一、  地下管線探測的基本概念

         廣義的地下管線探測是指通過一種或者多種探測方法、按照一定的步驟將地下管線的信息全面完整地再現出來的過程。詳細地說就是指采取適用的物探方法（如電磁法、地質雷達法等等），通過信息資料的收集整理、現場踏勘、儀器校驗及方法試驗、工作設計、明顯管線點的調查及地下隱蔽管線點的探測、管線點測量、數據處理和編制成果報告等一整套工作方法及流程，將埋藏在地下的各種管道或者電纜的種類、特征點性質、規格、材質、位置、走向、埋深、空間坐標、敷設年代及產權單位等信息再現出來的過程。再現的結果根據需要可以是簡單的實地標繪加靶圖記錄形式、圖件加成果表形式、計算機數據資料形式、或者采取綜合形式等等。

        地下管線探測的核心是對地下隱蔽管線點的探測。狹義的地下管線探測概念就主要是指對地下隱蔽管線點的探測。在現階段更多地是指應用電磁法進行的對金屬管線地下隱蔽管線點的探測。

二、  地下管線探測的技術前提

         地下管線可以被探測到是由于它與其周圍土壤介質之間存在有明顯的物性差異。一切地下管線與其周圍介質之間最明顯的物性差異就是其空間上的線性延續特征。地下管線在空間上的線性延續特征是幾乎所有探測方法能夠區分地下管線和其它介質的最基本的物性前提。也就是說，我們只有在追蹤信號具有明確的線性延續特征時，才能說它有可能是一個地下管線信號。不同的探測方法可以依據不同的物性差異方面對這個線性特征加以檢測。比如：地下金屬管道的電導率、磁導率、介電常數等與大地土壤之間存在著較大的差異，于是我們可以應用電磁法針對其線性特征進行探測；地下管線的波阻抗與其周圍大地土壤之間存在著較大的差異，而且管線頂部一般具有弧形的空間形態，于是我們可以應用電磁波的折射和反射原理來對其進行探測。我們還可以利用地下非金屬管道的中空結構，應用電磁示蹤法對其進行探測等等。

         物性差異是探測可以實現的前提，但是要獲得明顯的探測成果還取決于差異的強度與技術手段之間的適應程度、以及人們對成果期望值的水平。

三、地下管線探測技術方法

        常用的和較為有發展前景的探測方法包括電磁法、電磁波（地質雷達）法、磁梯度法、釬探法、綜合分析法、聲波法、紅外輻射法、以及其它方法等等。其中，前五種是現實應用的最基本的探測方法，后兩種是我個人認為今后可能會有一定的發展的探測方法。

        1、電磁法：簡單地說就是交變電磁場（一次場）可以在地下金屬管線上感應產生次級交變電磁場（二次場），由于一次場在空氣中的傳播距離有限，而二次場則可以沿金屬管線傳播很遠，所以我們可以在離開一次場的地方通過測量二次場來確定地下管線的位置。當然，我們也可以把交變電磁信號直接施加在地下金屬管線上進行探測。電磁法應用的是電磁感應原理，主要適用于地下各種金屬管道及金屬電纜的探測，而其中的示蹤法則專們用來探測開放式的地下非金屬管道。電磁法是目前最為主要的、應用最為廣泛的、也是最為精確高效的地下金屬管線探測方法。

        電磁法是目前地下管線探測的最核心的技術方法。它探測結果精確、探測方法多種多樣，可以適用于絕大多數情況下的地下金屬管線探測，是在包括技術理論、儀器生產和實際應用等方面都最為成熟的地下管線探測技術。

        電磁法探測的技術核心在于地下管線信號（即二次場）的激發方式上。通過試驗找到能夠清晰有效地激發出目標信號的方法，是實際工作的重點。一般主要通過變換工作頻率與信號施加方法這兩者的組合來完成。

        2、電磁波（地質雷達）法：將寬頻帶高頻短脈沖電磁波通過發射天線向地下發射，由于地下不同的介質往往具有不同的物理特性（介電性、導電性、導磁性等等差異），其對電磁波具有不同的波阻抗，進入地下的電磁波在穿過地下各地層或某一目標體時，由于界面兩側的波阻抗不同，電磁波在介質的界面上會發生反射和折射，反射回地面的電磁波脈沖，其傳播路徑、電磁場強度與波形將隨著所通過介質的電性質及幾何形態而變化，因此，從接收到的雷達反射回波走時、幅度及波形資料可以推斷地下介質的結構。用地質雷達探測地下管線應用的是電磁波的反射和折射原理，適用于地下金屬和非金屬管道及電纜的探測。它不僅可以探測位置和埋深，甚至可以探測地下管線的規格。我個人認為由于可以廣泛適用于地下金屬和非金屬管道的探測，地質雷達法是目前最需要通過技術提升以適應未來廣泛的地下非金屬管線探測的技術方法。

