阅读说明：本技术 一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法 (Method for detecting buried depth of underground pipeline by cross-hole ultrasonic method ) 是由 楼国长 孙红心 沈晓武 张秉政 刘敏 胡臻荣 张鹏 张鑫 郑慧华 吴斌 陈春飞 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法,涉及岩土工程的技术领域,其包括：S1,初步探测地下管道位置和埋深；S2,钻机成孔,在地下管道的两侧钻孔；S3,埋设声测管,将两个声测管一一对应埋设于地下管道两侧的钻孔中,声测管互相平行；S4,测点,沿声测管的轴向选取若干声测点,将超声波检测分析仪的接收换能器与发射换能器分别放置于两个声测管内,测量若干声测点的超声波声速和波幅；S5,地下管道深度计算,以声测点为纵轴,以声测点对应的声速和波幅为横轴生成超声波波列图,根据超声波波列图计算出地下管道的埋深。本发明具有适用范围较广,能够探测较大埋深的地下管道的埋设深度的效果。(The invention relates to a method for detecting the buried depth of an underground pipeline by a cross-hole ultrasonic method, which relates to the technical field of geotechnical engineering and comprises the following steps: s1, primarily detecting the position and the buried depth of the underground pipeline; s2, drilling holes by a drilling machine, and drilling holes on two sides of the underground pipeline; s3, embedding the sound measuring tubes, and embedding the two sound measuring tubes in the drill holes on the two sides of the underground pipeline in a one-to-one correspondence mode, wherein the sound measuring tubes are parallel to each other; s4, measuring points, namely selecting a plurality of sound measuring points along the axial direction of the sound measuring tubes, respectively placing a receiving transducer and a transmitting transducer of an ultrasonic detection analyzer in the two sound measuring tubes, and measuring the ultrasonic sound velocity and the amplitude of the sound measuring points; and S5, calculating the depth of the underground pipeline, generating an ultrasonic wave train diagram by taking the acoustic measurement point as a vertical axis and taking the sound velocity and the wave amplitude corresponding to the acoustic measurement point as a horizontal axis, and calculating the burial depth of the underground pipeline according to the ultrasonic wave train diagram. The invention has the advantages of wide application range and capability of detecting the embedding depth of the underground pipeline with larger embedding depth.)

一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的技术领域，尤其是涉及一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法。

背景技术

地下管道被视为城市的生命线，是城市的重要基础设施，它担负着传输信息，输送能量及排放废液的工作。当今城市基本上都朝着功能性城市发展，而地下管道的密集程度也可以从一个侧面反映出一个城市功能性的高低。由于历史原因，我国许多城市地下管网分布不清，档案资料管理不够规范，某些厂矿企业地下管网的铺设，甚至没有竣工图纸。上述这些都给城镇、工矿企业的建设与改造以及管道的使用与维护带来很多的困难。随着我国改革开放和经济建设的发展，因施工过程造成损坏管道而引起人员伤亡、停水及停电等重大事故屡见不鲜。为了防止施工过程中损坏地下管道设施，地下管道的探测已成为施工的必不可少的前提条件，探测地下管道对城市的正常运营及改造扩建具有十分重要的意义。

目前国内地下管道的平面位置及埋深的物探勘查方法主要有探地雷达法、高密度电阻率法、声波透射法、电磁法、惯性陀螺仪测量法、示踪电磁法、浅层地震波法、红外辐射法、高压水枪冲洗法等等。

根据管道为混凝土质，其电阻率远高于围岩而易形成高阻异常，从而利用高密度电法发现了下水管道的管顶；但高密度电法是一种体积探测方法，如果目标体的埋深过大，或是管道的直径太小，都会影响其探测效果，甚至探测不出来。

采用电磁法探测地下管道时，受场地条件、管道材料、管道埋深的限制，随着埋深增大的情况下，其探测误差会增大，甚至探不出来；采用电磁法探测地下管道，只能适用于探测有出入口的地下管道，探头能够自由穿行于管道中的地下管道

