从事地下管线探测的单位的同行应该有比较贴切的感触就是今年的燃气管线探测项目太“火爆”了，全国各地的燃气企业陆续开展地下燃气管道探测，按照国务院安全生产委员会《全国城镇燃气安全排查整治工作方案》的要求摸清自家的管道情况，建立和完善燃气管道地理信息系统。

曾在2014年前后,城镇综合管线“大普查”时期令探测人员最头疼的估计就是地下PE(聚乙烯)非金属的燃气管道探测难题。PE是聚乙烯（Polyethylene of raised temperature resistance的英文缩写），PE管材是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂,PE作为一种新型的材料，具有质量轻、耐腐蚀、抗老化、高韧性和抗冲击性、可绕性并且施工方便等优点，促使PE管道近20年来迅猛发展，在城镇燃气、自来水领域逐步取代钢制管道的应用。

国内从80年代初期开始聚乙烯燃气管道的研究工作, 1982年在上海市曹阳地区试铺了440m聚乙烯管道用于输送低压人工煤气,并于10a后挖出其中几段聚乙烯管道,对其材质进行了各项性能的综合测定。结果表明,使用10a后的聚乙烯管道,其力学性能、耐化学腐蚀性能及短期静水压性能变化不大,有关指标仍能满足当时ISO4437-87标准对新管材的要求。 

为使聚乙烯燃气管研究工作受到重视并顺利进行，国家科委1987年把"聚乙烯燃气管专用料研制和加工应用技术开发"列为国家"七五"科技攻关项目，从专用原料─管材、管件加工─工程应用─标准规范制定进行系统研究，取得丰硕成果。为此,国家建设部发文推广应用聚乙烯管道, 建设部于1991年至1992年在全国各地试点敷设了若干条聚乙烯管道,积累了一定的实践经验。值得一提的试点工程之一是成都市武侯宅小区474户天然气聚乙烯管道的铺设,该小区管线总长687m,供气压力0.3MaP,安全运行至今,各项运行性能指标良好。1995年，国家技术监督局、建设部分别颁发了PE燃气管材、管件的国家标准和工程技术的行业规程,加快了聚乙烯管道的应用进程。

2000年之后,PE燃气管道正在国内迅速推广使用，截至2019年底，我国城镇燃气管网总长度超过80万公里，其中城镇内PE燃气管道占80%以上，一些新建区100%使用PE管道。

然而，PE管道由于其不导电、无磁性是一种惰性材料，城镇燃气使用的PE管道管径小（中压管道大多数Dn63-315之间），在城区内受干扰信号大，使用传统的物探方法几乎无法准确探测地下燃气PE管道的位置，加之PE管道在敷设时施工不规范、管理不到位，示踪线无法使用、竣工图纸不准确等因素，造成大量的PE燃气管道埋地后无法追踪，随着城市不断加速发展，城市建设推进过程中不可避免的对道路进行改造、开挖，导致近年燃气管道挖爆事故逐年上升，也使得燃气企业对城镇燃气PE管道定位焦急万分。

所以在这种慌乱之中“急病乱投医”，不管什么方法管它有没有用，先拿来试试，这种情形下给国内的“玄学探管”提供了滋生的土壤，比如常见的现场双手拿着两根“天线”，跺跺脚就称称能精准探测地下管道的这种方法，至今仍然有不少人迷信靠“心灵感应”来探测地下管线，甚至是古董宝物。

这无异于在20世纪中期曾经流行的“气功找矿”热，在地表通过人体气功，可以透视地下几十米甚至几千米深地下的矿藏，后来被证实是一门伪科学。

那么我们在面临燃气PE管道探测过程中，如何选择正确的探测方法呢？本文尝试从以下几个内容来一起讨论：

1.如何选择正确的物探方法来探测燃气PE管道;

2.为什么选择对了方法，探测结果仍然具有偏差，如何消除；

3.为什么“玄学探管”的心灵感应也能探测到管道？

1.如何选择正确的物探方法来探测燃气PE管道

城市地下管线探测是通过地球物理勘查等综合手段则查明地下管线的平面位置、走向、埋深(或高程)、规格、性质、材质等，并编绘地下管线图过程得学科，属于地球物理学的其中一个分支。地球物理学（应用方向称为地球物理勘探=“物探”）是用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。这是一门高等院校开设的学科，主要分布在以前传统的地质院校，比如中国地质大学、吉林大学、中南大学、成都理工大学、桂林理工大学等等。

