作者：王龍   任衛(wèi)衛(wèi)      單位：西安管暢環(huán)?？萍加邢薰続bstract: the urban underground pipeline, a wide range of embedded environment is complex, and some years of line drawings, unable to determine its exact location, and the gas pipeline commissioning after maintenance, reconstruction and so on situation and need to find pipeline position accurately and in time, it became gas companies have a headache problem.PE pipe itself in all kinds of pipeline with light weight, low cost, easy to bury and maintenance etc, and widely used in pipeline engineering.But because the PE pipe conductivity, permeability, basic insulation, so the conventional detection method can not accurately positioning.This article mainly expounds the, at present the usage of PE pipeline detection, detection methods, mainly introduced GPPL gas PE pipe locator in the application of PE pipeline detection methods and actual application case, analyzed the application characteristics of various methods, and the feasibility of various detection methods in each case.

Keywords: PE pipeline locat   Sound waves to detect    Ground penetrating radar  Tracer method  Gas pipeline positioning  GPPL

1、概述

城市地下管線是城市賴以生存的生命線，面對越來越苛刻的探測環(huán)境以及蜂擁而至的探測難題，加強(qiáng)對城市管線探測技術(shù)的研究是大有必要的。在各類材質(zhì)的管線中，PE管線因其抗污染性強(qiáng)、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設(shè)和維修的優(yōu)點，已經(jīng)越來越多的取代了金屬管線的作用。此外，我國約一半的城市沒有完整的管網(wǎng)資料。為避免建筑占壓，施工開挖造成人為破壞，杜絕安全事故的惡劣影響，解決后期運行管理和維護(hù)的問題，我們需要準(zhǔn)確的標(biāo)定出地下非金屬管線的位置和埋深。

由于燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道具有不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁，基本絕緣的特性，傳統(tǒng)的管線探測方法在探測時都存在精度不高、效率低下，拐點、三通等特征點定位困難的問題。因此，如何解決以上傳統(tǒng)探測方式所面對的問題，讓燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線探測技術(shù)跨越一個新的時代，成為行業(yè)主要研究的課題。本文旨在通過探討各種管線探測方法的優(yōu)缺點，尋找城市燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道探測可行性方案。

2 地下非金屬管線的探測方法

2.1示蹤線標(biāo)識探測法

由于PE管線不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電，基本絕緣的特性，為了方便日后維護(hù)、管理、搶險、搶修，通常在PE管道鋪設(shè)時會在PE管上方敷設(shè)一條導(dǎo)電線(稱為示蹤線)，并在閥門等明顯處設(shè)出露點。在探測時，我們給示蹤線加上一定強(qiáng)度的電流，通過探測示蹤線電流產(chǎn)生的電磁場確定示蹤線的空間位置，從而確定埋地PE管道的位置、埋深。這就是示蹤線探測法。

示蹤法雖然能夠準(zhǔn)確探測出被標(biāo)識管線的位置，但是很多老舊PE管線在鋪設(shè)時并未同步埋設(shè)示蹤線，且在非開挖頂管施工中，經(jīng)常發(fā)生綁在PE管上的示蹤線在隨管拖動中被拉斷。此時，我們就需要其他的探測方法來配合定位。

2.2電子標(biāo)志系統(tǒng)探測法

電子標(biāo)志系統(tǒng)在歐美發(fā)達(dá)國家已有40多年的使用歷史，自20世紀(jì)末以來，在我國燃?xì)庑袠I(yè)也開始逐步得到應(yīng)用。它不僅可以指示出其埋設(shè)的位置，還可以將內(nèi)部儲存的信息，比如管道直徑、埋設(shè)時間、三通、彎頭、閥門、周邊建筑物情況等相關(guān)信息發(fā)送給電子探測儀，有效彌補(bǔ)其他示蹤方式的不足。但是如果前期沒有埋設(shè)電子標(biāo)志，只能通過其他探測方式獲取管線信息后，重新埋設(shè)以便后期巡查使用。

