埋地非金属(PE)管线探测新技术

2013-12-12肖良武贾向炜李英杰

测绘通报 2013年2期

肖良武，贾向炜，李英杰

(武汉安耐捷科技工程有限公司，湖北武汉430070)

一、前言

近几年来，随着中国经济的发展，以及城市化进程的不断加快，地下管线的建设也突飞猛进，地下管线管理的重要性也日益被各级政府部门重视。后期的地下管线维护都需要及时、准确和完整的地下管线信息，从目前国内管线探测技术的现状来看，金属管线的探测技术已趋于成熟，但非金属管线的探测却存在着诸多问题。目前迫切需要一种专门针对非金属管线探测的仪器，具备抗干扰能力强、操作简单的特点。目前国内很多城市中，非金属管线占全部管线的40%。因此，对非金属管线的普查探测将是近年整个管线普查工作的重点。

二、非金属管线探测技术的现状及问题

随着材料科学的不断进步，地下管线由过去的大量使用金属类材质，逐渐向非金属材质过渡。当前城市地下管线种类繁多，主要由金属管线和非金属管线组成，目前金属管线的探测基本上都有比较成熟的技术和设备。非金属管线主要包括类似玻璃钢、工程塑料或复合塑料(PVC、PE、PPR等)管等，这些管材的特点为耐腐蚀、抗老化、便于施工、成本低，但导电性能差，基本绝缘。这也给后期的探测定位造成了很大的不便。也有一些非金属管线前期埋设时为了后期的定位，也同步布设有示踪线，但由于布设时施工原因，存在示踪线断开的问题，难已探测。随着非金属管线的大量应用，市场上已有一些方法用来探测非金属管线，但都存在着不够准确、操作不便利、抗干扰能力差等问题。目前对于非金属管线的探测的主要方法如下。

1.固定信标探测法

信标探测器通过发送可使地下信标感应的特定低频脉冲信号，定位预埋于地下管道上方的信标的分布;该仪器把这种感应信号转变为音频报警信号从而确定管道位置。信标探测仪可探测圆柱形或环状的地下信标。不同埋设深度的信标对应不同的频率。埋地信标探测法只适合于在管道施工时及管道抢修后，在管道重要的位置(如三通，拐点，盲端)的上方布设信标，对管线的前期有要求，对于在前期埋设时大多没有布设的管线是没有办法探测的。

2.移动信标探测法

利用信标探测仪定位管道，其基本的工作原理是通过追踪“信标”在管道中的移动从而定位管道的路径。信标可以作为一个小发射机来使用，使用时利用玻璃钢穿孔器和连接绳，或利用刚性和半刚性电缆推进装置，还可利用CCTV管道爬行器将信标置入管道内部，利用信标探测器接收机在路面上接收信标发射的磁场信号，从而对管道定位和定深。从使用方法上来看，信标法探测的前提是只能应用于开放式的管道，即非压力管道、重力管道、带有检修井或窨井等设施。从这一层面来说该方法只适用于排水管道，在探测范围上有很大的局限。

3.探地雷达法探测

雷达法探测是利用探地雷达电磁波，对所覆盖区域地下结构的导电性进行探测，利用不同物质的电介常数(导电性)的差异，从而区分出地下管道。雷达波的特性是:频率越高，所探测物的分辨率越高，同时衰减越快，探测深度越小;频率越低，分辩率越低，衰减慢，探测深度大。影响雷达对管道探测的因素有:管道材质与周围回填物的导电差异，相应的是管道导电性越好，导电差异越大，雷达反应也越明显;管道回填土的含水率，湿度越高越不利于雷达的分辨。探地雷达对人员操作的要求非常高，需要非常丰富的经验，同时雷达法探测不需要地面上有管道的相关构筑物或井等，但是只能作剖面探测，不能对管道进行追踪。

针对以上现状，由 GRI/GTI、OTD、PHMSA(管道危险材料安全局)提供资金，美国燃气研究院(GTI)于20世纪90年代后期开始研发，针对一些定位无标识管线系统、无需接入管线系统，一键操作、数据直观说明，可在一般土壤、草地、混凝土和沥青等覆盖土质进行检测的APL声学管线定位仪(如图1所示)，并将技术授权给美国杰恩公司，并于2011年中期开始商业化。

图1

三、APL声学管线定位仪

1.工作原理介绍

将APL放置在地面，并与地面进行良好接触(耦合)，发射机发射一组“声脉冲”，接收机接收并发射声波，监控反射波的强度、速度和间隔时间。发射机和接收机的每次发射和接收是一个“断面”，一组“断面”是一个“扫描”(如图2所示)。

图2

2.APL的使用

确定工作区域，并按一定距离将之划分为网格状(如图3所示)，使用APL进行一列一列的扫描。扫描完一列根据仪器的提示将管线用标志漆/粉笔在地面标记测量设备的参考位置，将整个工作区域扫描完，最后将标志点连接起来形成管线走向图。图3中单一的(白色标志)标志点为异常点，可视为无效点，不予考虑。

图3

3.APL的应用实例

1)笔者针对不同材质的管线分别进行了探测并开挖验证(如图4所示)。实践证明，针对城市中各种非金属管线的探测，APL是一种非常有效及操作简单的解决方案，能解决目前面临的各种因图纸不清楚、没有布设信标及示踪线的管线。

2)2013年8月在西南某燃气公司组织进行APL对地下PE管线探测技术的研讨，相关领导对此技术的应用高度重视，还进行现场实操观摩。实操演示定点在某医院门口，笔者所在单位工作人员采用APL地下PE管线探测设备对PE160中压燃气管线进行示范操作。演示结果显示出与PE管走向及位置的较好一致性。检测结果表明除PE管外，在其附近还有另一条管道。

四、结束语

通过目前APL在国内的应用，针对非金属管线的探测存在的诸多问题，笔者进行了大量的工作，并结合实地进行点对点的验证。事实证明，APL在国内针对非金属管线的探测解决了一些以前存在的问题，能很好地解决城市埋地非金属管线探测不够准确、操作不便利、抗干扰能力差等问题。在实践过程中笔者也总结了一些经验，在对非金属管线探测时，应根据实地管线特点，选用相应的探测方法，挖掘现有探测设备的潜力，多种设备同时结合使用。通过对探测方法的不断摸索总结，笔者相信今后非金属管线探测的方式、方法将会更加准确完善。