我们现场经常听一些客户说“物探”，甚至把一些探测方法名称叫错，这里自行百度，就不科普了。

图1开设地球物理学的部分高校

物探是一门综合性学科，根据目标体与围岩的物理性质差密度、磁化性质、导电性、放射性差异，使用的探测方法不用，如重力勘探、磁法勘探电法探勘等等，在复杂的地下管线探测过程中，我们如何选取有效的方法来探测我们需要的目标体呢？

《城市工程地球物理探测标准（CJJ/T7-2017）》的第3章里讲到城市工程地球物理探测的应用条件，也是我们选取探测方法的基本原则。标准内容如下：

城市工程地球物理探测应具备下列条件:

1被探测对象与其周围介质间应存在足够的物性差异;

2被探测对象应具有一定规模，能产生可被观测的地球物理异常场;

3干扰因素产生的干扰场应相对有效异常足够小，或能被识别;

4工作现场应具备足够空间，能布置探测装置和开展现场探测工作。

图2 《城市工程地球物理探测标准》中的四条应用条件

    可以探测地下管线的物探方法也很多，针对燃气管道我们经常用到的示踪线探测法、地质雷达、主动源声波探测法、声波反射法，甚至还有高密度电法、浅层地震法等等。

这些方法我们如何科学的选取呢？就用到了《城市工程地球物理探测标准（CJJ/T7 -2017）》四个应用条件来分析。

高密度电法和浅层地震法探测分辨率较低，我们主要用来探测地下管径比较大的管道，如我们在某一工地上的探测试验结果：

    在一处已知的道路涵洞进行探测试验，涵洞内径为2米的水泥管道，中心埋深约9米，总共布置61个电极，两侧电极中心位于涵洞正上方，电极极距1米，得到比较好的探测异常，但是如果用于探测埋深较深管径很小的燃气管道显然就不适合应用条件第1、2、3条了。

我们再聊聊在日常燃气管道探测中常用的方法，比如示踪线（电磁）探测法、地质雷达、主动源声波探测法、声波反射法。

(1)有踪线的PE管线探测

在铺设PE管道同时常随管道附加一条导线，常称为示踪线。示踪线由于其具有良好的导电性，所以在外界干扰较小的地段，其异常值较容易在背景值中区分出来。

由于种种原因在实际探测过程中，经常遇到无示踪线和示踪线现断线等情况，实际在PE管线探测中发挥的作用很小，但是尽管这样，示踪线探测法仍然是探测组首先考虑的方法，示踪线可以直接使用金属管线探测仪在外界干扰小的情况下可以获得准确的平面位置和管道埋深。

有几种连接示踪线之后无法探测的情况需要注意：

（1）连接示踪线后无信号，这个时候一定要先去示踪线对面的阀井，或者在小区内找到另外一端示踪线端头，进行接地，很多阀井内的示踪线处于悬空状态导致无法使用示踪线。过去我们总是认为是假示踪线或者说示踪线断开了，往往是另一端悬空造成的。

（2）示踪线连接信号很好，但是某一端探测距离不远，如果我们遇到井内一根两端都埋在地下的示踪线，应该从出土的中间断开，进行单向连接效果会更好。

作者曾经在泰州一镇上进行燃气PE管道探测，开始在井内我们把先剥开就直接加信号，探测距离很短，大约测200m就无信号了，后来从井中的示踪线断开，探测距离将近1300m，是因为有一端线头在井附近就断开了，如果没有切断，就在井附近形成回路。

（3）在调压箱或者小区内连接示踪线时，调压箱中压管道的示踪线可能和低压或者小区内部的示踪线放错，如果首先连接的中压示踪线失效或者信号不对，应该及时调换示踪线重新连接或者接附近低压出露的示踪线多次尝试。

(2)无示踪线的PE管线探测

无示踪线的管道主要采用主动声源探测法、探地雷达法、声波反射法。

具有压缩气体的内壁光滑的PE管道是声音传播的良导体，人们常有这种感觉，如果二人在自由空间相距约10m远处对话那么因为声音很轻，双方听起来都感到非常吃力,然而如果利用10m长的管道来传声，则对话者就仿佛近在咫尺。大家知道，还在电子技术远远没有今天这样发展之前，医生就已能用简易的听诊器来听取病者心肺产生的微弱病态声音。这种听诊器的原理就是将人的心肺运动的声音引聚到较细的管道中，使能量不发散并有效地传人人耳由于管道传声的这种独特功效，使这种较为原始的听诊器至今还被人们袭用着，所以声波在管道中能够有效传播这就是主动源声波探测法的应用地球物理条件。