2.3地質(zhì)雷達(dá)探測法

地質(zhì)雷達(dá)在非金屬管線探測中也能發(fā)揮很好的作用。它是利用目標(biāo)管線與周邊介質(zhì)的介電常數(shù)、電磁波傳播速度的差異進(jìn)行管位區(qū)分探測的。由于金屬的相對介電常數(shù)非常強(qiáng)，電磁波穿透不了金屬就會形成全反射。而土壤的介電常數(shù)與塑料粒、PE顆粒、PPR顆粒介質(zhì)不同，它們之間就會 發(fā)生電磁波反射。根據(jù)雷達(dá)波形、電磁場強(qiáng)度、振幅和雙程用時等參數(shù)可較好地確定出非金屬管線位置、埋深。

地質(zhì)雷達(dá)探測能較好地應(yīng)用于PE管道定位探測，但其對直徑較小的管道和位于鹽堿地、頁巖層、粘土下的管道探測均存在局限性。同時，地下管線種類繁多，有時一條路上會并排或上下同時鋪設(shè)多根管道，如電信、燃?xì)?、電力、給水、排水等，如何區(qū)分這些管線成為地質(zhì)雷達(dá)探測的一個難點。

地質(zhì)雷達(dá)在地面探測后顯示的圖形為波形圖，可以很好的對金屬管與非金屬管作出區(qū)分，但是同種材質(zhì)的管線就難以區(qū)分。要確定目標(biāo)管線，操作人員必須擁有非常豐富的波形圖讀取、分析能力及現(xiàn)場操作經(jīng)驗，配合管線設(shè)計資料輔助判斷。

地質(zhì)雷達(dá)在管線探測中，只能作剖面探測，不能對管道進(jìn)行追蹤。針對不同的深度，必須更換不同的頻率天線，這無疑增加了人員勞動量與設(shè)備使用成本。

2.4敲擊式聲波探測法

敲擊式聲波震動探測法，即在管道外壁上施加一個敲擊信號，可選不同功率、頻率來敲擊震動管道，震動信號沿著管壁向前傳輸。在遠(yuǎn)端用聲波探測器探測地面上聲波強(qiáng)度，聲波最強(qiáng)處就是管道所在位置。此方法傳輸距離較短，能量在管道傳播過程中損失較大，適合近距離探測。

3 燃?xì)?span lang="EN-US"> PE 管線定位儀 GPPL

3.1 探測原理

燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線定位儀GPPL是基于聲學(xué)探測原理的一款非金屬管線定位儀。

GPPL通過發(fā)射裝置向管道內(nèi)發(fā)射一組特定頻率的聲波信號，聲波帶動管道內(nèi)的氣體粒子振動，振動的粒子帶動下一個氣體粒子振動。聲波信號沿PE管道內(nèi)天然氣傳播的同時，透過管壁、土壤等介質(zhì)到達(dá)地表。此時通過接收機(jī)在地面上匹配對應(yīng)的發(fā)射頻率接收該聲波信號。接收到信號強(qiáng)度最大點即為地下管線的位置正上方。連點成線，此線即為燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線位置、走向。

夯實的土地比松軟的土地具有更好的傳播效果。一般情況下，儀器定位的有效距離為接入點至兩端各300米，有效測深3米內(nèi)。

3.2 應(yīng)用方法

3.2.1 管線位置探測

GPPL在探測時與閥井放散閥、調(diào)壓柜排污口、調(diào)壓箱法蘭盤、入戶登高管上的閥門等管道外露處連接。在接收音頻信號定位管線位置時，首先根據(jù)管線外露部分來判斷管線大致走向。由已知到未知，沿管線剖面找出信號強(qiáng)度最大的點作為管線位置點，然后依次找出下一個位置點，并做出標(biāo)記。

