淺析地下PE管道的探測(cè)方法

張同全

摘 要：針對(duì)城市地下管線敷設(shè)過程中使用越來越多的PE管線，通過自身的探測(cè)實(shí)踐，談?wù)勛约涸赑E管線探查中的體會(huì)。

關(guān)鍵詞：PE管；管線探測(cè)；示蹤線

1 前言

近年來，PE管廣泛應(yīng)用于燃?xì)狻⒔o水管道的敷設(shè)。PE管主要優(yōu)點(diǎn)是施工方便、造價(jià)低、污染小。缺點(diǎn)是埋入地下后，用儀器很難確定它的具體位置，從而造成施工過程中挖斷、挖漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，損失巨大。因此，探測(cè)PE管道的位置意義重大。

PE管為惰性材料，非金屬、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁。埋入地下后，目前還沒有較好的方法直接在地面探測(cè)到其在地下的空間位置。

目前主要有兩種方法可以探測(cè)到PE管：示蹤線探測(cè)；雷達(dá)探測(cè)。

2 PE管道的探測(cè)方法

2.1 示蹤線探測(cè)PE管

前提是PE管有示蹤線，一般是在管道施工中緊貼PE埋入一條金屬導(dǎo)線（簡(jiǎn)稱示蹤線），并在閥門等明顯處有出露點(diǎn)。探測(cè)原理是給示蹤線加上一定強(qiáng)度的電流，通過探測(cè)示蹤線電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)來確定示蹤線的空間位置，從而確定埋地PE管道的位置。

其電磁強(qiáng)度和分布規(guī)律符合下式：

式中：B-磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度（單位T）

式中：I-導(dǎo)體的電流強(qiáng)度（單位A）

式中：r-遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)中心的距離（單位m）

由上式可見：示蹤線產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小B與信號(hào)電流強(qiáng)度I成正比，與遠(yuǎn)離示蹤線中心位置的距離r成反比。當(dāng)選用的材料確定后，影響探測(cè)信號(hào)強(qiáng)度的因素就是信號(hào)電流的大小和探測(cè)距離。

探測(cè)方法主要有兩種：

（1）直接法：直接法也稱為充電法，是利用示蹤線的出露點(diǎn)，直接向示蹤線充電。直接法包括雙端充電法、遠(yuǎn)接地單端充電法和單端充電法三種方式。此方法信號(hào)強(qiáng)，定位、定深精度高，易區(qū)分相鄰管線，但示蹤線必須要有出露點(diǎn)和良好的接地條件。

（2）感應(yīng)法：該方法不要求示蹤線有出漏點(diǎn)，根據(jù)實(shí)地條件又可分為以下兩鐘情況

a.直接感應(yīng)法：把發(fā)射機(jī)直接放到示蹤線的正上方施加信號(hào)，該方法優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)效率高、不需要有出露點(diǎn)，但易受臨近管線的干擾。

b.壓線法：利用發(fā)射機(jī)發(fā)射線圈正交于干擾管線，不向干擾管線施加信號(hào)的特性，靈活改變發(fā)射機(jī)的放置位置，抑制非示蹤線信號(hào)，達(dá)到加強(qiáng)示蹤線信號(hào)的方法。該方法對(duì)與多條管線交叉以及近距離平行等疑難管線探測(cè)具有較好的效果。該方法根據(jù)管線的埋設(shè)特點(diǎn)又可分為水平壓線法、傾斜壓線法和垂直壓線法。

水平壓線法：將發(fā)射機(jī)側(cè)立于地面，使發(fā)射機(jī)線圈正交于干擾管線，此方法適用于間距稍大的、埋深相近的平行管線，如果管線間距較小，水平壓線雖然可以抑制干擾管線的信號(hào)，但是目標(biāo)管線的信號(hào)往往較弱。

傾斜壓線法：將發(fā)射機(jī)放置于兩管線之間，并傾斜于地面，使發(fā)射機(jī)線圈正交于干擾管線，達(dá)到既能抑制干擾管線信號(hào)又能向目標(biāo)管線施加信號(hào)目的。此方法適用于兩平行管線間距小埋深相近的情況。主要應(yīng)用于水平壓線法不好時(shí)使用。對(duì)于上下重疊管線不宜使用此方法。

垂直壓線法：將發(fā)射機(jī)水平置于干擾管線旁，使發(fā)射機(jī)線圈正交于干擾管線，起到抑制干擾管線信號(hào)，增強(qiáng)目標(biāo)管線信號(hào)的目的。此方法適用于兩平行管線間距小埋深相差較大的情況，但必須有可供垂直壓線的條件。

