城市地下管网是保障城市运行和发展的重要基础设施,也是当前城市更新和安全韧性提升行动的重点。“十五五”规划纲要提出,我国将建设改造城镇燃气管网约20万公里、排水管网约17.5万公里、供水管网约17.5万公里、污水管网约10万公里、供热管网约12万公里,同步推进智慧化改造。
城市地下管网建设和改造需要进行管网体检评估。住房和城乡建设部有关负责人近日表示,各地要一体化推进城市体检与城市更新,坚持先体检后更新、无体检不更新,加强城市体检结果应用与城市更新规划实施体系衔接,地级及以上城市和县级市要全面开展城市体检工作。一些地方结合已开展城市地下管网普查、排查和日常巡检工作,摸清存量管网分布、运行状态等现状底数,查清管网老化、混错接、病害及漏损等问题,与道路改建、城市更新等工程紧密结合,实现从“按病开方”到“靶向改造”的精准治理。
目前,针对地下管线的探测方法主要有工程钻探法、导向仪法、惯性陀螺仪法、探地雷达法、PCM+探测仪法、高密度电法等。各种地下管线的探测方法都存在一定的适用性,若使用单一的方法对其进行预报,易对管线探测结果造成误判,因此采用多种探测方法时解决探测结果的多样性问题,确定出一种成熟易行的综合探测方法对精确判定管线的位置尤为重要。
1、地下管线探测方法
地下管线的探测方法多种多样,每种方法都有其独特的应用场景和优缺点(表1)。

探地雷达法、高密度电法和地微动法能够清晰地显示出地下图像和管线的位置,但其分辨率较低,无法精确确定出管线的具体位置;陀螺仪法探测误差与管道长度成正比,对于地下非开挖深埋管线,管道长度较长,导致测量误差也较大;PCM+探测仪法具有探测距离长、对管线的平面定位精度高的优点;工程钻探法探测精度高,但打钻孔的效率低,特别是深埋钻孔将面临易塌孔问题,因此多用于验证管线位置。
2、探测技术原理
2.1 电磁感应法
在管道平面位置的正上方或附近放置发射交变电流的发射机,内置在发射机发射线圈在受发射机所发射的交变电流作用下产生交变电磁场并向地下介质传播,在一次交变电磁场的激励下管线内部将产生涡旋电流,在其周围产生二次电磁场,分为主动源法和被动源法。主动源法通发射机直接对金属管线施加交变电磁场,即可在金属管线中产生一交变电流,并在周围空间产生一交变磁场,利用接收装置观测磁场的空间分布状况,可间接推算出管线空间位置及埋深。主要适用于金属管线探测,可用于管线盲探,也可探测近距离并行管线,可确定管线的平面位置、埋深等属性信息。

图1 电磁感应法原理
2.2 地质雷达法
地质雷达法是基于高频电磁波的反射原理,设备由发射机和接收机组成。发射机产生高频脉冲波,由内置的发射天线向外辐射电磁波并往地下介质内部传播,电磁波经地下介质反射后回到地面,并由接收机内置的天线接收反射波。对非金属地下管线有一定探测效果,探测中要充分了解地下管线条件,针对性选择有效的天线组合,才能达到理想效果,确定管线的深度和位置,但不能分辨管线类型。

图2 地质雷达法原理
2.3 瞬变电磁法
瞬变电磁法是利用不接地回线向地下介质发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用接收线圈感应测量二次场的方法。发射线圈断电后通过接收线圈测量二次场随时间变化的规律,从而获取地下管线的埋深、位置等平面信息。管线探测过程中,金属材质的管道属于低电阻体,而周围围岩介质属于高阻体,两种物体的电阻率差越大,管线的埋深和位置等平面位置信息探测精度越高。

图3 瞬变电磁法原理
2.4 PCM+探测仪法
PCM+探测仪由电源、连接线、大功率发射机和接收机等组成,可用于探测较大埋深的金属材质管道。在使用PCM+探测仪对金属管道探测时,发射机一端连地,另一端与被测管道连接。由发射机对被测管道施加信号电流,接收机在地面接收电磁场信号,进而对地下管道进行定位。PCM+检测仪探测管道如图所示。

图4 PCM+检测仪检测管检测原理
2.5 工程钻探法
工程钻探法是最直接、最有效的一种探测方法,即利用钻机在盾构前方进行打孔钻探,可直接接触管道,虽然其精度较高,但其工作量通常较大,费用高,因此常将其作为补充和验证。
3、中交路桥科技地下管网普查
中交路桥科技有限公司成立于2009年,是以智能物联网技术、城市生命线安全监测技术、数字信息技术为引领,深度结合土木工程技术,为新型基础设施安全保驾护航。针对城市更新与改造、地下管管探测及管网智慧化运营模块,主要业务包括城市地下管线普查、城市地下市政基础设施普查项目、单一管线详查(燃气、电力、热力、排水、自来水)、排水管线的清淤、检测、修复等基础工作,在查明管网信息的基础上,建立完成管线数据库;建立三维管网管理信息系统,实现管线管理的数字化、网络化、信息化和智能化,提供数据共享服务;实施有效的监督、协调与控制。