探地雷达能够很好地探测浅埋地下管道，在探测非金属管线时同样具有快速、高效、无损及实时展示地下图像等特点，但是当地层电阻率低时，则探测深度小投资比较大，同时必须合理选择设置参数等；但这种方法受环境和地下介质的影响较大，要求具体操作人员具有较强的理论水平及实践经验，同时此方法很难精确探测埋深较大的管道的平面位置和埋深，在理论上及实际操作中还有许多值得推敲的地方。

采用浅层地震波探测地下管道，它适用于探测埋深较浅且管径较大的管道，受场地条件、管径大小和管道埋深的限制较大。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述各种物探勘查方法均有一定的效果，但每种方法的应用都存在着一定的局限性，尤其是对于正确探测埋深大于5m的各种管道埋深问题，更是缺少有效的物探方法技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法，适用范围较广，能够探测较大埋深的地下管道的埋设深度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法，包括：

S1，初步探测地下管道位置和埋深；

S2，钻机成孔，在地下管道的两侧钻孔；

S3，埋设声测管，将两个声测管一一对应埋设于地下管道两侧的钻孔中，声测管互相平行；

S4，测点，沿声测管的轴向选取若干声测点，将超声波检测分析仪的接收换能器与发射换能器分别放置于两个声测管内，测量若干声测点的超声波声速和波幅；

S5，地下管道深度计算，以声测点为纵轴，以声测点对应的声速和波幅为横轴生成超声波波列图，根据超声波波列图计算出地下管道的埋深。

通过采用上述技术方案，能够测量不同情况下地下管道的埋深，适用范围较广，同时能够探测较大埋深即埋深大于5m的地下管道的埋设深度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S3中，所述声测管的材质为PVC管或铁管。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S3中，所述声测管的外径为50mm-76mm，所述声测管的内径为40mm-55mm。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S3中，所述声测管的下端一体设有封板，所述声测管的上端设有盖板。

通过采用上述技术方案，。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S4中，相邻声测点的间距不大于10cm。。

通过采用上述技术方案，。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S4中，靠近所述声测管管口的地面上设有导向定滑轮，所述导向定滑轮远离声测管的一侧还设有电子计米器，所述超声波检测分析仪的接收换能器与发射换能器的连接导线依次经电子计米器与导向定滑轮伸入至声测管内；

所述超声波检测分析仪的线轴通过电子计米器收放线。

通过采用上述技术方案，电子计米器测量伸入声测管内的连接导线的长度，以控制电机驱使线轴收放线，提高了声测点的深度的精确性，提高了地下管道埋深测量的精确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S3中，所述声测管内滑移连接有夹持组件；

所述夹持组件包括滑移连接于声测管内的基板、一体设于基板一端的支撑板、滑移连接于基板上且配合支撑板夹持接收换能器或发射换能器的夹持板和设于支撑板与夹持板之间的弹性件。

通过采用上述技术方案，使接收换能器与发射换能器在声测管内滑移时不易与声测管发生碰撞和磨损，提高了接收换能器与发射换能器的使用寿命；同时使接收换能器与发射换能器在声测管内不易发生晃动，提高了声测点的深度的精确性，提高了地下管道埋深测量的精确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基板远离支撑板的一侧设有滑块，所述声测管的内侧壁上一体设有导向轨，所述滑块滑移连接于导向轨上；

两所述基板上的支撑板呈相对设置。

通过采用上述技术方案，滑块与导向轨的滑移连接，使基板只沿竖直方向滑动，而不易发生晃动，进而使接收换能器与发射换能器在声测管内升降时不易发生晃动，提高了声测点的深度的精确性，提高了地下管道埋深测量的精确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基板靠近夹持板的一侧设有滑轨，所述夹持板上开设有滑槽，所述滑轨穿设于滑槽内且与滑槽滑移连接。

通过采用上述技术方案，滑轨穿设于滑槽内且与夹持板滑移连接，使夹持板只在竖直方向滑动，而不易发生水平方向的晃动和周向扭动，提高了夹持板滑移时的稳定性，同时提高了夹持板与支撑板夹持接收换能器或发射换能器的牢固性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑板靠近夹持板的一侧开设有供接收换能器或发射换能器的一端嵌设的定位槽，所述夹持板靠近支撑板的一侧开设有供接收换能器或发射换能器的另一端嵌设的嵌设槽。