在無法確定管線的大致走向時，我們應(yīng)該以接入點為圓心，以3-5米為半徑，沿著圓周線盲探，找出信號強(qiáng)度值最大的點標(biāo)記為管線第一個位置點，將接入點與第一個點連接起來，就可以判斷出管線大致走向；在沿著管線探測時，如果走向出現(xiàn)輕微彎曲，在彎曲線附近應(yīng)當(dāng)減小探測間距細(xì)致探測。

由于不同的土壤環(huán)境與管線埋設(shè)不一的深度，信號強(qiáng)度會有所不同。在確定管線走向的情況下， 選擇相對最大的點作為管線位置點。為了確保管線位置點的準(zhǔn)確性，通常選取至少3個點來判斷強(qiáng)弱。

3.2.2 彎頭的確定方法

在探測過程中，如果遇到彎頭，繼續(xù)沿初始方向向前探測，聲波信號會突然減弱直至消失。此時我們應(yīng)當(dāng)回到初始方向最后一個強(qiáng)點，以此點為圓心，3米為半徑沿圓周線盲探。在測出下一個相對信號最強(qiáng)點后，將此點與圓心點連成一條直線作為假設(shè)管道大致走向。如果能在假設(shè)走向上繼續(xù)測出更多相對最大點，則第一個圓心點可判定為管線的拐點。此外，如果在最初強(qiáng)點沿圓周盲探時，沒有遇到信號強(qiáng)點，可以判定此點為管線終點。

3.2.3 燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道三通點的確定方法

在燃?xì)?span lang="EN-US"> PE 管道的敷設(shè)中，常有支線分出，在進(jìn)行管道探測時，就需要確定出 PE 管道支線與主線連接的位置，即三通點的位置。聲波信號在傳輸過程中遇到管道分支，信號強(qiáng)度會有所分散，且根據(jù)分支管道的口徑不同能量分散的程度不同；如果分支過多會導(dǎo)致信號強(qiáng)度會驟減，造成傳輸距離縮短，增加了定位難度。

探測三通點時，也可采用間接的幾何交匯法；當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)疑似三通位置時（通常在遇到三通時，沿走向信號有所減弱），在與主管線垂直平行于主管線進(jìn)行探測，找出信號最強(qiáng)的一個點后，在其延伸方向再找出第二個信號最強(qiáng)點，兩點連成一條直線，用交匯法就可以定出三通點的位置。

3.2.4 探測過程中注意事項

在現(xiàn)場探測過程中，由于PE管線抗壓性較差，敷設(shè)過路管線時還要在管線的外部加一層鋼制套管，在遇到過路套管時，音頻信號會突然消失，此時可沿管線走向，在路面另一側(cè)繼續(xù)尋找信號位置點。兩個位置點相連，即為管線走向。此外，出現(xiàn)信號丟失的現(xiàn)象時，也有可能是此處的土壤太過疏松，地下填埋建筑垃圾夯土不實，導(dǎo)致信號衰減厲害?，F(xiàn)場探測時，可沿管線走向向前幾米處繼續(xù)尋找信號點進(jìn)行探測。

地下管線錯綜復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境多變，聲波信號在不同的傳播環(huán)境下，會有不同程度的衰減； 有時在復(fù)雜的外界噪聲影響下，定位也會變成一個難題；因此在探測過程中要盡量詳細(xì)的收集排管時的管線資料，結(jié)合實際情況確定管道的走向和配件位置，這樣能夠大大減少工作量，提高工作效率。

在現(xiàn)場探測中確實無法探測到信號的情況下，可以在上一個位置點來調(diào)整發(fā)射機(jī)波形、功率、頻率等參數(shù)來變換聲學(xué)信號組合，直至找出一個最清晰的聲音。

注意：信號的頻率越高，衰減越快；功率越高，信號越強(qiáng)；

在某些情況下，譬如管線埋設(shè)較淺時，發(fā)射功率過大會造成周圍路面信號逸散而無法判斷最大點，此時可適當(dāng)?shù)亟档桶l(fā)射功率來獲得一個比較好的探測結(jié)果。

