置探测精度，降低管线研究时间，提升破损管道的维护效率。
1地质雷达探测概述
探地雷达（GRP）法是利用超高频电磁波探查地下介质分布的一种地球物理方法，可以探查地下金属和非金属目标，能分辨地下10-1埋深尺度的介质分布。它在进行探测各类地下管线中具有快速、连续、非接触、分辨率高等特点，在工程物探中的应用越来越广。目前在探测地下金属管线最常用的方法是频率域电磁法，仪器为管线探测仪，但是随着技术的不断进步，在进行地下管线施工过程中越来越多的采用了如PVC和PE等非金属材质的管道，这些管线是管线探测仪无法探测到的。探地雷达在探测各种地下管线，特别是非金属管线具有非常明显的优势。本文结合探地雷达工作原理以及工程实例来进一步研究剖析探地雷达在探测地下管线中的应用。
2探测要点
由于探测面不平整会造成多次反射波，影响雷达探测结果，所以要在掌子面相对平整的部位布设测线；在探测之前，要掌握探测区域内的地质情况，为探测数据处理和反射波解释提供依据，如掌握掌子面围岩性质、岩体结构、节理发育、破碎程度、填充物形态等基本地质情况以及地下水分布情况；在爆破出渣和排除危岩之后进行探测，在探测过程中不能将大型机械设备停放在掌子面前方，避免雷达信号受到干扰；探测中可采用点测法与连续剖面扫描法，一条测线往返两次进行探测，其中点测法要求测点间距控制在10cm，连续剖面扫描法在移动天线时要保证匀速运动；在雷达探测过程中不允许进行扰动性作业，如开挖作业、钻洞作业等，同时还要停止运行周边大型机械设备，避免对雷达信号产生振动干扰，降低反射波回弹的准确性；在探测过程中若发现掌子面流水，则要对天线接头采取必要的保护措施，避免渗水对探测结果产生影响。
3地下排污管线损伤位置探测方法设计
3.1排污管线空间结构图层划分
为提高排污管线损伤位置的探测精度，在获取排污管线的损伤位置前，对排污管线的图层进行划分，将划分后的排污管线图层信息采用数据表的形式存储，作为损伤位置获取的基础信息。已知在排污管线中具有多种特征点，例如:管线的分支点、转折点、多通点、弯头等，这些特征点均为污染管线中极易发生破损的位置。因而，在图层划分中采用空间图层的结构体现。排污管道采用GDB文件的形式存储至地质雷达控制计算机中，采用中国“两点一线”的数据形式存储，由管线段的起点与重点控制管线的总体信息。采用上述设定的完成管线网络模型的设计，设定管线数据库，在数据库内将管线的信息表分为两类，分别为管线点与管线线。管线点数据采用＊＊xd命名，管线线采用＊＊xx命名，在确定数据库各数据名称与字段后，对探测的网线完成信息采集，以此作为管线损坏位置的信息基础。
3.2仪器参数选择
探测工作测量参数可根据现场环境试验进行选择，一般可初选工作频率为200MHz，测量时间范围0～250ns，每秒扫描32~1024次，每次采样512个。增益参数则以最大限度地补偿介质吸收和抑制杂波为原则，由现场试验确定。采用垂直和水平2种滤波，通频带尽可能采用宽频，以避免原始数据失真。本工程运用探地雷达在对PE燃气管进行探测的同时，并对其他已探测出的管线进行验证分析。根据现场试验采用如下技术参数：采样点数1024，采样频率16GHz，采样间隔1cm，采样时窗为64.00ns，累加次数16次，使用测轮触发。
4仿真实验分析
4.1实验环境
为保证此次实验结果的有效性，对实验的环境进行设计。基于文中方法需要地质雷达辅助完成，因而在实验设计的选用与组建中选择原有方法与地质雷达可兼容的仪器设备，具体设定设备参数见表1。
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选用上述设备，完成实验环境的组建工作中。此次实验中选用高精度地质雷达。在此次实验中，将实验目标设定为管线损伤位置定位精度，通过对比方法与文章设计方法的定位误差值来体现。
4.2实验方法
直接法:获知了部分大沟段的宽约8．8m，深度约2．6m。观察法:有效区分大沟水系与其他水系的不同，分析出在大沟西侧存在一条DN500的独立污水管网。辨音法:此区域存在盲区约500m，无明显点。通过辨音法，有效地确定了盲区起终点平面位置。询查法:经过探测人员坚持不懈的走访，很多已退休的排水管网养护人员和老一辈的居民提供了宝贵的线索，帮助我们确定了大沟的大致走向，为下一步的精准探测奠定了良好的基础。
4.3实验结果
使用上式实验设定，完成原有方法与文章方法对于管线中损伤位置的探测过程，将两种方法的探测结果精度通过误差的形式体现，具体图像见图2
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图2实验结果对比
4.4排水管网探测遵从综合管网探测的普遍规律:在单一方法失效的情况下，可以多方法综合运用，提高普查准确率。排水管线由于大部分管道为非金属材质，更需要我们探测人员综合分析，综合判断。本文提出的综合探测方法可以归纳为“手量、目测、耳听、口问，探测”十字方法，操作适当，切实可行。同时，我们展望未来，希望排水管网施工部门对排水管网的铺设更加规范，希望仪器生产厂家增强创新，以排水管网与周围介质的差异为突破口，生产出更有效的物探设备，从而更高效地完成排水管网探测任务。
结束语
非金属管道探测一直是工程物探中的一大难题，本文运用探地雷达在方法和参数的选择上进行了有效验证，同时对常规管线探测仪探测出来的其他管线进行了验证分析，充分证明了探地雷达在探测地下管线中的优势，特别是对于非金属管道。通过图像分析和解释，虽看到了不同类型管线反射波形的异同，但探地雷达不能探测出所有的管线，如管径较小的信息类管线，需与其他探测手段和方法综合起来使用，才能有效探测管线，且能满足实际工程的需要。
参考文献
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