地下非金屬管線的探測方法介紹

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市地下管線的材質(zhì)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?xì)?、熱力、工業(yè)、油氣等各種管網(wǎng)中，塑料、陶瓷、混凝土等非金屬管線的應(yīng)用日益普及．由于這些非金屬管線具有抗污染性強(qiáng)、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設(shè)和維修等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)越來越多的用來代替金屬管線．地下金屬管線的探測技術(shù)已趨于成熟，但目前非金屬管線的探測仍是一個技術(shù)難題，因?yàn)榉墙饘俟芫€不導(dǎo)電也不導(dǎo)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(hù)管網(wǎng)安全等帶來了很大困難．如何快速、準(zhǔn)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(dá)

    探地雷達(dá)，又名地質(zhì)雷達(dá)，是利用超高頻電磁波探測地下介質(zhì)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(zhì)與管線存在明顯的物性差異（主要是電導(dǎo)率和介電常數(shù)差異），脈沖在界面上產(chǎn)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(dá)探測非金屬管線具有快速、、非破壞性等特點(diǎn)，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(yīng)下降．它的探測效果與地質(zhì)條件也密切相關(guān)，當(dāng)管線周圍介質(zhì)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(dá)回波信號包含各種雜波噪聲，對回波信號進(jìn)行濾波去噪，有助于提高探測精度，在雷達(dá)回波信號處理時可以應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、復(fù)信號分析技術(shù)、小波變換等方法來壓制噪聲，提高圖像質(zhì)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(jī)）、震動器、接收機(jī)、探頭、放大器、耳機(jī)等部分組成，一般適用于內(nèi)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(nèi)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(jī)）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(yuǎn)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(jī)將信號放大后輸出到顯示儀表和耳機(jī)，從而確定地下管線的位置．
    由于震蕩器的發(fā)射機(jī)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(shè)施的暴露點(diǎn)，像供水、排水、燃?xì)夤芫€，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(jìn)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(shè)太深的管道探測難度較大．

  標(biāo)識法

    記標(biāo)標(biāo)識法．記標(biāo)是一種管線標(biāo)識設(shè)備，由記標(biāo)和記標(biāo)探知器兩部分組成，其工作原理（如圖2）是：記標(biāo)探知器向地下發(fā)射特定頻率的電磁波信號，當(dāng)接近預(yù)先埋置于地下管線上方的記標(biāo)時，記標(biāo)會在電磁波激發(fā)下產(chǎn)生同頻二次磁場，記標(biāo)探知器發(fā)現(xiàn)并接收到該磁場，從而確定了記標(biāo)的位置．在鋪設(shè)地下管線的同時，將記標(biāo)埋設(shè)于管線的關(guān)鍵部位，如彎頭、接頭、分支點(diǎn)、維修點(diǎn)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(biāo)探知器查找到記標(biāo)，即確定了管線的埋設(shè)位置．
    記標(biāo)的使用壽命很長，不會因埋設(shè)時間久而發(fā)生銹蝕或物理特性發(fā)生改變；記標(biāo)的埋設(shè)非常簡單，既可隨新管線埋放，也可以在已鋪設(shè)的管線需設(shè)置標(biāo)記處將記標(biāo)埋人地下；使用記標(biāo)探知器查找地下管線不易受外界環(huán)境的干擾，可在埋設(shè)繁雜、擁擠的管線中識別出目標(biāo)管線，同時可根據(jù)記標(biāo)的不同頻率辨明管線的種類及屬性．
示蹤線標(biāo)識法．探測地下非金屬管線之所以是一項(xiàng)世界難題，主要原因是非金屬管線不導(dǎo)電也不導(dǎo)磁，基本絕緣，無法用金屬管線探測器探查．示蹤線實(shí)際上是在非金屬管線鋪設(shè)施工時，與其同時完成鋪設(shè)的一種特制導(dǎo)線．非金屬管線附設(shè)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(chǎn)生的電磁場中心位置來確定示蹤線的空間位置，從而達(dá)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(dǎo)電性能，還要有一定的抗拉強(qiáng)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(dǎo)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(shè)時應(yīng)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(qiáng)，施工時示蹤線末端應(yīng)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(qiáng)，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?qū)Ь€送入非金屬管道內(nèi)，用接收機(jī)接收探頭或?qū)Ь€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(yīng)法．對于熱力管道可采用紅外輻射法．

   當(dāng)前我國在管線建設(shè)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(yīng)建立和完善地下管線鋪設(shè)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格各類管線的規(guī)劃審批程序，加強(qiáng)施工、竣工管理，在管線驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中加入方便日后管線探查的內(nèi)容；另一方面對已鋪設(shè)的管線可以采用多種探測設(shè)備、多種探測方法相結(jié)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(dāng)前普遍使用的探地雷達(dá)，應(yīng)主要發(fā)展抗*力強(qiáng)、采集數(shù)據(jù)質(zhì)量高、輕便、處理速度快、分辨率高、操作便捷又比較經(jīng)濟(jì)的探地雷達(dá)系統(tǒng)，它們也將是商用探地雷達(dá)發(fā)展的主流．
  地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市地下管線的材質(zhì)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?xì)狻崃?、工業(yè)、油氣等各種管網(wǎng)中，塑料、陶瓷、混凝土等非金屬管線的應(yīng)用日益普及．由于這些非金屬管線具有抗污染性強(qiáng)、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設(shè)和維修等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)越來越多的用來代替金屬管線．地下金屬管線的探測技術(shù)已趨于成熟，但目前非金屬管線的探測仍是一個技術(shù)難題，因?yàn)榉墙饘俟芫€不導(dǎo)電也不導(dǎo)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(hù)管網(wǎng)安全等帶來了很大困難．如何快速、準(zhǔn)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(dá)