4、GPPL 實戰(zhàn)案例

4.1、湖南現(xiàn)場

2017年5月12日，我司技術(shù)人員對湖南省長沙市芙蓉區(qū)德政園小區(qū)內(nèi)燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線進(jìn)行了精準(zhǔn)定位。在閥井內(nèi)通過轉(zhuǎn)換接頭將GPPL發(fā)射系統(tǒng)接入德政園小區(qū)中壓閥放散閥上，手持接收機(jī)沿路面探測，采集到的地下燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道發(fā)出的聲波信號數(shù)據(jù)。

此次探測，準(zhǔn)確位出燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道375米。校正了5個天然氣地面標(biāo)識準(zhǔn)確性。經(jīng)現(xiàn)場開挖驗證，本次探測管線位置準(zhǔn)確度誤差在20cm以內(nèi)。

4.2、寧夏現(xiàn)場

2017年6月7日， 我司技術(shù)人員與燃?xì)夤救藛T一行，對寧夏鼓樓西街和宜居北街十字PE管線進(jìn)行施工定位；此次探測，成功定位出閥井單側(cè)地下PE管線400余米，測出彎頭2個，校正偏差警示樁2個。

4.3、廣東現(xiàn)場

2017年8月16日，燃?xì)夤居脩粼谟帽M所有辦法無果的情況聯(lián)系我公司，我司技術(shù)人員使用GPPL入場探測，共計探得有效管道長度400余米，測到復(fù)雜地段彎頭兩處，三通一處。后經(jīng)施工方開挖驗證，定位全部準(zhǔn)確無誤。

5、燃?xì)?span lang="EN-US"> PE 管道定位儀 GPPL 優(yōu)勢

GPPL燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線定位儀在地埋PE管定位方面擁有巨大優(yōu)勢，在探測過程中不受其他燃?xì)?、電力?電信、供水排水管線干擾；它可在瀝青路面、瓷磚路面、泥土路面、碎石路面、混凝土路面等復(fù)雜地面狀況下使用，不受到電場或架空電力系統(tǒng)的干擾，能排除樹根、巖石和其他地下隱藏物質(zhì)對探測造成的影響，能夠區(qū)分多種管線并列排置的情況。

根據(jù)實測案例分析，GPPL燃?xì)?span lang="EN-US">PE管道定位儀對地下PE管線有很好的探測效果，定位精度介于±30cm，是目前世界上針對PE管道定位非常有效的方式。 在實際應(yīng)用中定位效果因土壤環(huán)境不同，信號強(qiáng)度會有所不同；一般情況下，儀器的定位的有效距離為接入點至兩側(cè)各300米，測深3米內(nèi)。

GPPL專門設(shè)計應(yīng)用于燃?xì)?span lang="EN-US">PE管線的定位。使用時設(shè)備需要與燃?xì)夤艿肋B接，此種連接方式能有效保證信號在管道中定向傳輸，極大的提高了定位的準(zhǔn)確度；GPPL對埋深3米內(nèi)管道效果較好；GPPL對管道深度的探測仍存在一定局限性，需要結(jié)合探地雷達(dá)探測符合，共同確定管道埋深。

6、總結(jié)

在各種PE管線探測方法中，示蹤法雖然準(zhǔn)確，但局限條件是必須擁有完整無損的示蹤線；地質(zhì)雷達(dá)用途廣泛，既能探測管線深度，又能探測管線位置，但是在地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，存在多解性；GPPL利用聲學(xué)探測優(yōu)勢，可同時區(qū)分多管并排的情況，對PE管道特征點也能夠準(zhǔn)確定位。探測速度較快，精度介于±30cm內(nèi)。在探測過程中單向定位有效距離可達(dá)300余米，雙向600余米（施工條件好的情況下，單向探測距離可達(dá)1000 米以上），其工作效率遠(yuǎn)高于其他方法。

參考文獻(xiàn)：

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