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      一、引言

      隨著中國(guó)城市進(jìn)程的加速，城市地下管線建設(shè)發(fā)展非常迅速。城市地下管線是城市賴以生存和發(fā)展的生命線，給人們帶來了巨大的便捷。然而隨著管線種類及數(shù)量不斷增加的同時(shí)，管線在施工、改造之中出現(xiàn)的事故也是更為頻繁，電信中斷、燃?xì)庑孤?、自來水管破裂等情況屢屢發(fā)生。管線出現(xiàn)的事故往往危害是巨大的，威脅了人的生命安全，影響人們正常的生活，因此，施工、改造前的地下管線探測(cè)變得尤為重要，準(zhǔn)確的管線資料是避免事故的前提。在實(shí)際進(jìn)行管線探測(cè)工作時(shí)，管線探測(cè)儀的使用是準(zhǔn)確完成工作的重要條件，而雷迪RD8000管線探測(cè)儀及LD6000管線探測(cè)儀作為性能、質(zhì)量都較為優(yōu) 越的物探儀器在生產(chǎn)中被廣泛使用。

      二、工作原理

      由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生電磁信號(hào)，通過不同的發(fā)射連接方式將信號(hào)傳送到地下被測(cè)電纜上，地下電纜感應(yīng)到電磁信號(hào)后，在電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流沿著電纜向遠(yuǎn)處傳播，在電流的傳播過程中，通過該地下電纜向地面輻射出電磁波，這樣當(dāng)管線定位儀接收機(jī)在地面探測(cè)時(shí)，就會(huì)在電纜上方的地面上接收到電磁波信號(hào)，通過接收到的信號(hào)強(qiáng)弱變化來判別地下電纜的位置、走向和故障。

      當(dāng)交流電流在導(dǎo)體中流過時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，并且該磁場(chǎng)的磁力線都是以該導(dǎo)體為同軸的。此時(shí)如果將一電磁線圈放入該磁場(chǎng)中，線圈的兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。移動(dòng)感應(yīng)線圈，當(dāng)線圈的方向與磁力線方向相同時(shí)，線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓將會(huì)最 大。也就是說，當(dāng)線圈方向與導(dǎo)體方向垂直時(shí)，感應(yīng)電壓最 大(如圖1所示)，接收機(jī)信號(hào)最強(qiáng)烈;當(dāng)線圈方向與導(dǎo)體方向平行時(shí)，感應(yīng)電壓最 小(如圖2所示)，接收機(jī)信號(hào)最微弱。

圖1 線圈方向與導(dǎo)體方向垂直

圖2 線圈方向與導(dǎo)體方向平行

       三、實(shí)際工作中主要的探測(cè)方法

       RD8000及LD6000管線探測(cè)儀在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，工作方法是相同的，由于生產(chǎn)制造商的不同，在某些細(xì)節(jié)方面會(huì)產(chǎn)生差異。

       1．明顯管線點(diǎn)的探測(cè)

      明顯管線點(diǎn)是可視的出露于地面以上的各類管線，包含各類檢查井、入地電纜、入地通信線、變電箱、燈箱、消防水龍頭等不同類型的管線設(shè)備。

      (1)直連法

      針對(duì)上水管線、燃?xì)夤芫€、熱力管線等由鑄鐵、鋼材構(gòu)成的金屬管線在實(shí)際工作中往往采用直連法的方式進(jìn)行探測(cè)。方法是將管線探測(cè)儀接地電纜的正極接到管線的出露點(diǎn)(在工作中需去除管線金屬表面的防銹漆、泥土等雜質(zhì))，同時(shí)負(fù)極接通金屬井圈等與大地相連接的金屬接地物體(在附近沒有金屬接地物體的情況下可選用儀器內(nèi)的接地棒與大地相連)，在連接好后進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)射機(jī)所顯示電力信號(hào)的強(qiáng)度在100 mA以上，才能保證接收機(jī)所接收信號(hào)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度(如圖3所示)。

      (2)夾鉗法

      針對(duì)電力、通信等線纜類管線，在實(shí)際工作中則采用夾鉗法進(jìn)行探測(cè)工作。方法是將管線探測(cè)儀的夾鉗夾于出露的管線之上(保證夾鉗接口處處于閉合的狀態(tài))，并將另一端與發(fā)射機(jī)相連(如圖4所示)。連接好后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線的情況調(diào)整發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度，發(fā)射機(jī)信號(hào)太強(qiáng)則干擾大，信號(hào)弱則無法探測(cè)出管線。由經(jīng)多次的工作實(shí)踐可知RD8000管線探測(cè)儀在實(shí)際工作中往往將發(fā)射機(jī)信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整至50%，而LD6000管線探測(cè)儀則將信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整為兩格是最為合理的。

