管线探测技术.

第七章地下管线探测技术地勘系物探教研室概述为什么进行地下管线探测？地下管线探测的发展、方法？第一节地下管线的种类及探测方法一、地下管线的种类（一）给水管（二）排水管（三）燃气管(四）电力电缆和路灯电缆（五）电讯电缆（六）供热管道（七）人防通道（八）地下铁路第一节地下管线的种类及探测方法二、我国地下管线的现状（一）我国地下管线工程具有悠久的历史（二）地下管线严重老化（三）地下管线资料残缺不全，精度不高，与现实不符(四）地下管线工程发展迅速，管网结构日趋拥挤和复杂（五）条块分割，各司其政（六）起点高、高标准、全面系统的地下管线探测工作正在展开第一节地下管线的种类及探测方法三、探测方法（一）地下管线探测特点1.地下管线埋设条件复杂，大多在水泥或沥青路面以下2.地下管线复杂，埋设深度、型号各异3.地下管线探测要求仪器能够连续追踪，快速定向、定位，资料现场解释4.探测深度3～5m，有较高的分辨能力和抗干扰能力第一节地下管线的种类及探测方法三探测方法（二）地下管线探测方法根据物理性质对地下管线类型的划分：1.由铸铁管、钢管构成的金属管道。如：给水、燃气、供热某些工业管道。2.铜、铝材料构成的电缆。如：动力电缆、通讯电缆和有线电视电缆等。3.水泥、陶瓷和塑料构成的废金属管网第一节地下管线的种类及探测方法三探测方法（二）地下管线探测方法地下管线根据物理性质对比：材料导电性导磁性磁性介电性铸铁管钢管铜、铝芯电缆水泥、陶瓷、塑料好好好好好好好无无差差差第一节地下管线的种类及探测方法（二）地下管线探测方法根据物理性质和探测场源划分：1.按照材料的不同，可分为金属和非金属管线两大类。2.从电磁探测角度出发，可将上述管线划分为无源信号和有源信号两种管线。3.有源信号：管线本身携带有电的信号，探测时无需用人工场源进行激发的地下管线，如电力电缆等；4.无源信号：管线本身不携带电信号，探测时需要用人工场源对其施加信号的地下管线，如给水管线；第一节地下管线的种类及探测方法（二）地下管线探测方法1.井中调查和仪器探测2.井中调查和开挖样洞相结合目前仪器探测方法主要有：频率域电磁感应法、充电法、磁测、探地雷达等，主要是频率域电磁感应法和磁法。第一节地下管线的种类及探测方法精度要求规范《城市地下管线探测技术规程》、《城市测量规范》、《城市勘察物探规范》地下管线探测必须查明和标注的项目内容第一节地下管线的种类及探测方法管线探测中实地调查表实地调查可以和仪器探测同时进行，也可分别进行。实地调查除了应对现况调绘图的各类管线位置进一步调查外，还要对明显管线点详细调查、记录和量测，填写明显管线调查表，并确定必须用仪器探测的管线。第一节地下管线的种类及探测方法地下管线实地调查项目第一节地下管线的种类及探测方法频率域电磁法探测地下管线的野外纪录第一节地下管线的种类及探测方法第二节用频率域电磁法探测地下管线一、直接充电法将低频交变电流电源的一端接到管道得出露点上，另一端接在离开管线较远的地面上，或者在同一管线的另一出露点上，对其进行充电，利用电磁仪器接收充电附近电磁场的变化。R第二节用频率域电磁法探测地下管线对地下管线进行低频电流充电时，空间磁场可表示为则地表磁场垂直分量Hz和水平分量Hx分别为reIHti20)(2220xhxeIHtiz)(2220xhheIHtix曲线特征：管线正上方（x=0),Hz=0,Hx有极大值；Hx属于偶函数；Hz为奇函数。X=h时Hx曲线出现拐点，Hz曲线有极大和极小值第二节用频率域电磁法探测地下管线二、感应法激发方式：选择管道附近及其上方，在地面上布置发射线圈。1.发射线圈面水平置于地表（称为垂直磁偶极子）;2.