管线探测仪校验及方法试验报告.doc

1 *地下管线普查项目地下管线普查项目 物探仪器校验及方法试验报告物探仪器校验及方法试验报告 * 二一六年八月 2 *地下管线普查项目地下管线普查项目 物探仪器校验及方法试验报告物探仪器校验及方法试验报告 编写单位：（盖章）* 编 写 人： 审 核 人： 审 定 人： * 二一六年八月 3 目目 录录 1 试验目的试验目的 .1 2 测区范围及地球物理特征测区范围及地球物理特征 .1 2.1 测区范围.1 2.2 地球物理特征.1 3 主要依据主要依据 .3 4 仪器校验仪器校验 .3 4.1 参加试验的仪器.3 4.2 试验方法.4 4.3 管线探测仪性能校验.5 4.4 最小收发距试验.7 4.5 最佳收发距试验.10 4.6 最佳发射频率选择.13 4.7 激发方式，定位、定深方法的选择.14 5 试验结论试验结论 .15 1 1 试验目的试验目的 受*委托，*承担*地下管线三维信息管理系统建 设及*以外主要道路地下管线普查项目第*标段工作任务。为顺 利完成此项工作，确保工程质量，我单位技术人员在工程开工前对 测区进行了现场踏勘，在充分了解测区情况的基础上，于 2016 年 8 月 0104 日在*路、*路、*和*路投入两台 RD8000 管线仪 进行了仪器检验和方法试验。 试验目的：一是对生产中所使用的探测方法实施控制，确保该 种方法、仪器设备的有效性及探测精度和有关参数符合规定的要求； 二是对使用的地下管线探测仪实施控制，要求投入使用的仪器不但 性能稳定，而且各项性能指标偏离值符合要求；三是对不同管线、 不同介质条件、不同的地电环境采用不同的地下管线探测技术方法， 确保仪器精度满足规定要求。 主要试验人员：*、*、*、*、*等。 2 测区范围及地球物理特征测区范围及地球物理特征 2.12.1 测区范围测区范围 *地下管线三维信息管理系统建设及*以外主要道路地下管 线普查项目第*标段探测范围为：*以外主要道路地下管线普查 （*） ，约*km；探测管线带状图测绘，约*平方公里。 2.22.2 地球物理特征地球物理特征 测区位于位于*，土层较厚，主要为第四纪冲积粘土层，潜水 面较浅，一般在 1 米以下，测区道路多为沥青和水泥铺装层，人行 道多为花砖覆盖，其下多为混凝土层。测区内地下管线材质主要为 2 金属材质构成，或含有金属网、钢筋骨架(如大部分光缆含钢筋加强 芯)等。管线材质与覆土的物性差异，是管线探测的前提条件。 （1）金属管线与周围介质具有明显的电性差异。测区内管线多 为金属材质，分布在主要道路及其它次干道上。金属管线具有良好 的导电性，与周围高阻介质之间有明显的电性差异，这种差异是用 电磁法探查地下金属管线的物性基础。 （2）非金属管道与周围介质存在一定的物性差异。测区内部分 给水管线的材质为砼管、部分燃气管道材质为 PE 管。非金属管线与 周围松散、硬度不一的介质之间存在着介电性等物性差异，利用高 频电磁波法(如探地雷达)可达到探查非金属管线的目的。 （3）高阻金属管线与周围介质在一定条件下亦能呈现电性差异。 电性较好的金属管之间用绝缘物(垫圈)隔开或锈蚀严重的金属管， 其在一定情况下表现出高阻现象，但采用穿透性较好的高频电磁法 能有效地分辨其与周围介质的电性差异。 （4）地表游散电流、高速行驶的汽车，能产生一定频率的干扰 电磁波，地面混凝土中的金属网、金属护栏、隔离栏是非连续电磁 干扰体。这些干扰因素有时会产生较强的假异常，影响探查效果和 探查质量，应在探查工作中避开或消除。 综上所述，本测区地下管线与周围介质存在明显的物性差异， 具备用物探方法施工的前提条件。 3 3 主要依据主要依据 （1）中华人民共和国行业标准城市地下管线探测技术规程 CJJ61-2003； （2）山东省工程建设标准地下管线探测技术规程 DB37/T50882017； （3）山东省工程建设标准地下管线信息管理系统建设标准 DB37/T50892017； （4） *市地下管线探测技术规程以下简称技术规程 ； 4 仪器校验仪器校验 在进行试验前，首先对两台英国产RD8000管线探测仪进行了开 箱检查。