從事地下管線探測的單位的同行應該有比較貼切的感觸就是今年的燃氣管線探測項目太“火爆”了，全國各地的燃氣企業陸續開展地下燃氣管道探測，按照國務院安全生產委員會《全國城鎮燃氣安全排查整治工作方案》的要求摸清自家的管道情況，建立和完善燃氣管道地理信息系統。

曾在2014年前后,城鎮綜合管線“大普查”時期令探測人員最頭疼的估計就是地下PE(聚乙烯)非金屬的燃氣管道探測難題。PE是聚乙烯（Polyethylene of raised temperature resistance的英文縮寫），PE管材是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂,PE作為一種新型的材料，具有質量輕、耐腐蝕、抗老化、高韌性和抗沖擊性、可繞性并且施工方便等優點，促使PE管道近20年來迅猛發展，在城鎮燃氣、自來水領域逐步取代鋼制管道的應用。

國內從80年代初期開始聚乙烯燃氣管道的研究工作, 1982年在上海市曹陽地區試鋪了440m聚乙烯管道用于輸送低壓人工煤氣,并于10a后挖出其中幾段聚乙烯管道,對其材質進行了各項性能的綜合測定。結果表明,使用10a后的聚乙烯管道,其力學性能、耐化學腐蝕性能及短期靜水壓性能變化不大,有關指標仍能滿足當時ISO4437-87標準對新管材的要求。 

為使聚乙烯燃氣管研究工作受到重視并順利進行，國家科委1987年把"聚乙烯燃氣管專用料研制和加工應用技術開發"列為國家"七五"科技攻關項目，從專用原料─管材、管件加工─工程應用─標準規范制定進行系統研究，取得豐碩成果。為此,國家建設部發文推廣應用聚乙烯管道, 建設部于1991年至1992年在全國各地試點敷設了若干條聚乙烯管道,積累了一定的實踐經驗。值得一提的試點工程之一是成都市武侯宅小區474戶天然氣聚乙烯管道的鋪設,該小區管線總長687m,供氣壓力0.3MaP,安全運行至今,各項運行性能指標良好。1995年，國家技術監督局、建設部分別頒發了PE燃氣管材、管件的國家標準和工程技術的行業規程,加快了聚乙烯管道的應用進程。

2000年之后,PE燃氣管道正在國內迅速推廣使用，截至2019年底，我國城鎮燃氣管網總長度超過80萬公里，其中城鎮內PE燃氣管道占80%以上，一些新建區100%使用PE管道。

然而，PE管道由于其不導電、無磁性是一種惰性材料，城鎮燃氣使用的PE管道管徑小（中壓管道大多數Dn63-315之間），在城區內受干擾信號大，使用傳統的物探方法幾乎無法準確探測地下燃氣PE管道的位置，加之PE管道在敷設時施工不規范、管理不到位，示蹤線無法使用、竣工圖紙不準確等因素，造成大量的PE燃氣管道埋地后無法追蹤，隨著城市不斷加速發展，城市建設推進過程中不可避免的對道路進行改造、開挖，導致近年燃氣管道挖爆事故逐年上升，也使得燃氣企業對城鎮燃氣PE管道定位焦急萬分。

所以在這種慌亂之中“急病亂投醫”，不管什么方法管它有沒有用，先拿來試試，這種情形下給國內的“玄學探管”提供了滋生的土壤，比如常見的現場雙手拿著兩根“天線”，跺跺腳就稱稱能精準探測地下管道的這種方法，至今仍然有不少人迷信靠“心靈感應”來探測地下管線，甚至是古董寶物。

這無異于在20世紀中期曾經流行的“氣功找礦”熱，在地表通過人體氣功，可以透視地下幾十米甚至幾千米深地下的礦藏，后來被證實是一門偽科學。

那么我們在面臨燃氣PE管道探測過程中，如何選擇正確的探測方法呢？本文嘗試從以下幾個內容來一起討論：

1.如何選擇正確的物探方法來探測燃氣PE管道;

2.為什么選擇對了方法，探測結果仍然具有偏差，如何消除；

3.為什么“玄學探管”的心靈感應也能探測到管道？

1.如何選擇正確的物探方法來探測燃氣PE管道

城市地下管線探測是通過地球物理勘查等綜合手段則查明地下管線的平面位置、走向、埋深(或高程)、規格、性質、材質等，并編繪地下管線圖過程得學科，屬于地球物理學的其中一個分支。地球物理學（應用方向稱為地球物理勘探=“物探”）是用物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。這是一門高等院校開設的學科，主要分布在以前傳統的地質院校，比如中國地質大學、吉林大學、中南大學、成都理工大學、桂林理工大學等等。