发射线圈垂直于地表放置，并使线圈面的法线方向与测线的x的方向一致（称为x向的水平磁偶极子）;发送n×10kHz频率的电流，利用接收机观测电磁场的变化。第二节用频率域电磁法探测地下管线3.夹钳法将发射机输出端用导线与信号钳连接，将夹钳套在被测金属管线或电缆上，信号发生器输出的交变电流信号流过磁芯的初始绕组，绕组使磁环形成磁场，这个磁场耦合到管线上，并产生感应电流。在管道线周围形成感应磁场。第二节用频率域电磁法探测地下管线第二节用频率域电磁法探测地下管线管线中电流的性质：由于地下金属管线的存在，在感应激发情况下，不仅在管线中有涡流，而在大地金属管线大地这个回路中也会有感应电流形成。1.管径大、埋深浅，地面接收的异常磁场为这些电流共同产生；2.管径远小于埋深时，地面形成的二次涡流很弱，二次电流主要沿大地金属管线大地这个回路中流动，在管线中形成一条单独的线电流。管线中电流强度的变化规律1.x向水平磁偶极子激发I2=Ch/(x2+h2）当x=0时（发射线圈在管道正上方），管道中二次电流最大，随线圈远离正上方而减小。2.垂直磁偶极子激发I2=Cx/(x2+h2）当x=0时（发射线圈在管道正上方），管道中二次电流为零，随线圈偏离正上方二次电流很快增大，在x/h=1时，有极大值。第二节用频率域电磁法探测地下管线hxpTQOrxhxpTQOrx(a)(b)1.00.501234567891011x/hI2xzI2I2管线电流于场源位置的关系曲线用磁偶极子激发管线电流示意图（a)水平磁偶极子（b)垂直磁偶极子水平磁偶极子激发在管子正上方有极大值，可用来识别管子的位置。垂直磁偶极子激发在管子正上方二次场电流为零，可压制管线异常对目标管线异常的干扰，分辨出被测目标管线。如果场源位置不变，则管线电流将随传导距离的增大而衰减。衰减的快慢与场源的频率和管径大小有关，频率越高、管径越大，则管线中二次电流的衰减也越快。第二节用频率域电磁法探测地下管线主要工作方法：动源旁线偶极、半定源偶极装置和定源装置第二节用频率域电磁法探测地下管线三、示踪法对于非金属管道，由于导电性极差，不能用通常的充电法或感应法来探测。该方法是将一个微型信号发生器放入管道中，并在管道中移动，在地面上追踪其发出的电磁信号，便可探测到非金属管道的位置和深度。第二节用频率域电磁法探测地下管线五、管线位置及深度的确定第二节用频率域电磁法探测地下管线（一）平面位置的确定1.极大值法用单个水平线圈接收磁场的水平分量Hx。当x=0时有Hx的极大值。)(2220xhheIHtix2.极小点法用单个垂直线圈接收磁场的垂直分量Hz。第二节用频率域电磁法探测地下管线五、管线位置及深度的确定（一）平面位置的确定)(2220xhxeIHtiz当x=0时，Hz=0。在两侧有极大值存在。第二节用频率域电磁法探测地下管线3.水平分量垂向差分法（梯度测量法）DHHDHHHhbbtbbtD（一）平面位置的确定（一）平面位置的确定•对于单根管线来说，磁场强度水平分量，在管线上方有极大值明显，但分辨率低；磁场强度垂直分量的曲线斜率最大，反映哑点位置灵敏度最高，确定地下管线的水平位置最准确。•对于多根管线，水平分量梯度法抗干扰较强，分辨率高，效果较好。第二节用频率域电磁法探测地下管线DHHDHHHhbbtb（二）埋深的确定1.水平分量垂直差分法btD2.450测量法测量线圈水平（测量磁场垂直分量），在管顶有极小值（哑点）。将接收线圈与地面成450状态，沿垂直管线方向左右分别移动寻找哑点，该点与定位点之间的距离即为埋深。X=h第二节用频率域电磁法探测地下管线3.极值法测量线圈水平，测量磁场垂直分量。找到哑点即为管子的地面投影位置，保持垂直线圈的接收状态，沿垂直管线方向左右分别移动寻找极大指点，该点与定位点之间的距离即为埋深。