检查结果:仪器各按键、显示屏等状态良好，附件齐全；发 射机、接收机自检正常，可以进行方法试验。 4.14.1 参加试验的仪器参加试验的仪器 参与校验的仪器统一编号，保证仪器与校验数据一一对应。投 入的 2 台 RD8000 型管线探测仪，编号为 1，2（详见表 4.1） 。 项目项目 RD8000RD8000 型管线探测仪表型管线探测仪表 表表 4.14.1 发 射 机接 收 机 仪器 编 号 型 号出厂编号型 号出厂编号 1RD8000PXL* * 2RD8000PXL* * 以上系列管线探测仪是管线探测专用仪器，其具有探测精度高、 抗干扰性强、效率高、性能稳定等特点，在国内专业队伍中普遍使 4 用。 发射机可采用直接、夹钳、感应等不同激发方式连续发射 8kHz、33kHz、65kHz等不同工作频率的信号共探测者选用。接收机 具有多种探测方式与变频探测功能。除接受发射机的工作信号外， 还具有根据发射机发射的信号来指示管线负载电流方向，从而判别 探测管线外，还可以利用50Hz被动源做工频法搜索探测电缆及部分 金属管线，区分相邻管线的功能。 4.24.2 试验方法试验方法 管线仪在探测管线时有三个方面可供选择：探测方法、定位定 深方法、探测频率，本次方法试验通过对各类管线采用不同的探测 方法和探测频率选择出适合本测区的探测方法，本次试验使用的探 测方法主要有：低频磁偶极法（感应法） 、直连法和夹钳法。 1、低频磁偶极法主要用于较长距离范围内对管线进行追踪和定 位。它有两种激发方式，水平线圈激发和直立线圈激发。前者主要 用于管线走向不明的地区管线追踪及管线密集区实行压线法时使用， 后者多用于管线走向较清楚时的长距离追踪探测。本次方法试验仅 对直立线圈激发进行了探测试验。 2、直连激发有单连和双连两种，单连是一端接明显点，另一端 无穷远接地与管线形成回路；双连是导线两端接管线两端的明显点 形成回路，仪器在其中对管线进行探测。因受可供激发点少，接地 电极等环境限制，主要用于一些明显点附近走向复杂及地下管线出 地点附近的探测工作（譬如给水的三通点，管线密集处） 。本次方法 5 试验仅对单端连接进行了探测试验。 3、感应环（夹钳）激发法是一种辅助方法，当上述方法使用效 果不佳时可使用之。引起激发信号较强，探测距离较远，主要用于 通信和电力电缆的探测。 定位和定深方法: （1）定位方法 此次试验采用定位精度最高的水平分量垂向差值最大值来定位， 也就是被测目标体电磁场水平分量Hxmax 所处的位置。 （2）定深方法 主要采用“特征值法” ，即为“70%法” 。 70%法就是测出一个峰值, 峰值点则为管线的平面位置。峰值点 两侧的两个 70%峰值的点如果两边对称,则两个 70%值点间距就是管 线的中心埋深。 4.34.3 管线探测仪性能校验管线探测仪性能校验 所有参与性能校验的仪器及操作人员严格按操作规程操作。管线 激发方式采用夹钳法和感应法。平面位置测定采用极大值法，深度 测定采取 70%衰减法。 按照城市地下管线探测工程监理导则 （RISN-TG011-2010）的 第 7.2.6 条规定，管线探测仪校验应符合以下要求： 1 校验剖面的选择应具有合理性和代表性； 2 校验的管线点不应少于 20 个； 3 现场记录数据完整，精度统计正确； 6 4 投入探查的每台管线探测仪均方误差不应大于探查精度限差 的 1/3； 5 应编制仪器检验报告。 本项目探测仪器性能校验测点总观测次数100次。 试验结果详见附表一：管线探测仪校验报告 将试验测定数据按一下公式进行统计计算，结果如下： 仪器性能校验定位比对均方差：M均S= 2 i 1 iS n mn 仪器性能校验定深比对均方差：M均h= 2 i 1 i n mn h 式中： 在第i点上各单次观测值与该点实际中心位置之差； i S 在第i点上各单次观测值与该点实际深度之差； i h M总观测次数，即参加校验的所有点上全部观测次数之和； N参与校验的点数。 