我們現場經常聽一些客戶說“物探”，甚至把一些探測方法名稱叫錯，這里自行百度，就不科普了。

圖1開設地球物理學的部分高校

物探是一門綜合性學科，根據目標體與圍巖的物理性質差密度、磁化性質、導電性、放射性差異，使用的探測方法不用，如重力勘探、磁法勘探電法探勘等等，在復雜的地下管線探測過程中，我們如何選取有效的方法來探測我們需要的目標體呢？

《城市工程地球物理探測標準（CJJ/T7-2017）》的第3章里講到城市工程地球物理探測的應用條件，也是我們選取探測方法的基本原則。標準內容如下：

城市工程地球物理探測應具備下列條件:

1被探測對象與其周圍介質間應存在足夠的物性差異;

2被探測對象應具有一定規模，能產生可被觀測的地球物理異常場;

3干擾因素產生的干擾場應相對有效異常足夠小，或能被識別;

4工作現場應具備足夠空間，能布置探測裝置和開展現場探測工作。

圖2 《城市工程地球物理探測標準》中的四條應用條件

    可以探測地下管線的物探方法也很多，針對燃氣管道我們經常用到的示蹤線探測法、地質雷達、主動源聲波探測法、聲波反射法，甚至還有高密度電法、淺層地震法等等。

這些方法我們如何科學的選取呢？就用到了《城市工程地球物理探測標準（CJJ/T7 -2017）》四個應用條件來分析。

高密度電法和淺層地震法探測分辨率較低，我們主要用來探測地下管徑比較大的管道，如我們在某一工地上的探測試驗結果：

    在一處已知的道路涵洞進行探測試驗，涵洞內徑為2米的水泥管道，中心埋深約9米，總共布置61個電極，兩側電極中心位于涵洞正上方，電極極距1米，得到比較好的探測異常，但是如果用于探測埋深較深管徑很小的燃氣管道顯然就不適合應用條件第1、2、3條了。

我們再聊聊在日常燃氣管道探測中常用的方法，比如示蹤線（電磁）探測法、地質雷達、主動源聲波探測法、聲波反射法。

(1)有蹤線的PE管線探測

在鋪設PE管道同時常隨管道附加一條導線，常稱為示蹤線。示蹤線由于其具有良好的導電性，所以在外界干擾較小的地段，其異常值較容易在背景值中區分出來。

由于種種原因在實際探測過程中，經常遇到無示蹤線和示蹤線現斷線等情況，實際在PE管線探測中發揮的作用很小，但是盡管這樣，示蹤線探測法仍然是探測組首先考慮的方法，示蹤線可以直接使用金屬管線探測儀在外界干擾小的情況下可以獲得準確的平面位置和管道埋深。

有幾種連接示蹤線之后無法探測的情況需要注意：

（1）連接示蹤線后無信號，這個時候一定要先去示蹤線對面的閥井，或者在小區內找到另外一端示蹤線端頭，進行接地，很多閥井內的示蹤線處于懸空狀態導致無法使用示蹤線。過去我們總是認為是假示蹤線或者說示蹤線斷開了，往往是另一端懸空造成的。

（2）示蹤線連接信號很好，但是某一端探測距離不遠，如果我們遇到井內一根兩端都埋在地下的示蹤線，應該從出土的中間斷開，進行單向連接效果會更好。

作者曾經在泰州一鎮上進行燃氣PE管道探測，開始在井內我們把先剝開就直接加信號，探測距離很短，大約測200m就無信號了，后來從井中的示蹤線斷開，探測距離將近1300m，是因為有一端線頭在井附近就斷開了，如果沒有切斷，就在井附近形成回路。

（3）在調壓箱或者小區內連接示蹤線時，調壓箱中壓管道的示蹤線可能和低壓或者小區內部的示蹤線放錯，如果首先連接的中壓示蹤線失效或者信號不對，應該及時調換示蹤線重新連接或者接附近低壓出露的示蹤線多次嘗試。