通过采用上述技术方案，使接收换能器与发射换能器两端能够分别***定位槽和嵌设槽进行定位，使接收换能器与发射换能器不易与支撑板以及夹持板发生相对滑动，提高了夹持板与支撑板夹持接收换能器与发射换能器的牢固性。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.适用范围较广，能够探测较大埋深的地下管道的埋设深度；

2.接收换能器与发射换能器在声测管内不易发生晃动和扭动，提高了地下管道埋深测量的精确性。

附图说明

图1是一种跨孔超声波法探测地下管道埋深的方法的探测示意图。

图2是超声波波列图。

图3是声测管的全剖示意图。

图4是盖板与夹持组件、声测管的局部***示意图。

图5是基板与支撑板、夹持板的全剖示意图。

图6是第一拼接块与第二拼接块的***示意图。

图中，1、地下管道；2、钻孔；3、声测管；31、封板；32、盖板；321、第一拼接板；3211、第一插接块；3212、插接片；322、第二拼接板；3221、第二插接块；3222、插接槽；33、导向轨；4、超声波检测分析仪；41、接收换能器；42、发射换能器；43、连接导线；5、导向定滑轮；6、电子计米器；7、夹持组件；71、基板；711、滑轨；712、滑块；72、支撑板；721、定位槽；73、夹持板；731、滑槽；732、嵌设槽；74、弹性件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种跨孔超声波法探测地下管道1埋深的方法，包括：

S1，探测地下管道1位置，确定地下管道1的大致平面位置；平面位置即地下管道1在地面的竖直投影，地下管道1的大致平面位置可以根据已有资料判断确定，可以通过电磁探测法等手段确定，也可以根据已有资料以及电磁探测法结合确定。

S2，钻机成孔，根据已有资料或电磁探测法初步估算地下管道1的直径，使用钻机在地下管道1的两侧钻孔2，钻孔2的深度应大于根据已有资料推断出的地下管道1的埋深，两个钻孔2均呈竖直设置，钻孔2的直径为76mm-110mm，两个钻孔2之间的距离大于地下管道1直径与钻孔2直径之和；钻孔2时，两个钻孔2之间的距离应在地下管道1直径与钻孔2直径之和的基础上增加一定的余量，余量为5cm-60cm。

S3，埋设声测管3，将两个声测管3一一对应埋设于地下管道1两侧的钻孔2中，两声测管3互相平行，两声测管3均呈竖直设置，声测管3的外径为50mm-76mm，声测管3的内径为40mm-55mm，声测管3的材质为PVC管或铁管，声测管3内无异物。

S4，测点，沿声测管3的轴向选取若干声测点，声测点呈竖向均匀分布，相邻声测点的距离L不大于10cm；将超声波检测分析仪4的接收换能器41与发射换能器42分别放置于两个声测管3内对应的声测点的位置，测量若干声测点的超声波的声速和波幅。

S5，地下管道1深度计算，以声测点对应的深度为纵轴，以声测点对应的声速和波幅为横轴生成超声波波列图，见图2，根据超声波波列图计算出地下管道1的埋深。

参照图1，靠近声测管3管口的地面上设有导向定滑轮5，导向定滑轮5设于声测管3的上房，以使伸入声测管3内接收换能器41和发射换能器42的连接导线43呈竖直设置；靠近声测管3管口的地面上还设有电子计米器6，电子计米器6设于导向定滑轮5远离声测管3的一侧，接收换能器41与发射换能器42连接导线43的线轴均通过电机控制收放连接导线43，连接导线43的线轴与电子计米器6、导向定滑轮5、声测管3共线，连接导线43的线轴设于电子计米器6远离导向定滑轮5的一侧。

使用时，连接导线43从线轴依次经过电子计米器6与导向定滑轮5最后伸入声测管3，电子计米器6用于测量伸入声测管3内连接导线43的长度，并根据设定值控制电机驱使线轴收放连接导线43，以方便测量各个声测点的超声波的声速和波幅。

参照图3，声测管3的下端一体设有封板31，以使地下水不易进入声测管3；声测管3内还设有夹持组件7，夹持组件7用于夹持固定接收换能器41或发射换能器42，以使接收换能器41与发射换能器42不易与声测管3的外侧壁发生碰撞。