管线探测仪校验结果显示： 参与试验的2台仪器的探查埋深限差为7cm，探查平面位置限差 为12cm。 各探测仪中误差统计表各探测仪中误差统计表 表 6.3 中误差 仪器编号 平面中误差 （厘米） 埋深中误差 （厘米） 12.153.26 7 21.923.41 由记录表数据可见，2台仪器平面、深度差值较小，波动范围窄， 各数据趋近一致。探测仪一致性校验结果显示同点两台探测仪测深 最大误差为7cm，平面位置最大为5cm，均在限差要求之内。一致性 定位、定深均方差均小于*规程规定限差，各探测仪中误差均 小于*规程规定限差，精度满足要求。经检验仪器性能稳定， 误差波动幅度较小，满足本工程要求。 4.44.4 最小收发距试验最小收发距试验 1、试验场地选择地形平坦、有足够的长度；地下无管线、空中 无电线、电缆等干扰。本着上述原则在测区内选择试验场地。 2、场地探查 对场地采用 P 波、R 波进行扫描，发现地下有管线存在，然后 用有源法搜索将地下管线的实际位置标出，试验时最大限度地远离 地下管线，划分出试验区域。 3、试验步骤 （1）在选定的位置固定发射机，沿发射机走向方向距发射机 中心 5m 开始每过 1m 画定一接收机采集数据的位置，保证采集的数 据准确、可比性好。 （2）根据经验，接收机的自动增益在 30 以下使用较少，而增 益 70 以上因信噪比过大，用来定位、定深精度较差，所以我们选用 了管线探测仪常用的自动增益 50 进行试验。理论上电磁波在无限远 处衰减为零，本次由于场地等因素限制收发距最大在 25m 左右，通 8 过试验可以达到本次试验的目的。本着按均匀、合理、科学的原则 进行了下列收发距试验： A、发射功率 25%，接收机增益 50，频率为 8kHz、33kHz、65kHz。 B、发射功率 50%，接收机增益 50，频率为 8kHz、33kHz、65kHz。 C、发射功率 25%、50%、75%、接收机增益 50，频率为 8kHz。 4、数据处理： 经过对试验数据进行分析、对比，将比较有代表性的三组数据 输入计算机自动绘出一次场随收发距增大衰减图（详见图 4.1、4.2、4.3） 。 8K36. 20. 12. 8.764.6 3.7 2.8 2.421.5 1.3 1.1 0.9 0.8 0.7 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 33K 18. 12.84.5 3.5 2.7 2.2 1.6 1.4 1.2 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 65K 9.264321.1 0.9 0.9 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 123456789101112131415161718192021 0 5 10 15 20 25 30 35 40 读数 试验点号 最小收发距实验曲线 发射功率25% 8K 33K 65K 图图 4.14.1 最小收发距试验曲线（发射率最小收发距试验曲线（发射率 25%25%） 9 最小收发距实验曲线 发射功率50% 0 20 40 60 80 100 试验点号 读数 8K 33K 65K 8K80 48 25 1812 9.5 6.5 5.1 4.1 2.9 2.7 2.1 1.8 1.6 1.4 1.4 1.2 10.9 0.8 0.8 33K42 23 12 8.6 5.7 4.9 3.8 3.9 2.9 2.3 1.8 1.6 1.4 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 65K18 11 8.5 5.1 4.4 4.3 3.6 3.7 2.4 2.1 1.4 1.1 1.1 0.9 0.7 0.7 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 12345678910 1112 13 14 15 16 17 1819 