探測(cè)中存在的問題：①示蹤線的橫截面積過小。一般有兩種情況：一是施工單位購買的金屬導(dǎo)線截面積小（小于1mm2）；二是PE管廠家配送的示蹤線通常在警示標(biāo)志帶里面夾帶一條金屬絲，其截面積過小，會(huì)造成電磁信號(hào)不強(qiáng)，且導(dǎo)線本身及接頭處也容易折斷，不利于探測(cè)。②隨管埋設(shè)示蹤線時(shí)，施工單位沒有嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。示蹤線有時(shí)在管道的左邊或右面，有時(shí)沿管道直線或螺旋狀埋設(shè)，有時(shí)貼著管道或又與管道有一定距離埋設(shè)等，造成難于根據(jù)示蹤線來判斷管道的位置。③在下管、回填時(shí)示蹤線偏位，但沒有做好檢查和糾正工作。④示蹤線接頭處沒有做好絕緣和防腐處理就回填，造成示蹤線漏電，接頭處示蹤線直接裸露在外也容易折斷和被腐蝕，不利于PE管探測(cè)。⑤在PE管非開挖頂管施工中，經(jīng)常發(fā)生綁在PE管上的示蹤線在隨管拖動(dòng)中折斷的現(xiàn)象，造成時(shí)候無法探測(cè)。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)PE管

2.2.1 工作方法及原理

地質(zhì)雷達(dá)是一種使用高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布的非破壞性探測(cè)儀器。它通過剖面掃描的方式獲得地下剖面的掃描圖像（見右圖）。雷達(dá)通過在地面上移動(dòng)的發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，在地下旅行的電磁波遇到不同的電性界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射、透射和折射。電介質(zhì)間的電性差異越大，反射回波能量也越大。反射到地面的電磁波被與發(fā)射天線同步移動(dòng)的接收天線接收后，通過雷達(dá)主機(jī)精確地記錄下反射回波到達(dá)的時(shí)間、相位、振幅、波長等特征，再通過信號(hào)疊加放大、濾波降噪、圖像合成等數(shù)據(jù)加工處理手段，形成地下剖面的掃描圖像。通過對(duì)雷達(dá)圖像的判讀，便可得到地下目標(biāo)物的分布位置和狀態(tài)。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)是一種高效、快速的淺層地質(zhì)勘探方法，是目前具有最高分辨率的物探方法之一，是工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域中探查巖溶、裂隙的一種有效手段（見圖1）。

2.2.2 相關(guān)參數(shù)的設(shè)定

雷達(dá)波速的設(shè)定：在測(cè)區(qū)內(nèi)地電條件比較有代表性的地方選取幾處能產(chǎn)生清晰異常反映的有明顯點(diǎn)的管線做實(shí)驗(yàn)剖面，用假定波速V。先掃描出雷達(dá)圖象，由于明顯點(diǎn)的深度（H）可直接量取，通過讀取雷達(dá)圖象中明顯點(diǎn)異常的埋深（H。），由公式2H。/V。=2H/V即可計(jì)算出實(shí)際波速V，求取其平均值。實(shí)際探測(cè)時(shí)，如果目標(biāo)管線的探測(cè)剖面上有明顯點(diǎn)異常可以用來反算波速，我們就直接采用該反算波速作為設(shè)定值；如果沒有，我們可以將平均波速作為設(shè)定值。

圖1是我們?cè)谀呈胁捎萌鸬銻AMAC/GPR地質(zhì)雷達(dá)，天線工作頻率250 MHz進(jìn)行探測(cè)PE300燃?xì)夤艿赖睦走_(dá)圖像。根據(jù)場(chǎng)地條件及以往工作經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)介電常數(shù)取11，取采樣時(shí)窗為100.6ns，采樣頻率4968.2 MHz，樣點(diǎn)數(shù)500，觸發(fā)間隔2cm。

2.3 其他方法

對(duì)于條件允許的地段可直接采用開挖或釬探的方法，對(duì)于儀器無法探查也不具備開挖和釬探條件的，則要根據(jù)地面的走向標(biāo)志和調(diào)繪資料以及了解情況的技術(shù)人員進(jìn)行定位和定深。

3 結(jié)束語

對(duì)于PE管線的探查方法：一是認(rèn)真分析、查閱資料、研究調(diào)繪圖，摸清其分布和走向在進(jìn)行探測(cè)；二是采用多種方式、方法交叉探測(cè)，從中找出較可靠的異常值在定位；三是向權(quán)屬單位直接參與敷設(shè)管線的人員了解管線的分布情況，在部分地段進(jìn)行開挖、釬探驗(yàn)證，最大限度的確保管線探測(cè)的精度。

以上幾種方法，在實(shí)際工作中得到廣泛的應(yīng)用，解決了不少管線探查中遇到的疑難問題，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.