参照图4，夹持组件7包括基板71、支撑板72、夹持板73和弹性件74；基板71滑移连接于声测管3内，基板71呈竖直设置；支撑板72可以一体设于基板71的上端，也可以一体设于基板71的下端，此处支撑板72优选一体设于基板71的下端，支撑板72与基板71垂直；夹持板73与支撑板72位于基板71的同一侧，基板71靠近夹持板73的一侧螺钉固定有滑轨711，滑轨711呈竖直设置，夹持板73靠近基板71的一侧开设有滑槽731，滑轨711穿设于滑槽731内且与夹持板73滑移连接，夹持板73配合支撑板72夹持固定接收换能器41或发射换能器42；弹性件74用于驱使夹持板73沿滑轨711向靠近支撑板72的一侧滑移，以使夹持板73与支撑板72配合夹持固定接收换能器41或发射换能器42，弹性件74可以为弹力绳、扭簧、拉簧，此处弹性件74优选为拉簧，拉簧的一端与支撑板72连接另一端与夹持板73连接。

基板71远离夹持板73的一侧设有滑块712，滑块712可以与基板71呈一体设置，也可以与基板71可拆卸链接，此处滑块712优选通过螺钉与基板71可拆卸连接；声测管3的内侧壁上一体设有导向轨33，导向轨33呈竖直设置，导向轨33的横截面可以呈“T”形、等腰梯形，滑块712滑移连接于导向轨33上，引导基板71沿竖直方向滑移，进而使接收换能器41与发射换能器42不易在声测管3内升降时不易晃动和扭动，提高了超声检测仪测量地下管道1埋深时的精度；滑块712滑移连接于导向轨33上时，两个声测管3内基板71上的支撑板72呈相对设置。

参照图5，支撑板72的上侧开设有定位槽721，定位槽721与声测管3呈同心设置，定位槽721供接收换能器41或发射换能器42的下端***定位；夹持板73的下侧开设有嵌设槽732，嵌设槽732供接收换能器41或发射换能器42的上端***定位，夹持板73上还开设有滑入槽，滑入槽与嵌设槽732互相连通，滑入槽设于夹持板73远离基板71的一侧且与夹持板73远离基板71的侧壁连通，以使接收换能器41或发射换能器42的连接导线43能够穿设于滑入槽内而不易弯折。

参照图4、6，声测管3的上端盖设有盖板32，盖板32可以由塑料、橡胶或金属制成，盖板32包括第一拼接板321和第二拼接板322，第一拼接板321与第二拼接板322均呈半圆形设置，第一拼接板321与第二拼接板322均与声测管3呈同心设置，第一拼接板321与第二拼接板322的半径相等且大于声测管3的内径，第一拼接板321靠近第二拼接板322的一侧以及第二拼接板322靠近第一拼接板321的一侧均开设有供连接导线43穿设的通槽，通槽的径向截面呈半圆形设置，两个通槽组合形成圆孔。

第一拼接板321的下侧一体设有第一插接块3211，第二拼接板322的下侧一体设有第二插接块3221，第一插接块3211与第二插接块3221均呈半圆盘状设置且半径等于声测管3的内径，第一插接块3211与第二插接块3221均与声测管3呈同心设置，第一插接块3211与第二插接块3221拼接之后插接于声测管3内。

第一拼接板321靠近第二拼接板322的一侧一体设有至少一个插接片3212，此处插接片3212的数量优选为两个，两个插接片3212对称设于通槽的两侧，第二拼接板322靠近第一拼接板321的一侧开设有供插接片3212插接的插接槽3222，以使第一拼接板321与第二拼接板322拼接成圆形，使第一拼接板321与第二拼接板322盖设于声测管3上时不易错位。

本实施例的实施原理为：

声波在介质内从一点向另一点传播，一定会沿着最佳、最省时的路径传播；超声波在不同介质中的传播速度不同，当地下管道1不在该声测点所在的高度时，接收换能器41接收到的超声波的波速保持固定；当地下管道1在该声测点所在的高度时，接收换能器41接收到的超声波的波速会发生改变，通过计算接收换能器41接收到的超声波的波速发生改变的声测点所对应的深度，即可得出地下管道1的埋深。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。