地质雷达在城市改建场地地下管线详查中的应用

地质雷达在城市改建场地地下管线详查中的应用

勘察、测绘与测试技术

建材与装饰２００８年１月下旬刊

地质雷达在城市改建场地地下管线详查中的应用

何辉

莫伟生

查、漏探城市改建场地地下管线中发挥不可替代的作用。

１前言

城市改建场地地下管线主要是指城市拟建或在建施工区域内的地下管线，按种类可分为给水、雨水、污水、燃气、电力、电信、工业等，按管材可分为金属管、非金属管，按管径可分为大管径、小管径，按用途可分为市政管、用户管，按压力又可分为高压管、低压管……。城市改建场地地下管线常具有范围小、出露点少、管线复杂、地貌破坏严重及干扰因素多等特点。而任务要求多为查清场地内所有地下管线，以避免施工破坏。在实际工作中，由于受场地及探测方法、手段的限制，如何避免漏查、漏探场地地下管线是解决问题的关键。我们知道，常规用的管线探测仪是利用激发电磁场进行工作的，探测时通过连接导线、耦合线圈或发射机的激发线圈把交频电磁信号加载到地下金属管线上，并使之沿金属管线传播，在金属管线周围产生电磁场从而被仪器的接收装置接收，由于传播信号随传播距离增加而衰减，故追踪距离不可能太远。而且这种方法仅对金属管线、电缆或带金属丝的光缆行之有效，而对非金属的塑胶、混凝土等管道就无能为力了。地质雷达作为一种新兴的地球物理探测仪器，是利用电磁波反射技术进行探测的，不受管道材质、有无露头的限制，只要目标体与周围介质存在一定的电性差异，就可通过反射波形分辨出目标体，同时通过剖面扫描法又可排查遗漏的管线，从而作为一种管线探测的补充手段，在避免漏

２地质雷达工作原理

地质雷达是利用高频电磁波（几兆～上千兆赫兹）由地面通过发射天线送入地下，经地下目的体反射后返回地面，为接收天

线接收，传入雷达主机，经放大和数字化后，以二维雷达波形图像的形式存储于电脑。设脉冲波行程需时为Ｔ，则有：

Ｔ＝（４ｈ２＋ｘ２）１／２／ｖ

式中：可见当地下介ｈ为深度，ｘ为天线距离，ｖ为电磁波速，质中的波速ｖ为已知时，可根据实际测到的精确Ｔ值，由上式求

１／２出反射体的深度ｈ。也可根据ｖ≈ｃ／ε近ｖ可用宽角法直接测量，

似算出。

根据电磁波理论，雷达的垂向分辨率约等于电磁波长的一半，亦即当目标体大于电磁波长一半时，就能为雷达图像识别，而水平分辨率则取决于测量时的点距，雷达探测深度则取决于目标体对电磁波的吸收大小。地下管线由于存在与周围介质的电性差异（金属、塑胶、混凝土与回填土、细砂之间存在的差异），故可作为地质雷达探测的目的体。当由地面发射的雷达波遇到该类目的体时，就会反射返回地面，为接收天线接收。当选取合、点距（０．０３～及天线间距适的频率（常选取２００ＭＨｚ～１ＧＨｚ）０．１ｍ）时，就可从雷达波形图（地下管线反映在雷达波形图上常呈“拱形”）上分辨出管道的位置与埋深。

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从技术的角度来看，应用ＧＰＳ加计算机系统监控超高层建筑施工还存在有以下技术难题：

（１）尚需开发顾及建筑施工特点的专用软件和监控温度、风向、日照变化的仪器，加深对上述变化规律的认识，以期对施工生产起到有效的指导作用。

（２）如何在计算机分析软件处理过程中，过滤掉由于交叉施混凝土的振捣工而引起的偶然变位，比如混凝土倾倒荷载作用、力、钢结构构件吊装等。

图２钢柱摆动周期测定原理示意图

同样道理，ＧＰＳ也可以应用于超高层建筑混凝土施工垂直度控制、爬模体系的纠偏等施工监测工作。

（３）如何采取有效措施加快数据采集、处理工作，以保证施工工作快速顺利进行。

（４）如何采取措施防止由于城市密集建筑群以及电磁波等对接受信号的阻碍和影响。

２．２ＧＰＳ应用于超高层建筑监测的优越性

采用ＧＰＳ技术具有其它方法无法比拟的优越性。

ＧＰＳ定位技术不受气候条件和通视条件的限制。可在任何恶劣的天气下进行定位。在传统的测量方法中，常因通视而影响施工布置和施工工期，用ＧＰＳ定位，不要求通视，因此，不需要改变施工布置，从而可保证施工进度。ＧＰＳ技术长于动态物体的定位，建筑物摆动周期和摆动规律用传统方法是无法解决的，但采用ＧＰＳ技术却很容易实现。ＧＰＳ技术测量速度快，劳动强度小，不会产生误差积累。 １７４

３结论

随着超高层建筑不断出现，高层建筑施工常规测控方法已经很难满足规范要求，如何在温差、日照、风载等外界环境因素影响下迅速、准确地完成平面轴线控制、高程传递，已成为影响

超高层建筑施工的首要因素，作者通过对全球卫星定位系统基本原理的介绍，试图将该高科技技术应用于超高层建筑施工测量中，

并就有关问题进行研讨。

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