20 21 图图 4.24.2 最小收发距试验曲线（发射率最小收发距试验曲线（发射率 25%25%） 123456789101112131415161718192021 25%38211411 9.3 6.2 5.4 4.3 3.1 2.2 1.9 1.5 1.1 0.8 0.8 0.7 0.5 0.5 0.3 0.3 0.3 50%824727201411 8.5 6.4 5.6 4.3 3.1 2.6 2.4 2.1 1.9 1.7 1.5 1.3 1.1 0.7 0.6 75%9770443121171210 8.9 7.5 6.6 5.4 4.6 3.9 3.3 3.1 2.8 2.2 1.8 1.7 1.3 0 20 40 60 80 100 120 读数 试验点号 最小收发距实验曲线 发射频率8KHz 25% 50% 75% 图图 4.34.3 最小收发距试验曲线（发射率最小收发距试验曲线（发射率 8KHz8KHz） 说明：图一为发射功率 25%、增益 50，频率分别为 8kHz、33kHz、65kHz，一次场随收发距变化的对比图。 图 4.2 为发射功率 50%、增益 50，频率分别为 8kHz、33kHz、65kHz，一次场随收发距变化的对比图。 图 4.3 为发射频率 8kHz、增益 50，发射功率分别为 10 25%、50%、75%，一次场随收发距变化的对比图。 通过试验可以看出： （1） 、发射同等功率的电磁波在频率较低时场强较强，传播距 离远，亦即接收机的读数大，收发距相应增大，因此 8kHz 较 33kHz、65kHz 的最小收发距要大。同样，频率相同时功率越大的电 磁波场强较强、传播距离远，最小收发距越大；接收机的增益越大， 最小收发距越大。因此，发射频率为 33kHz、65kHz 时其最小收发距 依照发射频率为 8kHz 时的最小收发距即可满足要求。 （2） 、根据物探理论结合本地区的特点，确定的最小收发距 （详见表 4.1） 。 最小收发距一览表最小收发距一览表 表 4.1 发射功率(%)发射频率(kHz) 增 益最小收发距（m） 258508 5085010 7585014 以上确定的最小收发距仅表示在该距离时一次场的强度较小， 对平面、深度的探测精度的影响较小，但是在此距离内当地下管线 埋设较深时、二次场较弱的情况下，一次场的影响较大，因此进行 地下管线探测时收发距要大于该距离。 4.54.5 最佳收发距试验最佳收发距试验 最佳收发距试验在最小收发距确定后进行，将发射机放置在无 干扰（受干扰很弱）的已知单根管线上，通过在管线正上方施加激 发信号，沿管线的走向观测接收机的读数，依据背景值低、异常明 11 显的位置确定最佳收发距。 1、试验场地的选择 场地要求地势平坦、无干扰、无障碍物且有一定的长度。 2、管线选择 管线单一周围无干扰，管线埋深较浅且变化小、管径、埋深、 材质等已知且无弯曲、多通的给水管线作为本次最佳收发距目标管 线。 3、试验步骤 按发射机功率 25%、50%、75%依次进行，首先固定发射机在管 线中心上方，沿管线中心作一直线，每次试验时确保发射机点位一 致，从发射机中心起每两米划一刻度，作一垂直管线走向方向的剖 面，从管线中心每 0.1m 向左右两边画刻度，然后沿剖面观测电磁场 水平分量，并记录试验数据，再按发射功率大小依次进行观测。根 据观测结果绘制最佳收发距试验曲线图（详见图 4.4、4.5、4.6）： 12 10m 5.68.49.9 13.5 21.3 29.6 42.2 52.2 54.9 51.5 39.8 28.4 20.9 12.8 9.47.86.0 15m 4.25.77.08.8 13.2 20.7 29.1 37.4 40.2 36.2 28.7 21.4 12.9 9.47.85.14.0 20m 2.73.54.96.2 10.7 15.9 24.5 29.4 33.1 28.7 23.0 14.5 9.85.94.73.02.6 25m 2.12.93.54.77.7 11.6 15.1 