      由于電力、通信等線纜類管線導(dǎo)電性能較好，所以在探測(cè)時(shí)接收機(jī)接收的信號(hào)較其他種類管線會(huì)更強(qiáng)。在工作中此類管線一般可以探測(cè)300～400 m的距離，信號(hào)好時(shí)，甚至可以延伸至700～800 m。在探測(cè)過程中，遇管線轉(zhuǎn)折、斷裂、埋深加深的情況時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨之發(fā)生驟減，在遇到這種情況時(shí)應(yīng)增加接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度，在周圍進(jìn)行探測(cè)的同時(shí)關(guān)注顯示的管線埋深情況是否合理。如管線轉(zhuǎn)折則在信號(hào)驟變點(diǎn)的周圍會(huì)繼續(xù)探測(cè)出合理信號(hào);如管線斷裂，則信號(hào)將會(huì)繼續(xù)微弱同時(shí)會(huì)出現(xiàn)埋深不準(zhǔn)確的情況;當(dāng)埋深加深時(shí)則在加大信號(hào)強(qiáng)度后會(huì)繼續(xù)探測(cè)出合理的信號(hào)及穩(wěn)定的埋深。

圖6 示蹤法管線探測(cè)

       2．隱蔽管線點(diǎn)的探測(cè)

      隱蔽管線點(diǎn)是指埋在地下無法直觀看到的管線。在日常工作中，并不是所有管線都存在地面上可視的部分，由于場(chǎng)區(qū)面積及現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，燃?xì)夤芫€、熱力管線等檢查井距離較遠(yuǎn)的管線及直埋于地下的電力線在場(chǎng)區(qū)內(nèi)往往不會(huì)出現(xiàn)出露的管線點(diǎn)，為了保證場(chǎng)區(qū)內(nèi)管線探測(cè)的完整性和準(zhǔn)確性，隱蔽管線點(diǎn)的探測(cè)是必 不 可 少的。

     (1)感應(yīng)法

      在完成場(chǎng)區(qū)明顯管線點(diǎn)調(diào)查探測(cè)后，再次使用感應(yīng)法進(jìn)行盲探。與感應(yīng)法探測(cè)明顯管線點(diǎn)原理相同，只是在不清楚場(chǎng)區(qū)是否埋有無明顯管線點(diǎn)的金屬管線時(shí)，由一人手持發(fā)射機(jī)，一人手持接收機(jī)，在保證間距在20 m及以上的情況下沿場(chǎng)區(qū)相切，當(dāng)切到與兩人行走方向平行的金屬管線時(shí)，接收機(jī)便會(huì)接收到電磁信號(hào)，便可探得管線的走向及埋深。當(dāng)然在這種不可視的情況下是無法得知管線種類、管徑等信息，可以沿管線鋪設(shè)方向?qū)ふ沂欠裼忻黠@管線點(diǎn)或者進(jìn)行挖探來確定管線的屬性信息。

      使用該方法進(jìn)行盲探時(shí)，感應(yīng)的范圍需覆蓋整個(gè)場(chǎng)區(qū)，保證穿過場(chǎng)區(qū)的隱蔽金屬管線均可被探測(cè)到。

      (2)被動(dòng)源法

      1)電力法。感應(yīng)法盲探后，需采用單接收機(jī)進(jìn)行無緣法探測(cè)以驗(yàn)證已探測(cè)管線探測(cè)的準(zhǔn)確性以及探查是否存在未探測(cè)出的管線。選用RD8000管線探測(cè)儀接收機(jī)自帶的POWER模式(LD6000管線探測(cè)儀的電力模式)進(jìn)行整個(gè)場(chǎng)區(qū)的盲探工作，與感應(yīng)法相同，需保證探測(cè)的范圍覆蓋整個(gè)場(chǎng)區(qū)。

      使用該方法可探測(cè)出電力信號(hào)，只能確定大概位置，無法顯示埋深。如場(chǎng)區(qū)內(nèi)存在未探測(cè)出的電力管線，在電力法探測(cè)出后標(biāo)定位置并采用感應(yīng)法進(jìn)行精 確探測(cè)。

       2)無線電法。無線電法與電力法探測(cè)的意義及方式相同，選用RD8000管線探測(cè)儀的RADIO模式(LD6000管線探測(cè)儀的無線電模式)進(jìn)行探測(cè)。

      使用該方法可探測(cè)出通信管線、埋深較淺的熱力管線、燃?xì)夤芫€以及某些上水管線，與電力模式一同作為探測(cè)后查漏補(bǔ)缺的重要手段。

       3)50 Hz法。50 Hz法是LD6000管線探測(cè)儀特有的探測(cè)方法，在探測(cè)時(shí)意義與方式同上。此種方法能夠探測(cè)出包括電力法、無線電法可探得的所有管線，也可顯示大概埋深，但其受干擾信號(hào)影響較大，且所顯示埋深不準(zhǔn)確，需采用感應(yīng)法進(jìn)行核實(shí)。

      四、天線模式的選擇

      在探測(cè)過程中正確的選擇天線模式是提高工作效率及準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