主动声源探测法是通过音频器发射装置向管道内发射特定频率的声波信号，信号沿管道定向传播至远端，该声波信号在管道压力气体中定向传播的同时，通过管壁土壤立体传播至地面，在底线形成一个点状向地面发散传播，如图右图。

我们再使用接收机在地面上捕捉该声波信号，通过持续接收信号的音量区找到该声波信号点做到对燃气管道精确定位。

图3 主动源声波探测法原理

探地雷达法和声波反射法对于地下的所有管道（或者说对不均匀介质（电阻率和声波反射率不同））均有信号反射，很难识别是不是燃气管道引起的异常，特别是燃气PE管道和供水PE管道，材质、管径大小型号都一样的情况下，就无法区分信号。

例如下图，如果我们仅仅看地质雷达信号图，很难去区分到底是什么信号引起，这样说地质雷达就没有用了吗？

并不是，有条件的直埋管道硬质路面，我们采用主动源声波探测法和地质雷达结合的探测方法，准确地可以获得管道平面位置和埋深。首先我们用主动声源探测法准确的确定燃气管道的平面位置，然后采用地质雷达进行扫面，只观察已经探测燃气管道平面位置的深部异常反应，从地质雷达异常获取管道的埋深，两者结合可以有效地解决硬质路面的燃气PE管道探测难题。

图4 不同管道地质雷达探测图

对于其他燃气管道探测方法，比如什么静电场法，笔者没有试过也不感兴趣，但是有一次在一场探测现场遇到了所谓的手上拿着两根天线的燃气PE管线探测仪在同一个现场探测。

去年的冬天，受到探测单位的邀请，我们去市内一个小区探测燃气PE管道，探测单位无管道资料，现场管道位置、气源从哪里来也不知道。

我们在小区大门外面的阀井试着接了几个信号都无法和小区内的管道连通，最后在小区北侧围墙内找到了阀井，信号连接到小区内，由于盲测和盲目的寻找燃气管道用时比较长，现场其他同仁就显得有点不耐心了，我一边探测有人走过来和我说管道在小区道路中间，我测的信号明明在靠边土质路边上，我很惊讶的问道：你怎么知道管道在路中间，有资料吗？还是以前见过？

然后他从上衣口袋里（冬天）掏出两根天线，双手平衡，天线交叉，跺跺脚，就说管道在路中间，测完之后，他天线很收就收到口袋里去了。

这是我第一次现场遇到这种心灵感应的天线管道探测方法，不知道是什么原理，我只留两个问题给读者思考：

（1）假如说原子质子原理，物质的质子之间的场，能够隔空转换为手中能够带动天线转动的机械力吗？（能量守恒）

（2）管道内气体微弱静电场，能够在外界城市众多电磁干扰下识别吗？是否能够满足《城市工程地球物理探测标准》应具备下2、3条。

2被探测对象应具有一定规模，能产生可被观测的地球物理异常场;

3干扰因素产生的干扰场应相对有效异常足够小，或能被识别;

2.为什么选择对了方法，探测结果仍然具有偏差，如何消除

   目前燃气PE管道探测最主要采用主动源声波探测法，也是最经济便捷、最有效的探测方法，也有不少人说这个仪器测得不准，偏差很大呀？

   那为什么有人测得准确，有人测不准呢？是什么原因。

   首先我们先了解声波的声速，声波在不同的介质中传播速度显著不同。科学家们已经测得空气中常温常压下声波速度是344m/s，淡水中为1430m/s，海水中1500m/s，钢铁中5800m/s，铝中6400m/s，石英玻璃中5370m/s，而在橡胶中仅为30-50m/s。

   从以上声速中我们也看出规律：

   介质密度越大，声波传播的速度越快，所以说从宏观上来看，一般的按照密度而言，固体>液体>气体，但也不是绝对的，故以密度来区分声速并不是十分正确，例如水和冰。但众所周知冰的密度比水小。经过实验我们已经知道，温度对声速的传播也有很大贡献，除此之外还有材料的问题，形状、掺杂等都能改变其传播声音的速度。

