隨著城市建設(shè)的加快，地下管網(wǎng)敷設(shè)越來越密集，城市地下空間已形成一張錯綜復(fù)雜的管線網(wǎng)，各種地下管線縱橫交錯，盤根錯節(jié)。傳統(tǒng)開槽埋管的施工工藝，施工周期長、環(huán)境影響大、安全風(fēng)險高。為保障城市運營的高效性和安全性，也為了更大限度的利用地下縱向空間，越來越多的非開挖施工工藝如頂管、微頂管、定向站等被應(yīng)用到工程實例中。
非開挖深埋管道的敷設(shè)對城市管線地球物理探測方法提出了新的挑戰(zhàn)，因常規(guī)的淺層探測方法已無法準確地探測出管線的位置及埋深，與鉆孔工藝相結(jié)合的地球物理新方法成為了探測的有效手段。
非開挖金屬管道探測方法
探測非開挖金屬管道主要采用大功率低頻電磁法結(jié)合井中磁梯度法進行探測。采用大功率低頻電磁法對管道進行初步定位后，再采用井中磁梯度法對管道進行精確定位，探測精度可控制在±20cm以內(nèi)。
（1）井中磁梯度法原理
在地面探測時測線為水平方向，而在井中探測時測線為垂直方向。假設(shè)管線的埋深為h（單位m），單位長度的有效磁矩為Ms（單位A.m2），有效磁化傾角為is，垂直方向的磁梯度為Za（單位nT/m），則理論曲線公式為：
式中：x為鉆孔距離管道中心的水平距離（單位m），y為測點在井內(nèi)的深度（單位m）。
由公式可以看出，Za的形態(tài)與有效磁化傾角為is有關(guān)。當管線南北走向時，is=90°，是位于管線埋深h處的軸對稱曲線，y=h時，Za為最大值。當管線東西走向時，is=0°，是位于管線埋深h處的原點對稱曲線，y=h時，Za為最小值。當x較小即鉆孔距離管線較近時，Za幅值變化大，極大值強度高，反之Za幅值變化小，極大值強度小。
（2）井中磁梯度法原理
探測DN800管徑6MP超高壓燃氣管
某項目位于上海市松江區(qū)，為一根DN800管徑6MP超高壓燃氣管，管道材質(zhì)為鋼管，非開挖穿越既有道路。本項目需在燃氣管道附近實施橋梁樁基，為保障施工安全，需探測出管道的準確位置和埋深。
根據(jù)擬定的超高壓燃氣管專項探測方案，先采用大功率低頻電磁法（DM）確定了燃氣管線的大致位置，并經(jīng)權(quán)屬單位現(xiàn)場交底后，采用井中磁梯度法對管道進行了精確探測。本次在距離橋梁樁基最近的管道位置共布置了1條精測剖面，含6個鉆孔測點，測點間距1.5m。鉆孔采用無損水沖法鉆進工藝。最終，成功地探測出了管道的準確位置和埋深，如下圖所示，管道中心埋深約為18.5m，管頂埋深為18.1m。后經(jīng)鉆孔驗證，管道實際管頂埋深為18.25m，探測平面誤差為0.2m，埋深誤差為0.15m。
非開挖非金屬管道探測方法
探測非開挖非金屬管道主要采用聲波法結(jié)合跨孔電阻率CT法進行探測。采用聲波法對管道進行初步定位后，再采用跨孔電阻率CT法對管道進行精確定位，探測精度可控制在±20cm以內(nèi)。
（1）跨孔電阻率CT法原理
跨孔電阻率CT法為井中高密度電法的一種應(yīng)用方法。
高密度電法是以物質(zhì)電性差異為基礎(chǔ)的一種電法勘探方法，是一種簡便、高效的陣列勘探方法。它采用多電極高密度一次布極并實現(xiàn)了跑極和數(shù)據(jù)采集的自動化。
跨孔電阻率CT法是將電極放入孔中進行采集的一種高密度電法探測方法，與地表探測相比，采用跨孔透射對穿的觀測方式，使探測點更接近于目標體，因此可獲取與孔間介質(zhì)地電結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的大量有用數(shù)據(jù)。
（2）案例分析
某項目位于浙江省紹興市，為一根DN300管徑燃氣管，管道材質(zhì)為PE管，非開挖穿越既有道路。本項目需在燃氣管道附近實施橋梁樁基，為保障施工安全，需探測出管道的準確位置和埋深。
根據(jù)擬定的非開挖燃氣管專項探測方案，采用聲波法初步探測后，再找權(quán)屬單位現(xiàn)場交底，得知了燃氣管線的大致位置，后采用跨孔電阻率CT法對管道進行了精確探測。本次在距離橋梁最近的已知燃氣管位置共布置了1條精測剖面，含6個鉆孔測點，測點間距1m。鉆孔采用無損水沖法鉆進工藝。
最終，成功地探測出了管道的準確位置和埋深，如下圖所示，推測管道中心埋深約為9.7m，管頂埋深為9.5m。在推測位置處布置1個驗證鉆孔，鉆孔鉆到9.4m位置碰觸到障礙物。對鉆孔進行清孔后，進行了工業(yè)內(nèi)窺鏡可視化影像驗證，影像圖如圖5所示。從圖中可以較為清晰的看到黃色的PE管管壁，確定為擬探測的燃氣管。經(jīng)比對，實際探測平面誤差為0.1m，埋深誤差為0.1m。
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