       1．峰值模式

      峰值模式(如圖7所示)是最敏感、最精 確的定位、定深模式，發(fā)射機(jī)放置于管線正上方時(shí)信號(hào)最為強(qiáng)烈。在探測(cè)過程中如需做管線點(diǎn)，一般選用峰值模式來確定管線的位置及埋深，是管線探測(cè)中使用最廣泛、最有效的天線模式。

       2．谷值模式

      谷值模式(如圖8所示)是當(dāng)接收機(jī)放置于管線的正上方時(shí)，所顯示的信號(hào)強(qiáng)度最 小。陡峭的谷值模式比峰值模式的使用更容易，但谷值模式比較容易受到干擾的影響，不能用來精 確定位，適用于無干擾的區(qū)域。而且在谷值模式下接收機(jī)只能指示管線的位置，而不能指示管線的方向，常常用于驗(yàn)證峰值模式探測(cè)位置的準(zhǔn)確性。

圖7 峰值模式

圖8 谷值模式

      3．單天線模式

      單天線模式(如圖9所示)比峰值模式靈敏度更高、區(qū)域更寬，對(duì)于定位埋深不同的管線在使用時(shí)更加的有效、快捷。但單天線模式不能夠精 確定位定深，一旦使用該模式定位到目標(biāo)管線后，要采用峰值或者谷值模式進(jìn)行精 確定位。

      4．峰/谷值模式

      峰/谷值模式(如圖10所示)可同時(shí)利用兩種模式的優(yōu)點(diǎn)，兼具峰值模式的準(zhǔn)確性以及谷值模式中箭頭導(dǎo)向的功能。沿著管線的路由向前走動(dòng)時(shí)，左右擺動(dòng)接收機(jī)，觀察管線上方的谷值響應(yīng)和管線兩側(cè)的峰值響應(yīng)，當(dāng)接收機(jī)跨越管線時(shí)，左右箭頭將指示管線是在接收機(jī)的左側(cè)或者右側(cè)，往往用于長(zhǎng)距離追蹤管線時(shí)使用。在使用時(shí)，應(yīng)每隔一段距離，將接收機(jī)調(diào)回峰值模式，對(duì)管線進(jìn)行探測(cè)并驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

圖9 單天線模式

圖10 峰/谷值模式

      五、RD8000管線探測(cè)儀與LD6000管線探測(cè)儀在實(shí)際應(yīng)用中的比對(duì)

       1．直連法、夾鉗法、感應(yīng)法的比對(duì)

表1 管線探測(cè)儀比對(duì)表 m

      在進(jìn)行感應(yīng)法探測(cè)時(shí)，RD8000管線探測(cè)儀在接收機(jī)增益為100以下時(shí)，某些埋深較深的管線無法探測(cè)出來，只有增益在100以上才可探測(cè)出此類管線，該儀器在使用時(shí)信號(hào)的靈敏度稍差，但其信號(hào)穩(wěn)定、受干擾信號(hào)影響較小。LD6000管線探測(cè)儀因?yàn)槠?3 kHz的接收機(jī)發(fā)射頻率稍高于32．8 kHz，在接收機(jī)增益為90左右時(shí)即可探測(cè)出埋深較深的管線，但該儀器在使用時(shí)存在干擾信號(hào)時(shí)穩(wěn)定性稍差。

       2．被動(dòng)源模式中的比對(duì)

      兩種儀器采用電力模式及雷達(dá)模式探測(cè)時(shí)效果大體相同，相比于LD6000管線探測(cè)儀，RD8000管線探測(cè)儀在進(jìn)行被動(dòng)源模式探測(cè)時(shí)穩(wěn)定性較好。但LD6000管線探測(cè)儀特有的50 Hz模式由于探測(cè)信號(hào)靈敏、對(duì)上水管線探測(cè)效果較好、可顯示大概埋深等優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工作中也得到了廣泛的應(yīng)用。

       六、結(jié) 論

      由于城市地下管線空間隱蔽性和管線埋設(shè)多樣性等特點(diǎn)，決定了地下管線探測(cè)必然是一項(xiàng)具有復(fù)雜性和涉及多方面學(xué)科的技術(shù)。探測(cè)埋設(shè)密集、種類繁多的地下管線時(shí)，采用單一探測(cè)方法及手段不能或難以確定管線的埋設(shè)情況，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及管線探測(cè)儀的特點(diǎn)進(jìn)行多種方法的綜合探測(cè)、驗(yàn)證工作，已達(dá)到預(yù)期效果。

      本文簡(jiǎn)單闡述了管線探測(cè)儀的工作原理、方法、在使用中的注意要點(diǎn)以及兩種管線探測(cè)儀的異同，RD8000管線探測(cè)儀及LD6000管線探測(cè)儀都是經(jīng)常使用的儀器，各有優(yōu)劣，在實(shí)際工作中應(yīng)結(jié)合使用才能使兩臺(tái)儀器的優(yōu)點(diǎn)得到充分的發(fā)揮。