(2)無示蹤線的PE管線探測

無示蹤線的管道主要采用主動聲源探測法、探地雷達法、聲波反射法。

具有壓縮氣體的內壁光滑的PE管道是聲音傳播的良導體，人們常有這種感覺，如果二人在自由空間相距約10m遠處對話那么因為聲音很輕，雙方聽起來都感到非常吃力,然而如果利用10m長的管道來傳聲，則對話者就仿佛近在咫尺。大家知道，還在電子技術遠遠沒有今天這樣發展之前，醫生就已能用簡易的聽診器來聽取病者心肺產生的微弱病態聲音。這種聽診器的原理就是將人的心肺運動的聲音引聚到較細的管道中，使能量不發散并有效地傳人人耳由于管道傳聲的這種獨特功效，使這種較為原始的聽診器至今還被人們襲用著，所以聲波在管道中能夠有效傳播這就是主動源聲波探測法的應用地球物理條件。

主動聲源探測法是通過音頻器發射裝置向管道內發射特定頻率的聲波信號，信號沿管道定向傳播至遠端，該聲波信號在管道壓力氣體中定向傳播的同時，通過管壁土壤立體傳播至地面，在底線形成一個點狀向地面發散傳播，如圖右圖。

我們再使用接收機在地面上捕捉該聲波信號，通過持續接收信號的音量區找到該聲波信號點做到對燃氣管道精確定位。

圖3 主動源聲波探測法原理

探地雷達法和聲波反射法對于地下的所有管道（或者說對不均勻介質（電阻率和聲波反射率不同））均有信號反射，很難識別是不是燃氣管道引起的異常，特別是燃氣PE管道和供水PE管道，材質、管徑大小型號都一樣的情況下，就無法區分信號。

例如下圖，如果我們僅僅看地質雷達信號圖，很難去區分到底是什么信號引起，這樣說地質雷達就沒有用了嗎？

并不是，有條件的直埋管道硬質路面，我們采用主動源聲波探測法和地質雷達結合的探測方法，準確地可以獲得管道平面位置和埋深。首先我們用主動聲源探測法準確的確定燃氣管道的平面位置，然后采用地質雷達進行掃面，只觀察已經探測燃氣管道平面位置的深部異常反應，從地質雷達異常獲取管道的埋深，兩者結合可以有效地解決硬質路面的燃氣PE管道探測難題。

圖4 不同管道地質雷達探測圖

對于其他燃氣管道探測方法，比如什么靜電場法，筆者沒有試過也不感興趣，但是有一次在一場探測現場遇到了所謂的手上拿著兩根天線的燃氣PE管線探測儀在同一個現場探測。

去年的冬天，受到探測單位的邀請，我們去市內一個小區探測燃氣PE管道，探測單位無管道資料，現場管道位置、氣源從哪里來也不知道。

我們在小區大門外面的閥井試著接了幾個信號都無法和小區內的管道連通，最后在小區北側圍墻內找到了閥井，信號連接到小區內，由于盲測和盲目的尋找燃氣管道用時比較長，現場其他同仁就顯得有點不耐心了，我一邊探測有人走過來和我說管道在小區道路中間，我測的信號明明在靠邊土質路邊上，我很驚訝的問道：你怎么知道管道在路中間，有資料嗎？還是以前見過？

然后他從上衣口袋里（冬天）掏出兩根天線，雙手平衡，天線交叉，跺跺腳，就說管道在路中間，測完之后，他天線很收就收到口袋里去了。

這是我第一次現場遇到這種心靈感應的天線管道探測方法，不知道是什么原理，我只留兩個問題給讀者思考：

（1）假如說原子質子原理，物質的質子之間的場，能夠隔空轉換為手中能夠帶動天線轉動的機械力嗎？（能量守恒）

（2）管道內氣體微弱靜電場，能夠在外界城市眾多電磁干擾下識別嗎？是否能夠滿足《城市工程地球物理探測標準》應具備下2、3條。

2被探測對象應具有一定規模，能產生可被觀測的地球物理異常場;

3干擾因素產生的干擾場應相對有效異常足夠小，或能被識別;

2.為什么選擇對了方法，探測結果仍然具有偏差，如何消除

   目前燃氣PE管道探測最主要采用主動源聲波探測法，也是最經濟便捷、最有效的探測方法，也有不少人說這個儀器測得不準，偏差很大呀？

   那為什么有人測得準確，有人測不準呢？是什么原因。

   首先我們先了解聲波的聲速，聲波在不同的介質中傳播速度顯著不同。科學家們已經測得空氣中常溫常壓下聲波速度是344m/s，淡水中為1430m/s，海水中1500m/s，鋼鐵中5800m/s，鋁中6400m/s，石英玻璃中5370m/s，而在橡膠中僅為30-50m/s。