X=h第二节用频率域电磁法探测地下管线4.70%点法测量线圈垂直放置，测量磁场的水平分量Hx。在管子上方找到极大值后，保持垂直线圈的接收状态，沿垂直管线方向左右分别移动，寻找仪器读数较极大值点减小30%的两点，该两点之间的距离即为埋深。h=X第二节用频率域电磁法探测地下管线六、工作方法技术第二节用频率域电磁法探测地下管线（一）常用仪器1.RD系列：英国RADIODETECTION公司生产型号：RD400,RD600,RD2000,RD4000发射频率：1kHz、8kHz、33kHz、130kHz2.SL-480多功能地下管线探测仪该仪器能在不挖开覆土的情况下方便而快捷地测定地下各种金属管道及电缆的走向、位置和埋深，以及钢质防腐管道的漏蚀点和地下电缆故障点的精确定位。第二节用频率域电磁法探测地下管线3.SUBSITE950R/T、970T管线探测仪950R/T管线仪含有3种模式、20种频率帮助您快速找到埋藏于地下的电话线、CATV、电力线、煤气管道、给排水管道。主动模式—950T及970T通过直接与电缆连接发射信号；感应夹钳和广播感应模式同步交替传输8K和29KHz信号，适用于高难度的探测；当低频感应绝缘金属管线信号变弱时，能通过高频感应进行探测；被动模式—950R能检测到31KHz（CATV）和50/60Hz电力线产生的信号，及无线电频率；信标模式—950R能通过选用信标来检测非金属管道信号，采用512Hz信标，还能检测到铸铁管内的阻塞物。第二节用频率域电磁法探测地下管线(二）常用工作方法技术第二节用频率域电磁法探测地下管线1.现场踏勘阶段测区地电条件，场地条件搜集测区内地下管线资料搜集测区地下管线种类、型号、规格等资料搜集测区地形图2.工作方法技术的选择第二节用频率域电磁法探测地下管线金属管道：直径小、埋深小于1—2米，一般选择感应法，或者充电法，电缆：无源探测选择感应法；有源探测选择充电法。第二节用频率域电磁法探测地下管线3.野外定位技术第二节用频率域电磁法探测地下管线•单一地下管线当有露头时，使用充电法或者夹钳法。接收机沿管线走向的垂直方向测量，寻找异常位置。并排管道的区分采用感应法扫描目标管道位置（旁线X-X装置），然后采用半定源z-z装置测量利用零值点精确定位，并区分其它管线。也可以用垂直线圈放在一个管线上，得到另一管线上的异常。第二节用频率域电磁法探测地下管线管道与电缆的区分在同一条剖面上分别进行有源探测和无源探测。无源探测：电缆有异常，管道没有；有源探测：电缆异常值小于管道。第二节用频率域电磁法探测地下管线管线拐点及终点探测在管道拐弯处接收机信号会急剧下降，以下降前位置为圆心，2～3m为半径，作环形搜索，发现管线新的走向；如在其他方向均无信号，则可断定该点为终点。第二节用频率域电磁法探测地下管线分支点的确定方法同管线拐点的探测方法第二节用频率域电磁法探测地下管线4.野外点位的确定采用全站仪测量定位和标高。DZQ22-A2秒全站仪宾得R100系列电子全站仪第二节用频率域电磁法探测地下管线5.资料整理及编制成果图件第二节用频率域电磁法探测地下管线六、应用实例第二节用频率域电磁法探测地下管线1.两平行金属管道的探测两根相距2米，埋深0.95米的平行暖气管道的探测结果。a.两管线中间激发，采用极大值法和梯度法测量。b.两管线中间激发，采用垂直线圈接收。c.1管线上水平激发，采用极大值法和梯度法测量。d.1管线上水平激发，采用垂直线圈接收。2.探测非金属管道对污水管道（水泥）用示踪法测量。污水管顶深为0.74米，充水。管中放入频率为8KHz的微型发射头，在管子上方测量。两个零值点之间的距离为1.06米，求得管顶深度为h=1.06х0.7m=0.74m第二节用频率域电磁法探测地下管线