21.3 24.4 20.5 14.5 10.2 7.34.23.12.52.2 1234567891011121314151617 0 10 20 30 40 50 60 读数 最佳收发距实验曲线 发射功率25% 增益60 10m 15m 20m 25m 图图 4.44.4 最佳收发距试验曲线（发射功率最佳收发距试验曲线（发射功率 25%25% 增益增益 6060） 图图 4.54.5 最佳收发距试验曲线（发射功率最佳收发距试验曲线（发射功率 50%50% 增益增益 5050） 1234567891011121314151617 10m8.610.512.4 15.9 2235.6 56.169.3 75.6 68.9 55.8 33.420.5 14.9 12.19.77.9 15m7.1 8.911.4 13.9 17.8 24.6 37.554.5 58.7 53.4 36.6 23.81612.1 10.28.15.9 20m5.3 6.9810.2 13.5 17.1 28.835.5 41.3 33.8 27.2 16.59.97.45.95.14 25m3.5 4.95.88.611.1 14.1 20.32829.4 27.1 21.2 14.98.96.85.33.83.1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 读数 最佳收发距实验曲线 发射功率50% 增益50 10m 15m 20m 25m 13 1234567891011121314151617 10m8.8 10.1 12.9 16.7 25.5 42.2 59.6 77.8 89.5 78.8 58.3 41.8 26.4 15.3 11.99.88.1 15m6.18.59.7 11.4 14.2 25.2 44.6 63.5 76.2 62.9 42.7 23.6 15.2 10.19.57.95.9 20m4.24.45.86.9 10.6 18.9 30.2 45.6 51.4 44.3 29.5 17.79.85.95.1 43.7 25m3.34.14.45.47.1 11.2 16.3 24.5 30.12415.5 10.76.64.94.13.83.1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 读数 最佳收发距实验曲线 发射功率75% 增益40 10m 15m 20m 25m 图图 4.64.6 最佳收发距试验曲线（发射功率最佳收发距试验曲线（发射功率 50%50% 增益增益 5050） 4、数据处理 将观测结果分类整理并选择有代表性的几组数据输入计算机， 自动生成对比曲线图（见图五至图七） ，根据曲线图结合探测精度确 定的最佳收发距（详见表 4.2）： 最佳收发距一览表最佳收发距一览表 表 4.2 功 率（%）发射频率（kHz） 最 佳 收 发 距(m) 备 注 253310 503315 753320 4.64.6 最佳发射频率选择最佳发射频率选择 在确定最佳收发距后，固定发射机在最佳发射距的位置，依次改 变发射机的频率记录下接收机的读数，通过比较接收机的读数和灵 敏度，以异常明显，深度、平面位置较接近实际值的频率为最佳发 射频率，图 5.7 为发射功率 50%，收发距=15m 时的频率对比图。频 率为 33kHz 时曲线完整，探测精度最高。 14 图图 4.74.7 最佳发射频率试验曲线最佳发射频率试验曲线 因此最佳发射频率确定为 33kHz。 另外根据以往的管线探测工 作实践及经验总结：33kHz 使用范围广，精度相对较高；其次是 65kHz、8kHz。 4.74.7 激发方式，定位、定深方法的选择激发方式，定位、定深方法的选择 （1） 、激发方式 通过试验确定的激发方式：给水管线采用直接法最好，信号强、 传播距离远、异常明显，定深、定位较其它方法精度高。感应法在 单一管线的情况下效果较好，在管线密集的情况下要慎重、灵活使 用，可通过改变发射机的感应方式避开邻近管线干扰，如：压线法 等。 