   從以上聲速中我們也看出規律：

   介質密度越大，聲波傳播的速度越快，所以說從宏觀上來看，一般的按照密度而言，固體>液體>氣體，但也不是絕對的，故以密度來區分聲速并不是十分正確，例如水和冰。但眾所周知冰的密度比水小。經過實驗我們已經知道，溫度對聲速的傳播也有很大貢獻，除此之外還有材料的問題，形狀、摻雜等都能改變其傳播聲音的速度。

   從宏觀上來講，我們也可以從聲波在介質中傳播的速度來了解聲波的能量大小。更容易傳播的介質，到達終點的聲波能量會更強。

城市地下燃氣管道都在地下活動層內，地下回填的介質材料、形狀不可能完全相同，因此會造成從地下管道內的聲波傳輸到地面的能量不同，這就是我們在探測過程中引起誤差的主要原因。

   如圖中，在均勻的介質中，我們尋找聲波信號最強的位置對應管道，如果管道周圍存在低密度區和高密度區，則地面出現多個峰值，這種情況往往就造成新手的誤判。

在現場探測中如何去區分什么情況下是低密度區和高密度區呢？

舉兩個常見的例子：

（1）高密度區：管道在土質人行道上，周邊的水泥路面就是高密度區，所以往往我們探測的時候，信號整體偏移到了硬質的水泥路面邊沿，造成了誤判。

（2）低密度區：直埋管道管溝中回填沙土或者不密實介質，經常造成一條管道有兩個峰值，技術員往往認為是兩條管道，或者拿不定注意到底哪個才是真正管道的位置。

我們在某地實地探測的現場圖如下，最終我們在出現兩個信號的前后五米左右進行多次探測，最終確定管道位置，并用微孔開挖的方式見管，該項目詳細案例及探測和開挖照片原件可以加覃工微信qzy527免費獲取。

造成探測結果誤差大的原因就是探測范圍太窄，沒有把整個管道信號搜索完整，例如我們去安徽客戶探測現場，技術人員新使用某一家聲波管線定位儀，說測得沒有底氣，我們說聲波原理都一樣的不會有太大差別。后來我們到現場看，是一條過路穿越的燃氣管道，如下圖。

新手技術員在探測的時候，因為路中間車流量少，通過比較方便，第一個測點就到馬路中間探測，如圖中標紅點的位置，把傳感器放地上有聲波信號，馬上就斷定管道在道路中間，然后就到第二個紅點探測位置也是同樣的探測方法。

我們到現場之后，按照“多切面”法重新探測，后來連成管道的位置與客戶探測的第一個探測點（距離聲源比較近，附近都有信號）相差將近10米遠。造成這次探測誤差的原因如右圖，新手技術員可能只走到了A點的位置有信號就斷定管道的位置，其實是他還沒有搜索到最強信號。

我們在地球物理勘探中處理異常還有一個原則：不管用什么物探方法，必須要保證物探異常的完整性再進行物探異常解譯。

我們如果還沒有搜索完整的聲波信號，就下結論，這就像是“盲人摸象”，無法確定大象的真正模樣。

我們如何避免以上兩種常見的探測偏差呢？

最簡單也常用的方法就是“多切面探測法”，就是在探測點的前后相差一段距離（2-5米）探測多個截面，如圖中的虛線，我們確定一個探測點TR01，要在它前后測3-5條探測剖面，保證有3-5個探測點連成一條直線，排除個別偏差較大的異常點（綠色×），如果沒有連成直線的點就一直要反復切面探測，直到能明顯確定最強點連成線。

這樣的現場探測方法，可以減少因為地下不均勻介質引起的偶然誤差，從而保證探測結果準確性。在任何一個燃氣PE管線探測現場，都可以采用這個方法來保證探測精度，即使是很短的探測距離。

3.為什么“玄學探管”的心靈感應也能探測到管道？

對于地下燃氣PE管道探測，我們前面談到選擇有效的探測方法以及探測誤差的客觀存在，又談到如何避免探測誤差的方法，盡管我們討論了很多這樣的問題，但是仍然有人說，靠心靈感應的“玄學探管”方法雖然原理不明，但是探測現場有時候探得很準的。

