随着城市的发展，地下管线铺设越来越密集，在充分考虑现状的情况下，中大型城市的管线铺设一般采用非开挖技术，给地下管线探测带来了很大的难度及挑战。本文主要探讨非开挖技术的优点、管线探测技术、方法及其应用，并简要叙述了地下管线探测项目的管理。

一、引言

随着我国城市化水平不断提高，各种基础设施建设发展迅速。城市地下管网作为城市重要的基础设施之一，有着分布日趋复杂，交错纵横、许多状况都很难预测[1]的特点。城市地下管线多种多样，按照对象可分为给水、电力、排水、工业、燃气、电信等，其肩负着信息传输、能源输送等任务，也是城市为以生存和发展的物质基础[2]。城市中大量的现状管线铺设在地下，如果每次检测都要开挖的话，不但会影响城市的交通，还造成了不必要的浪费。结合这一现状情况，需要有效的技术手段对其进行探测，非开挖探测技术的应用，正好能有效的解决这一问题。

二、非开挖技术的优点

相对于传统开挖施工技术，非开挖施工技术的优点[3]如下：

1.保护环境。施工噪声小，粉尘量少，不会阻碍交通，能保护绿地植被，保证商店等企事业单位的正常运作和居民的正常生活。

2.所受限制少。受季节或者地下水位的影响少，并且由于辅助设施减少，具有周期短、人员少、成功率高等优点；对已存在的建筑物或者古迹，施工时不需要进行搬迁或破坏极少。

3.安全性好。因非开挖技术施工时地面无需开槽，且会对地下工程进行加固防护，可以起到保护设备和人员的安全作用。

4.综合成本低。相对于开挖直埋，非开挖技术能降低很大一部分成本，因为它：施工时不需要将施工地点的所有土地都挖出直到管线铺设的位置；在已存在建筑设施下进行施工时，不需要搬移或对建筑物有较大的改动；因原来的地下管线资料残缺不全，导致大规模的开挖直埋方式在很大几率上会破坏大量的已有管线，导致城市中的停水、停电、停气、通讯中断、火灾和爆炸等事故，这些不良影响在非开挖技术中，将会大大减少；还包括其他很多间接的费用，比如交通改线费用、地面的复原费用、对市民生活的干扰成本、对环境的影响成本等，非开挖技术总能获得一个综合的最优结果。如果施工时地下管线的管径和埋深越大，这种优势越明显，因为这种情况下开挖技术的成本更大。

三、地下管线探测几种常用技术

1.探地雷达法

探地雷达（ground pentrating/probing radar）简称GPR，是通过对地下目的物及地质现象进行高频电磁波扫描来确定其结构形态及位置的地球物理探测方法。当目标体或者掩埋物与周围介质间存在着一定的电磁物性差异时，使用本方法可以很好地解决工程及地质问题。

探地雷达通过控制电路产生一定间隔的一系列电磁短脉冲，以宽频带短脉冲（Ti）的形式，由地面通过发射天线送入地下，Ti经过地下地层或目的体的反射后返回Ri至地面；被接收天线接收，送到控制电路，同时由计算机控制实行野外实时数据采集。根据反射波形的特征及能量的强弱，经计算机相应处理软件处理，即可确定地下管线的存在及位置。

2.磁梯度法

井中磁梯度探测可作为保证探测管道深度可靠性的方法技术的验证手段，通过比较磁梯度和其他相关物探方法的探测结果，评价其他相关物探方法的有效性。

一般非开挖工艺敷设地下管线属于强铁磁性物质，在其周围区域分布有较强的磁场，野外作业时，在根据其他物探方法定位出的地下管线一侧钻孔，成孔后将空心塑料管下至孔中，随即将磁力梯度仪的探头放到塑料管内，从孔底开始以0.20m的间隔依次往上测量各点的磁梯度值。根据磁梯度值的变化可以确定地下管线的埋深及平面位置。

3.人工地震波法

地震波法探测的基本原理是利用不同介质有其不同的波阻抗值（密度σ.速度V），可产生弹性界面，当界面两侧的弹性波速度和波阻抗差达到一定程度时,地震波法探测即会取得满意的探测效果。在地表利用人工震源进行激震时，激震点附近的土层产生弹性震动，形成弹性波（通常称为地震波），在地下传播的地震波遇到不同弹性介质的分界面时（如地下金属与非金属管线与周围地层的分界面），会产生反射、折射和透射，根据地震波的这些传播特性，分析研究其传播规律，可以确定地下目标体的存在位置。在地下管线探测中，比较常用的探测技术是瑞雷波法（面波法）。利用地下管道与其周围介质之间的面波波速差异，测量不同频率激振所引起的面波波速。可探测埋设较深且口径较大的金属或非金属管道。

非开挖管道精确探测是一项非常重要而艰巨的工作。惯性陀螺仪、探地雷达、浅层地震法、磁梯度法是目前较为有效的非开挖管道精探测技术方法，其中惯性陀螺仪是国内外最新的管道探测技术。综合使用这些方法可解决各类非开挖管线精确探测问题，推动非开挖铺管技术的推广应用。