         3、磁梯度法：通過測量單位距離內地磁場強度的變化，可以發現近地表的金屬物體。主要用于探測被掩埋的金屬井蓋，缺點是易磁性體干擾。

        4、釬探法：沿管道可能的走向上垂直布設釬探點，在各個釬探點上先用沖擊鉆鉆透堅硬路面，再將鋼釬逐漸打下，直到超過管道可能的深度再換下一點重新開始，一直到打到管道為止。釬探需要避開地下電纜和其它地下重要設施，具有一定的危險性和破壞性，要求具有釬探經驗的技術人員現場指揮操作。當其它方法均不奏效時，釬探法往往是最后的選項。它也被事實證明是一種非常有效的探測方法，對解決難點幫助巨大。

        5、綜合分析法：搜集一切可以搜集的直接證據、間接證據以及相關參考，通過綜合的邏輯分析來判斷地下管線的真實情況，從而對地下管線精確定位。以供水管道為例，直接證據包括在明顯管線點上調查的閥門、消火栓、排氣閥、排污閥、預留口、減壓閥、檢修井、變徑、蓋堵、管徑、材質、埋深、管道出露位置以及用戶情況等等。間接證據則包括各種管網資料圖、各種探測方法所提供的信號信息等等。相關參考則包括探測方法的基本原理及技術理論、管道施工及管網布設的一般規律及本地特殊規律、干擾因素的估判、個人探測經驗、相關人士提供的管道信息等等。直接證據是最根本有效的探測依據，間接證據和相關參考都必須和直接證據存在邏輯關系才能成為探測依據。綜合分析法是地下管線探測中最根本最普遍的技術方法，它始終貫穿于各種探測方法之中，是探測得以實現的根本原因。

        6、聲波法：由于聲音在大地土壤中的傳播與沿地下管道傳播存在著差異，如果使一定頻率和強度的聲波沿管道傳播，通過儀器在地面尋找并接收這個聲波，就可以推斷出地下管道的位置和走向。它應用的是波的傳播原理，可以用于探測那些對測深精度要求不高的、或者深度數據可以通過調查彌補的金屬及非金屬管道。這一方法目前還有待于進一步的研究和開發。

        7、紅外輻射法：在有些地區、或者在某個季節里，地下供水管道中水的溫度較其周圍土壤偏低，使得我們有可能通過熱輻射檢測來確定地下管道的平面位置以及發現漏水。應用的是熱交換原理。它可以用于探測那些對測深精度要求不高的某些金屬及非金屬管道，具有一定的發展前景。

        8、其它可選方法：其它可選的物理探測方法還有：電阻率法、充電法、磁場強度法、淺層地震勘測法、面波法等等。這些也都具有良好的應用開發前景。也許，將來還會有一些前所未知的新技術、新方法也逐漸進入人們的視野，為我們提供更多的選擇。

        四、地下管線探測的技術特點

        地下管線探測技術一般具有經濟性、局限性和模糊性等幾個特點。    

        1、經濟性：經濟性是一種探測技術能否得到廣泛應用的一個前提條件。它包括使用的經濟性和購置的經濟性兩個方面。從使用的經濟性方面說，它要求儀器既要靈敏精確，又要小巧輕便，有較高的使用效率。購置的經濟性是指儀器的價格適合當時的社會經濟條件。經濟性是制約地下管線探測技術發展的一個關鍵性因素（例如地質雷達）。

        2、局限性：地下管線探測技術的局限性主要體現在以下幾個方面：一是經濟性的特點使得探測技術的應用是不充分的，因此在探測技術方法的選擇上存在著一定的局限。二是任何探測方法都是有一定的適用條件的，具有其本身固有的局限性。三是探測結果往往是依據模糊的間接證據（探測信號）作出的，各種未知因素會對它造成干擾，依據它得出的結論往往有一定的局限性。四是探測者的知識水平和工作經驗往往會對結果造成一定的影響。在實際探測工作中，各種局限性相互交織在一起，共同對探測結果發揮作用。

        3、模糊性：在實際的地下管線探測過程中，探測人員對其所處的工作環境中的電磁背景、地電條件、目標及非目標管線的狀況、以及它們之間的相互干擾關系等等是難以完全準確判斷預知的，探測方法是有局限性的，探測信號作為一種間接證據對其作出的判斷是有主觀性的，因此，整個探測工作是在一種模糊的狀態下進行的，探測結果也會因此帶有一定的模糊性。

