王振波

新地能源工程技术有限公司

水平定向钻施工管道地下准确定位检测方法探讨

王振波

新地能源工程技术有限公司

在城市化的过程中，定向钻技术是一种适时的、有力的、不可代替的先进手段，是完成城市水、气、电、通讯等生命线工程施工的必备技术，也是地下空间利用必须掌握的基本技术之一，是对地下工程施工常规工法的重要补充，有时也是唯一的选择，是我国建设部、美国、欧洲、日本和俄罗斯等国家鼓励和优先推广技术。近二十年来，定向钻技术的发展与城市的兴荣息息相关。然而随着市政设施的不断完善,定向钻施工越来越多，敷设的管线埋深、位置不准确，为日后管道敷设施工留下了很深的隐患,施工单位承担的风险越来越大。因此定向钻敷设管道的地下准确定位尤为重要。本文首先简要介绍了定向钻敷设管道的特点及管道埋深不宜检测，深度采用常规器具测量不准等难点，最后论述一种先进的检测方法，使地下穿越管线的深度及位置以坐标的形式得以永久保存，减少管道安装时交叉施工时安全事故的发生，为我国管道工程建设提供数据依据。

定向钻施工；管线检测仪；惯性定位仪；三维空间数据；探讨

1 定向钻施工特点

1.1 水平定向钻穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响交通秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通，环境，周边建筑物基础的破坏和不良影响。

1.2 通过调整钻机钻进角度，利用导向仪器进行实时跟踪，调整敷设方向和埋深，通过轨迹设计可以避开地下的已知障碍物。

1.3 与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵活调整，尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性，并且施工占地少工程造价低，施工速度快。

2 常规管道检测方法

2.1 管线探测仪

一般采用RD8000进行有源管线的检测，包括电力、通信、钢制管道等。

2.2 穿线器结合导向探棒，包括污水管道、PE管、PVC等非金属管线及有源管线等，但该检测方法需要被检测管线有预留管道。

但这两种方式都会受到外界干扰影响数据不准确，且在有障碍物、河流等情况下不能测量等缺点。为了避免后期交叉施工给既有管线造成破坏。因此精确测定管道的地理位置对提高管道维修效率和完善管道分布资料,有着重要的意义。

3 惯性定位仪

3.1 特点

3.1.1 不需要作业人员于道路上使用探测器追踪定位，对于交通影响较小，也降低交通事故的发生。

3.1.2 定位方式与电磁波或磁场无关，无受干扰之虑。

3.1.3 无探测深度限制、适用于所有埋管方式、可测量所有材质的管道、不收地形地物影像，只要是空管，管道到哪里，就可以测到那里。

3.1.4 提供三维空间数位化格式资料以及三维空间图形，可融入大部分的GIS（地理信息系统）系统，提供精确的XYZ坐标。

3.1.5 所有资料，除入口点与出口点为了利用GPS等获得资料之外，其余所有资料皆由惯性定位仪自行运算获得，并非人工计算，消除人为误差因素，并可进行重复验证。

3.1.6 仪器的出厂校正精确度可达到500m只有15cm的误差。

3.1.7 每一台仪器都有专属的电脑，每台电脑均有专属密码保护，唯有通过资料线才能传输资料，资料保密性高

3.2 适用范围

刚完工未投入使用的管道工程或者已投入使用的管道（但需要管道停止运营）。

3.3 施工工艺流程及操作要点

3.3.1 工艺流程

前期准备(管道内敷设绳索)→测量出如土点坐标（全站仪测量）→安装主机及轮组→牵引绳将主机拖入管道→拖出管道→数据处理→形成成果文件。

3.3.2 操作要点

3.3.2.1 绳索连接

绳索是分别连接仪器的两端，保证双向测量；在离扣件端10～20m处绑扎信号彩丝带，作为仪器即将到达的提示。

3.3.2.2 主机开启

使用控制器开启主机，进口端仪器尾端对齐管口端，静置一段时间，取得信息波的明显分割段。

3.3.2.3 拉绳

拉绳测量，速度保持在1～2m/s，出口端仪器尾端对齐管口端，静置一段时间，取得信息波的明显分割段.

3.3.2.4 软件下载、处理记录信号文件，计算测量成果图文、数据资料.

3.4 测量成果对比

廊坊热力二站外网穿越工程全长约400米，穿越深度最深约12米。施工完成后，用雷迪管线探测仪进行管道定位时，因受外界干扰在深度达到3米时无法继续测量；穿线器结合探棒方式，因钢管屏蔽信号无法使用；决定采用惯性定位仪进行管道定位，测量数据基本与导向数据吻合，最大偏差约为5cm，综合考虑该偏差是由于扩孔直径为管径的1.5倍引起的，并且该测量精度完全满足管道定位精度要求，具有推广价值。

数据比较见下图：

4 结束语

综上所述，由于水平定向钻穿越工程自身的得点及地下管网资料的不完整性，穿越深度较深，尤其是在城市里管网复杂，纵横交错，管线检测时干扰强，无法进行准确定位从而在新管道敷设时不可避免的出现安全事故。为了避免安全事故，减少施工损失，该检测方法具有广阔的应用前景。