    探地雷達(dá)，又名地質(zhì)雷達(dá)，是利用超高頻電磁波探測地下介質(zhì)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(zhì)與管線存在明顯的物性差異（主要是電導(dǎo)率和介電常數(shù)差異），脈沖在界面上產(chǎn)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(dá)探測非金屬管線具有快速、、非破壞性等特點(diǎn)，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(yīng)下降．它的探測效果與地質(zhì)條件也密切相關(guān)，當(dāng)管線周圍介質(zhì)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(dá)回波信號包含各種雜波噪聲，對回波信號進(jìn)行濾波去噪，有助于提高探測精度，在雷達(dá)回波信號處理時可以應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、復(fù)信號分析技術(shù)、小波變換等方法來壓制噪聲，提高圖像質(zhì)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(jī)）、震動器、接收機(jī)、探頭、放大器、耳機(jī)等部分組成，一般適用于內(nèi)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(nèi)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(jī)）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(yuǎn)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(jī)將信號放大后輸出到顯示儀表和耳機(jī)，從而確定地下管線的位置．
    由于震蕩器的發(fā)射機(jī)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(shè)施的暴露點(diǎn)，像供水、排水、燃?xì)夤芫€，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(jìn)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(shè)太深的管道探測難度較大．

  標(biāo)識法

    記標(biāo)標(biāo)識法．記標(biāo)是一種管線標(biāo)識設(shè)備，由記標(biāo)和記標(biāo)探知器兩部分組成，其工作原理（如圖2）是：記標(biāo)探知器向地下發(fā)射特定頻率的電磁波信號，當(dāng)接近預(yù)先埋置于地下管線上方的記標(biāo)時，記標(biāo)會在電磁波激發(fā)下產(chǎn)生同頻二次磁場，記標(biāo)探知器發(fā)現(xiàn)并接收到該磁場，從而確定了記標(biāo)的位置．在鋪設(shè)地下管線的同時，將記標(biāo)埋設(shè)于管線的關(guān)鍵部位，如彎頭、接頭、分支點(diǎn)、維修點(diǎn)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(biāo)探知器查找到記標(biāo)，即確定了管線的埋設(shè)位置．
    記標(biāo)的使用壽命很長，不會因埋設(shè)時間久而發(fā)生銹蝕或物理特性發(fā)生改變；記標(biāo)的埋設(shè)非常簡單，既可隨新管線埋放，也可以在已鋪設(shè)的管線需設(shè)置標(biāo)記處將記標(biāo)埋人地下；使用記標(biāo)探知器查找地下管線不易受外界環(huán)境的干擾，可在埋設(shè)繁雜、擁擠的管線中識別出目標(biāo)管線，同時可根據(jù)記標(biāo)的不同頻率辨明管線的種類及屬性．
示蹤線標(biāo)識法．探測地下非金屬管線之所以是一項(xiàng)世界難題，主要原因是非金屬管線不導(dǎo)電也不導(dǎo)磁，基本絕緣，無法用金屬管線探測器探查．示蹤線實(shí)際上是在非金屬管線鋪設(shè)施工時，與其同時完成鋪設(shè)的一種特制導(dǎo)線．非金屬管線附設(shè)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(chǎn)生的電磁場中心位置來確定示蹤線的空間位置，從而達(dá)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(dǎo)電性能，還要有一定的抗拉強(qiáng)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(dǎo)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(shè)時應(yīng)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(qiáng)，施工時示蹤線末端應(yīng)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(qiáng)，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?qū)Ь€送入非金屬管道內(nèi)，用接收機(jī)接收探頭或?qū)Ь€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(yīng)法．對于熱力管道可采用紅外輻射法．

   當(dāng)前我國在管線建設(shè)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(yīng)建立和完善地下管線鋪設(shè)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格各類管線的規(guī)劃審批程序，加強(qiáng)施工、竣工管理，在管線驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中加入方便日后管線探查的內(nèi)容；另一方面對已鋪設(shè)的管線可以采用多種探測設(shè)備、多種探測方法相結(jié)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(dāng)前普遍使用的探地雷達(dá)，應(yīng)主要發(fā)展抗*力強(qiáng)、采集數(shù)據(jù)質(zhì)量高、輕便、處理速度快、分辨率高、操作便捷又比較經(jīng)濟(jì)的探地雷達(dá)系統(tǒng)，它們也將是商用探地雷達(dá)發(fā)展的主流．
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