四、地下管线探测技术的应用

1.近间距并行管线的探测

城市地下空间资源非常有限，地下管线大部分都是平行埋设，这种埋设方式尤其是在管线近间距并行时对管线探测的影响较大，其异常特点主要表现为：管线的间距小时，异常曲线往往呈单峰状，不能用峰值多少来判断有多少条管线存在；管线间距大时，异常虽可能出现几个峰值，但曲线常具不对称性，且异常峰值相对于管线的平面位置有位移。这主要是因为管线之间的耦合、互感而产生的异常叠加引起的，为了压制或减弱非目标管线产生的异常，可根据现场条件采用以下工作方式[4][5]：

（1）直接法。直接法是利用管线出露部分，直接向管线充电，并通过改变接地或充电方向尽量让电流沿目标管线流动，此方法多用于金属管道类。

（2）夹钳法。夹钳法是利用专门的感应钳，使被钳管线产生感应电流，此方法多用于电信、电力类电缆。

（3）水平、倾斜和垂直压线法(感应法)。直接法和夹钳法两种激发方式在城市地下管线探测中是最有效的压制和减弱旁侧管线和干扰因素干扰的方法。但有的时候，管线的窨井很少，管线的出露点相应的也就很少，直接法和夹钳法就会失去其应用条件。这时，感应法可发挥其优势，由于近间距并行管对感应法的影响最明显，所以就要采用一些特别的工作方式以压制或减少干扰，这些工作方式就是水平、倾斜和垂直压线法。

根据理论计算和模拟试验可以得出，当两条相邻平行管线材质相同、埋深(h)相等、并通以相同电流的条件下，其间距为0. 8h，即小于管线埋深时，异常曲线的总体特征与单根管线的异常曲线非常相似；间距为2h时，HX异常曲线先后出现双峰形态；当其间距继续增大至3h时，HX异常曲线就可明显的反映出两条管线的特征。当两条相邻管线埋深不同、材质不同时，由于管线的磁感应性及其在电磁场中的场位不同，其激发出的感应电流大小不一，利用这种现象，通过发射机的压线感应，就可使目标管线获得最大的感应电流，从而压制旁侧干扰因素，获取目标管线的有效异常，最终对地下管线进行准确定位。

2.各类非金属管线的探测

城市地下管线种类繁多，有给水、排水(雨、污水)、燃气、热力、通讯、电力、工业等。管线的材质也各不相同，即使是同一种管线，其材质也有很多种，如：铸铁、钢、砼、塑料(PVC、UPVC等)、铜、光纤等等。金属管线用管线仪基本都能准确探测定位，而对于非金属管线，尽管能用于探测的物探方法很多，但效果都不是很理想[6]，这是因为地下管线探测与物探找矿不同，管线探测主要是解决浅地表管线的空间准确位置问题，精度要求特别高，达厘米级。管线探测仪对非金属管线基本没有探测效果，尽管管线仪可以配备探测非金属管道的探头，但对于非金属的燃气、给水和高压污水管道，根本就没有应用探头的条件，所以在地下管线探测中遇到这些复杂情况，一般都采用探地雷达来对管线进行精确定位。

五、地下管线探测项目的管理

鉴于地下管线管理现状给城市建设和生活带来的影响，地下管线探测及信息化的建设迫在眉睫。因此，要结合城市本身的实际情况，本着高起点、高标准的原则，制定出具有一定前瞻性的项目总体目标；建立综合地下管线信息管理系统、各专业管线信息管理系统；建成分级、分布式的地下管线数据库；建立地下管线数据与系统维护管理中心，建立公共数据交换服务平台；建立具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统；建立切实可行的信息更新机制，实现地下管线信息的动态管理。

1.具体实施过程

（1）完成地下管线数据采集建库，实现地下管线资料信息化管理。将覆盖城市建成区的各类地下主干管线按统一标准完成数字化探测采集，建立地下管线数据库，建立地下管线信息管理系统。可根据管线的类别、规格、所在位置、道路名称、管线业主等多种方式对地下管线资料进行存储、管理、检索、查询和输出。

（2）建立严格的信息更新和档案归档制度，实现地下管线动态管理。建立起有法规约束的地下管线数据更新机制，执行新建地下管线进行竣工测量和管线工程档案报送制度，按统一数据标准进行地下管线数据采集、收集、整理、归档和入库、保证地下管线数据库的数据具有现势性和准确性，进行地下管线信息交流和共享，形成协调有序的信息更新及共享机制。

2.组织管理

（1）学习规范规程：管线探测前先组织全体探测人员学习有关的技术规范、技术规程和技术标准，让每人探测人员掌握并牢记作业程序、作业方法、技术标准、精度指标和数据格式等。

（2）以点带面：为避免各探测单位对规程理解不一致产生执行技术标准的差异，我们通过样区试验了解每个人理解执行技术情况，进行实地指导统一，同时制作出记录、计算、成果、图表等样本进行规范，以试验区的工作成果和经验指导整个探测区域的管线探测工作。

（3）分区探测逐步推进：根据测区的大小，划分成若干个小测区，每个测区探测工作完成后须经监理检查合格后，才能开展新测区的探测工作。

（4）加强检查监督：确保成果质量。探测单位要有专职质量检查员，成果要经过3级检查，层层把关，确保管线探测成果质量。

六、结束语

总之，非开挖管线探测方法的应用，避免了检测管线对道路的破坏，在节省大量的人力物力的同时，使城市的管线故障能够及时的得到排查，能够及时有效的发现出现故障的地点，及时的解决故障，保障管线的正常运行。

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