        五、地下管線探測的工作原則

        工作原則是由技術特點所決定的。進行地下管線探測，應該遵循以下四項基本原則：

        1、  從已知到未知，從未知到已知；

        2、  從簡單到復雜；

        3、  優先選擇簡單、快速、有效的方法；

        4、  通過方法試驗及信息綜合來解決探測疑難點。

        從已知到未知，從未知到已知：由于探測信號為我們提供的是地下管線位置的間接證據，它需要和直接證據發生明確的因果關系才能夠作為判斷的依據來使用，這就需要我們從已知出發、根據已知和未知的關系對未知做出判斷。而當我們得到一個探測信號的時候，也需要追索到已知來判斷它所代表的具體情況。

        從簡單到復雜：從復雜開始的探測往往交織著技術本身固有的局限性和模糊性以及探測信號的復雜性，常常會使探測變得了無頭緒。而從簡單開始的探測則降低了模糊性和復雜性的干擾，使推理判斷變得簡單易行，同時也提高了判斷的準確性。隨著探測由簡單向復雜的深入，復雜的問題也就迎刃而解了。

         優先選擇簡單、快速、有效的方法：這是由技術的經濟性特點所決定的。因為不具備經濟性的工作是無法長久持續下去的。

         通過方法試驗及信息綜合來解決探測疑難點：這是由技術的局限性和模糊性特點所決定的。由于地下管線探測方法往往都或多或少帶有局限性，探測的過程又帶有一定的模糊性，而探測疑難點往往或者具有信息復雜的特點、或者具有信息缺失的特點，多種情況的交織往往使得我們無法直接準確判斷應該采用那種方法最為有效。在這種情況下，進行各種各樣的現場方法試驗和信息綜合就成了我們無奈之下的理想選擇。實際工作經驗證明，通過現場方法試驗和信息綜合方法解決疑難點的原則是行之有效的。

        六、地下管線探測現狀及未來發展方向

        地下管線探測技術服務作為一個行業，在我國已經發展了整整十五年了。到目前為止，地下管線探測的核心技術仍然以電磁法探測為主。這主要是由于兩個方面的原因：一方面是我國早期地下管線除排水外絕大多數是金屬材質的；另一方面是由于電磁法探測原理最好地適應了當時技術發展條件，較其它種種方法率先實現了應用儀器的輕便化、探測結果的靈敏化和精確化、以及設備生產的經濟化，從而使得效率高、經濟性好的探測服務行業得以生存和發展。進入二十一世紀以來，新材料技術迅猛發展，在供水管道發面，除了傳統的預應力鋼筋混凝土管、石棉水泥管以外，玻璃鋼管以及如PVC管、PE管、PP-R管等高分子聚合物管材紛紛大行其道，目前大有勢不可擋的勢頭。在地下管線探測中，地下非金屬管線探測這一軟肋越來越成為制約整個行業發展的瓶頸。發展地下非金屬管道探測技術、并使其探測儀器靈敏精確、輕便高效和價格合理化，已經成為迫待解決的技術問題以及整個行業的發展方向。由于地質雷達法不僅可以準確確定地下非金屬管道的平面位置，而且可以測定埋深，甚至還可以確定其規格大小，具有精度高、功能全的優勢，今后只要提高其在數據采集、存儲、分析和顯示速度方面、儀器輕便化方面、以及降低制造成本方面等三個重要環節取得突破，地質雷達法將是解決地下非金屬管道探測問題的最佳選擇。此外，由于聲波法只需要開發出一種可以簡單方便地固定在管道附屬設施上的聲源發生器，就可以通過地面拾音實現管道的平面位置探測，因此也是一種十分有吸引力的選擇。由于聲源發生器單調變化的指示音可以和持續的漏水噪音區分開來，它還可以在要求精確的漏水聽音中發揮重要作用。其它如紅外輻射檢測法在查找熱力管道泄漏方面具有特殊優勢，因而具有一定的發展潛力。此外，另外一個可以大大提高勞動生產力的技術進步應該是在與探測同步的全球衛星定位方面，粗略的估算可以節約外業勞動力或勞動時間在百分之三十以上。（全文完）



參考文獻：上海巖土工程勘察設計研究院主編中華人民共和國行業標準《城市地下管線探測技術規程》中國建筑工業出版社1995 北京

冶金工業部地球物理勘查院主編 中華人民共和國行業標準《地下管線電磁法探測規程》 冶金工業出版社1995 北京

周鳳林，洪立波主編 《城市地下管線探測技術手冊》中國建筑工業出版社1998 北京