作為一名管線探測的老隊員，那我就來詳細說說，為什么靠“心靈感應”有時候探測得很準確，這種方法是否靠譜？

城市地下管線探測并不是有些外行人說的可以“零經驗”探測，輕松上手。采用設備探測管線的某一個點，可能很快學會儀器操作即可，但是管線探測是一項系統工程，作為一名真正的探測技術人員，不僅要掌握探測方法原理和測繪知識及成圖技能，更要了解管道的結構、施工方法、連接的邏輯關系，更重要的是學會區別干擾信號和減少探測誤差的能力。

一名老管線技術員，即使在不適用探測儀器的情況下，在某個環境（道路邊）他也可以一眼判斷出來管道大致鋪設在哪里，然后再使用儀器設備去認證他的結論，儀器是用來驗證的。

我們到某一個新地方進行管線探測，除了前期的資料收集、調繪，到達現場準備探測之前，都先根據圖紙資料縮小探測范圍，無圖紙資料也可以根據現場的環境進行“時空排除法”縮小管線探測范圍。

這個過程其實就是靠人的經驗去縮小探測范圍從而提高工作效率，而“玄學探管”在這個階段靠人的經驗也是有可能找到管道的，所以有人會說這個方法有時候準確，有時候不準確，就是一種概率。

下面，舉個例子：

在下班回家的路上，有興趣的可以一起來用這個“時空排除法”推測一下你們路邊的燃氣管道在哪個位置？

這是作者下班回家經常走的路，如果燃氣公司的人員告訴你就在這條路上有一天管道，如何去判斷管道大致范圍呢？

當然期間你可以咨詢，這條管線管徑多大，是直埋還是穿越，最重要的信息的它大概建成于哪一年，了解這些信息之后開始觀察地面環境。

那么管道只可能在瀝青路面到房屋圍墻邊上，大概8m寬度，已經把管道鎖定在這個范圍里面，下面再進行排除。

時間排除法：

這條大路的一側有兩排大樹，右側樹干明顯大一些，樹齡大概20年了，左側數樹干小一些，大概也有10年的（假設），如果管道建設時間2013年，才有9年時間，所以管道不太可能在右邊大樹地下，所以已經第二次縮小范圍。

   然后沿著這條路往前走，會發現在盲道的右側，是一個大的強電力井，電力井的右側是污水井蓋，所以盲道的右側基本上可以排除了，燃氣管道和強電、污水管道很少在一起。

經過這兩次排除法之后，如下圖，管道已經縮小到1m范圍之內了。按照管道開挖挖機開挖井溝寬度60cm左右，管道就在外面第一排樹的右側20-30cm的范圍。

我們來驗證一下，往前走是否能找到已知點，如果再找到已知點，比如說這個范圍里面有閥井，那么就已經十分準確判斷前后管道的位置。

為了驗證這一次的判斷，往前走我們看到了靠近第一排樹右側距離約20cm就有燃氣的放散井和切斷閥井，基本上已經確定了燃氣管道的范圍。

（注：圖片同一路段，不同時間反向拍攝）

“玄學探管”的方法基本依靠這個原理，因為管道埋設也有條件限制，畢竟涉及到鋪設時候的其他種類開挖施工，相對來說管道的埋設位置有具有一定的規律。心靈感應的方法在某個環境下算是“蒙”對了管道的位置。但是城市地下的管線埋設方式和埋設環境不可能一致，如果純靠“蒙”對，這樣的工作方法是不可取的。

作為一名真正的管線探測技術員，同樣需要靠現場環境的分析來縮小我們的探測范圍，到達現場之后可能在幾分鐘之內就能初步確定我們需要精準探測的范圍，然后再根據設備探測的信號追蹤管道的準確位置，這樣既能準確探測也能提高工作效率。

我們很多管線探測的新手，到達現場之后，立即打開設備接信號，開始盲目的探測，全部依靠設備信號來確定管線位置，可能造成錯測和漏測。

要準確的解決燃氣PE管道這一個難題，正如文章所說的幾個要點：

依據地球物理探測的方法選擇四個原則來選擇有效的燃氣PE管道探測的方法，隨后在探測過程中，要通過“多切面探測法”減少探測的誤差，由于管道埋設環境錯綜復雜，切忌通過心靈感應的迷信方法“蒙”對管線位置。

看完這篇文章，希望也能回答這幾個問題：

你們說聲源探測很準？為什么測出來的結果仍然有偏差。你們說心靈感應的“玄學探管”不準，為什么他們有時候能測得非常準，有時候測得不準。

現在看完文章，不知道心里有底了吧？

參考文獻：

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    作者簡介：礦哥，地質院校物探專業畢業，2016年開始從事燃氣PE管道探測，壓力管道定期檢驗。