   从宏观上来讲，我们也可以从声波在介质中传播的速度来了解声波的能量大小。更容易传播的介质，到达终点的声波能量会更强。

城市地下燃气管道都在地下活动层内，地下回填的介质材料、形状不可能完全相同，因此会造成从地下管道内的声波传输到地面的能量不同，这就是我们在探测过程中引起误差的主要原因。

   如图中，在均匀的介质中，我们寻找声波信号最强的位置对应管道，如果管道周围存在低密度区和高密度区，则地面出现多个峰值，这种情况往往就造成新手的误判。

在现场探测中如何去区分什么情况下是低密度区和高密度区呢？

举两个常见的例子：

（1）高密度区：管道在土质人行道上，周边的水泥路面就是高密度区，所以往往我们探测的时候，信号整体偏移到了硬质的水泥路面边沿，造成了误判。

（2）低密度区：直埋管道管沟中回填沙土或者不密实介质，经常造成一条管道有两个峰值，技术员往往认为是两条管道，或者拿不定注意到底哪个才是真正管道的位置。

我们在某地实地探测的现场图如下，最终我们在出现两个信号的前后五米左右进行多次探测，最终确定管道位置，并用微孔开挖的方式见管，该项目详细案例及探测和开挖照片原件可以加覃工微信qzy527免费获取。

造成探测结果误差大的原因就是探测范围太窄，没有把整个管道信号搜索完整，例如我们去安徽客户探测现场，技术人员新使用某一家声波管线定位仪，说测得没有底气，我们说声波原理都一样的不会有太大差别。后来我们到现场看，是一条过路穿越的燃气管道，如下图。

新手技术员在探测的时候，因为路中间车流量少，通过比较方便，第一个测点就到马路中间探测，如图中标红点的位置，把传感器放地上有声波信号，马上就断定管道在道路中间，然后就到第二个红点探测位置也是同样的探测方法。

我们到现场之后，按照“多切面”法重新探测，后来连成管道的位置与客户探测的第一个探测点（距离声源比较近，附近都有信号）相差将近10米远。造成这次探测误差的原因如右图，新手技术员可能只走到了A点的位置有信号就断定管道的位置，其实是他还没有搜索到最强信号。

我们在地球物理勘探中处理异常还有一个原则：不管用什么物探方法，必须要保证物探异常的完整性再进行物探异常解译。

我们如果还没有搜索完整的声波信号，就下结论，这就像是“盲人摸象”，无法确定大象的真正模样。

我们如何避免以上两种常见的探测偏差呢？

最简单也常用的方法就是“多切面探测法”，就是在探测点的前后相差一段距离（2-5米）探测多个截面，如图中的虚线，我们确定一个探测点TR01，要在它前后测3-5条探测剖面，保证有3-5个探测点连成一条直线，排除个别偏差较大的异常点（绿色×），如果没有连成直线的点就一直要反复切面探测，直到能明显确定最强点连成线。

这样的现场探测方法，可以减少因为地下不均匀介质引起的偶然误差，从而保证探测结果准确性。在任何一个燃气PE管线探测现场，都可以采用这个方法来保证探测精度，即使是很短的探测距离。

3.为什么“玄学探管”的心灵感应也能探测到管道？

对于地下燃气PE管道探测，我们前面谈到选择有效的探测方法以及探测误差的客观存在，又谈到如何避免探测误差的方法，尽管我们讨论了很多这样的问题，但是仍然有人说，靠心灵感应的“玄学探管”方法虽然原理不明，但是探测现场有时候探得很准的。

作为一名管线探测的老队员，那我就来详细说说，为什么靠“心灵感应”有时候探测得很准确，这种方法是否靠谱？

城市地下管线探测并不是有些外行人说的可以“零经验”探测，轻松上手。采用设备探测管线的某一个点，可能很快学会仪器操作即可，但是管线探测是一项系统工程，作为一名真正的探测技术人员，不仅要掌握探测方法原理和测绘知识及成图技能，更要了解管道的结构、施工方法、连接的逻辑关系，更重要的是学会区别干扰信号和减少探测误差的能力。

一名老管线技术员，即使在不适用探测仪器的情况下，在某个环境（道路边）他也可以一眼判断出来管道大致铺设在哪里，然后再使用仪器设备去认证他的结论，仪器是用来验证的。

我们到某一个新地方进行管线探测，除了前期的资料收集、调绘，到达现场准备探测之前，都先根据图纸资料缩小探测范围，无图纸资料也可以根据现场的环境进行“时空排除法”缩小管线探测范围。