电信类、电力等电线、电缆优先采用夹钳法，该方法信号强度大、 传播距离远、邻近干扰小。因该类管线多以集束状态埋设，线与线 1234567891011121314151617 65K11.2 12.1 14.3 17.2 23.5 35.3 50.1 60.1 64.2 59.8 49.7 34.423 16.5 13.6 12.1 10.7 33K6.58.4 10.6 11.8 15.7 22.532 44.5 49.1 43.6 31.3 21.7 14.711.2 9.8 7.7 5.2 8K 3.84.7 5.97.8 10.9 13.4 18.7 28.1 33.8 29.1 17.5 12.7 10.2 7.154.6 3.4 0 10 20 30 40 50 60 70 读数 最佳发射频率试验曲线 65K 33K 8K 15 之间距离较近，采用感应法时精度较低，因此应优先采用夹钳法。 （2） 、定位方法的选择 极大值法的定位精度相对较高，极小值法的定位误差较大，因此 探查作业中尽量采用极大值法定位，同时辅以极小值法验证。 （3） 、定深方法的选择 70%法的定深精度较高。因此探查作业中尽量采用 70%法定深，同时 辅以直读法。探查作业中要不断通过已知点、开挖点的深度来校验 70%法的准确性，提高探查精度。 管线探测方法试验（详见表 4.3）： 管线探测方法试验表管线探测方法试验表 表 4.3 16 5 试验结论试验结论 1、经试验参加施工的 2 台仪器主机及配件齐全，性能稳定，一 致性较好。由本次试验可以看出：在不受其它邻近管线干扰的情况 下，各仪器的定位和定深精度均较高，只需要把探测的中心埋深校 正到管顶埋深即可。校检结果达到城市地下管线探测技术规程 （CJJ612003）要求，可投入本区施工生产。 2、管线探测激发方式应尽量选择对邻近管线感应小、突出目标 管线异常的方式为主。给水管线等宜采用直接法、感应法；埋深大 仪 器 测 定 试验 点号 管线 类别 激发 方式 工作 频率 定位 方法 定深 方法 实 际 深 度 （中心） 测定 深度 深 度 差h 平面差 s 备 注 直读 5573 极大值 70%4533 直接 法 33 kHz 极小值极值 59115 直读 5354 极大值 70%5132 1 路灯 感应 法 33 kHZ 极小值极值 48 58106 直读 76104 极大值 70%8422 直接 法 33 kHz 极小值极值 9484 直读 8245 极大值 70%8823 2 供电 感应 法 33 kHz 极小值极值 86 9376 直读 61134 极大值 70%7221 夹钳 法 33 kHz 极小值极值 8065 直读 62126 极大值 70%7132 3 联通 感应 法 33 kHz 极小值极值 74 8065 17 时，优先采用直接法。电力、通讯类管线因其多以管块、套管或沟 道等形式埋设，线缆之间距离又很近，相互之间互感较强，所以应 尽量采用夹钳法。 3、平面定位应以极大值法为主，同时辅以极小值法或通过开挖 等方式来提高探测精度；深度测定以 70%法为主，直读法为辅。 4、收发距的选择应根据管线的埋设方式、材质、周围介质等实 际情况确定，一般以 1025 米为宜，或改变接收机的增益达到要求。 5、方法试验工作主要是在较为理想的条件下进行的，而各地段 地下管线的埋设方式、材质、埋深及周围的地电条件各异，现场应 根据实际情况综合运用多种方法，采用多种频率，综合分析以得出 符合实际的成果数据。 6、遇有特殊情况时（更换仪器、仪器经过维修、调试后）适时 进行检验，以满足工作要求。 第 18 页 *管线探测仪校验报告管线探测仪校验报告 表 8.1 仪器名称:管线探测仪 型号：RD8000 编号：* 点号管类 管径/断面 尺寸（mm） 探测深度 （cm） 实际深度 （cm） 深度差值 （cm） 平面差值 （cm） 地点备注 1 路灯 100576033* 2 路灯 100646224