这个过程其实就是靠人的经验去缩小探测范围从而提高工作效率，而“玄学探管”在这个阶段靠人的经验也是有可能找到管道的，所以有人会说这个方法有时候准确，有时候不准确，就是一种概率。

下面，举个例子：

在下班回家的路上，有兴趣的可以一起来用这个“时空排除法”推测一下你们路边的燃气管道在哪个位置？

这是作者下班回家经常走的路，如果燃气公司的人员告诉你就在这条路上有一天管道，如何去判断管道大致范围呢？

当然期间你可以咨询，这条管线管径多大，是直埋还是穿越，最重要的信息的它大概建成于哪一年，了解这些信息之后开始观察地面环境。

那么管道只可能在沥青路面到房屋围墙边上，大概8m宽度，已经把管道锁定在这个范围里面，下面再进行排除。

时间排除法：

这条大路的一侧有两排大树，右侧树干明显大一些，树龄大概20年了，左侧数树干小一些，大概也有10年的（假设），如果管道建设时间2013年，才有9年时间，所以管道不太可能在右边大树地下，所以已经第二次缩小范围。

   然后沿着这条路往前走，会发现在盲道的右侧，是一个大的强电力井，电力井的右侧是污水井盖，所以盲道的右侧基本上可以排除了，燃气管道和强电、污水管道很少在一起。

经过这两次排除法之后，如下图，管道已经缩小到1m范围之内了。按照管道开挖挖机开挖井沟宽度60cm左右，管道就在外面第一排树的右侧20-30cm的范围。

我们来验证一下，往前走是否能找到已知点，如果再找到已知点，比如说这个范围里面有阀井，那么就已经十分准确判断前后管道的位置。

为了验证这一次的判断，往前走我们看到了靠近第一排树右侧距离约20cm就有燃气的放散井和切断阀井，基本上已经确定了燃气管道的范围。

（注：图片同一路段，不同时间反向拍摄）

“玄学探管”的方法基本依靠这个原理，因为管道埋设也有条件限制，毕竟涉及到铺设时候的其他种类开挖施工，相对来说管道的埋设位置有具有一定的规律。心灵感应的方法在某个环境下算是“蒙”对了管道的位置。但是城市地下的管线埋设方式和埋设环境不可能一致，如果纯靠“蒙”对，这样的工作方法是不可取的。

作为一名真正的管线探测技术员，同样需要靠现场环境的分析来缩小我们的探测范围，到达现场之后可能在几分钟之内就能初步确定我们需要精准探测的范围，然后再根据设备探测的信号追踪管道的准确位置，这样既能准确探测也能提高工作效率。

我们很多管线探测的新手，到达现场之后，立即打开设备接信号，开始盲目的探测，全部依靠设备信号来确定管线位置，可能造成错测和漏测。

要准确的解决燃气PE管道这一个难题，正如文章所说的几个要点：

依据地球物理探测的方法选择四个原则来选择有效的燃气PE管道探测的方法，随后在探测过程中，要通过“多切面探测法”减少探测的误差，由于管道埋设环境错综复杂，切忌通过心灵感应的迷信方法“蒙”对管线位置。

看完这篇文章，希望也能回答这几个问题：

你们说声源探测很准？为什么测出来的结果仍然有偏差。你们说心灵感应的“玄学探管”不准，为什么他们有时候能测得非常准，有时候测得不准。

现在看完文章，不知道心里有底了吧？

参考文献：

[1]杜功焕，朱哲民，龚秀芬.声学基础[M].南京：南京大学出版社，2012.5

[2]吴胜举，张明泽.声学测量原理与方法[M].北京：科学出版社，2014.1

[3]程建春，李晓东，杨军主编.声学学科现状以及未来发展趋势[M].北京：科学出版社，2021.6

[4]吴军，覃宗耀.主动声源探测法在燃气PE管道定期检验中的应用[J].特种设备安全，第36卷第1期2020年 2月：40-44

[5]熊俊楠等人.基于探地雷达的城镇燃气PE管道探测方法[J].物探与化探,第39卷第5期,2015年10月：1079-1084

    作者简介：矿哥，地质院校物探专业毕业，2016年开始从事燃气PE管道探测，压力管道定期检验。