超深鋼質(zhì)管線探測技術(shù)應(yīng)用研究

黃世業(yè)

浙江省溫州市公用資產(chǎn)營運有限公司 浙江 溫州 325011

隨著現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，超深的鋼質(zhì)管線在市政管線中使用的比例越來越高，超深鋼質(zhì)管線表現(xiàn)出精確的平面位置和深度等屬性信息，對于城市建設(shè)的設(shè)計、規(guī)劃、施工來說，格外重要，對地下管線的后期維養(yǎng)及其重要。

一、超深鋼質(zhì)管線現(xiàn)狀分析

地下超深管道通常是用于城市用水，天然氣，熱力等的大于5m的金屬管道，因為這些管道很容易被腐蝕，因為它是鋼質(zhì)管道，所以外部要有防腐層，通常是瀝青環(huán)氧樹脂煤，3PE等。主要施工方法是頂（拉）管技術(shù)，主要位于道路交叉口，過江，地下結(jié)構(gòu)等區(qū)域。主要特征是埋在10至20 m處，頂部（拉）管的埋設(shè)長度通常為300～1000m，管道輔助設(shè)備較少，管道直徑較大。超深度管道的主要物理特性是：埋入深度大，傳統(tǒng)的管道探測設(shè)備采用直接法和感應(yīng)法進行探測時功率較低，無法將傳輸信號有效地施加到被測管道上。管道具有很少的輔助設(shè)施，直接檢測的發(fā)射源很少，并且兩個發(fā)射源之間實際上有無法檢測到的區(qū)域。管道之間的連接主要由焊接施工，并且使用耐腐蝕層來保護管道免受腐蝕。

二、超深鋼質(zhì)管線探測技術(shù)應(yīng)用

1.探測方法。在要檢測的管道附近鉆一個孔，將防水絕緣裝置的探頭插入檢測孔，逐漸靠近要檢測的目標管，然后根據(jù)深度和其他水平位置檢測孔內(nèi)的二次強度信號，流速變化，目標管道的位置和深度分析以及探頭距離管道越近，誤差就越小。根據(jù)要測試的管道的上述物理特性，必須滿足三個條件才能實現(xiàn)理想的傳感效果。第一個是功率很大，選擇大功率傳感設(shè)備，則該儀器的超高速管道信號應(yīng)用強度將會提高，這將有助于發(fā)發(fā)生信號在超深管道中的信號傳輸，第二種選擇是一種以低頻傳輸信號的設(shè)備，適用于長距離傳輸。第三，在選擇具有高傳輸功率的設(shè)備時，由于在側(cè)管線中會發(fā)生干擾，因此在選擇的設(shè)備中需要具備一些基本功能，以區(qū)分目標管線和干擾管線，它提供了電流傳輸和電流值收集的功能。它是鋼制管道，具有防腐蝕層，可減緩電流流動時的衰減，并且在被測管道中具有最大的電流值。選擇滿足以上三個要求的設(shè)備可以有效地檢測超深管道。根據(jù)所需的檢測，是一條金屬氣體管道，有一條氣體管道陰極保護電位檢測樁，可以作為現(xiàn)場信號源的電源，因此提供了一種直接法的電磁方法。其原理是向管道施加電流。當(dāng)探頭直接位于管道上方時，如果探頭感應(yīng)線圈的平面垂直于地面放置，則信號電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度會被拾取。由于探測線圈的平面和磁感應(yīng)線的角度均為90度，因此拾波線圈的有效面積最大，并且磁感應(yīng)強度也最大。當(dāng)探頭沿地面峰值檢測離開管道時，信號電流磁感應(yīng)強度較小時，稱為此方法為峰值法探測。當(dāng)探針線圈平面平行于接地平面放置時，當(dāng)探針以0度角直接位于探針線圈平面和磁感應(yīng)線上方時，探針的有限區(qū)域變?yōu)?，并且信號電流磁感應(yīng)強度也為0。通過在一定地平面內(nèi)連續(xù)移動探頭位置來找到目標，以找到磁感應(yīng)信號的最大點（即，剛好在管道上方）。連續(xù)移動探頭的位置以找到磁感應(yīng)信號的最小點（此位置位于管道正上方），該方法就是谷值法。谷值方法的優(yōu)點是，如果拾取信號探頭不在目標管道的正上方，則具有磁感應(yīng)信號，因此它可以清楚地看到目標管道是否恰好在探頭位置的下方，并且具有容易受到相鄰管道干擾的缺點。

2.探測數(shù)據(jù)分析方法。在檢測地下超深金屬管線的位置時，首先在要檢測的管線附近開一個-100 mm水準的勘探井（根據(jù)地圖數(shù)據(jù)），然后將設(shè)備的拾取探頭放入樁孔中逐漸接近管道，這樣檢測錯誤逐漸減少。首先使用谷值方法進行檢測。當(dāng)探頭信號放置在樁孔中時，儀器信號增益被調(diào)整到相對較大的水平，目標管感應(yīng)的磁信號強度較小或接近零，表明目標管在樁孔正下方或者距離不遠。通過分析和比較在樁孔中多個不同深度處獲得的信號強度，可以確定樁孔與目標管道之間的水平和垂直距離。通過比較在不同水平位置的兩個孔中相同深度的磁場感應(yīng)信號的大小，可以分析目標管在樁孔中的方向，即可以檢測目標管的特定位置。因此目標管線和勘探孔之間的水平距離是恒定的。當(dāng)探頭在探針孔中的兩個不同深度處時，獲取的信號值會不同。探測位置之間的間隔距離小，就表明探測位置越接近目標管道。根據(jù)最大磁感應(yīng)值，探測孔的探測深度與目標管道處于同一水平時。勘探孔與目標管線在水平方向上隔開一定距離，并且當(dāng)使用谷值方法檢測到時，它們會從勘探孔垂直向上或向下移動，獲取的目標管道信號強度變化，相當(dāng)于地面的峰值法探測。目標管線的當(dāng)前值讀數(shù)正常，因此有效消除了干擾管線，并有效檢測了目標管線的平面位置和深度。

3.管線探測深度誤差分析。根據(jù)《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》，地下管道的埋入深度與管道的幾何中心相適應(yīng)，并應(yīng)用本文中建議的《探孔探測法》，我們通常使用70%比值定深方法，獲得的深度絕對誤差僅為6%，不難知道超深的管道檢測方法和技術(shù)是準確可行的。水向電磁波的傳播僅影響幅度（幅度減小），而不影響異常形式，這表明仍可以應(yīng)用地面探測方法和理論。但是，出于客觀原因，絕對不能做到這一點。盡管測量技術(shù)的進步仍然給水下天然氣管道的平面位置帶來了一些誤差。

三、小結(jié)

現(xiàn)有儀器設(shè)計的最有效感測深度在5 m以內(nèi)?，F(xiàn)有的定位設(shè)備和定位深度誤差，以檢測存儲深度超過5米的深層地下管道，遠遠超過了城市地下管道檢測技術(shù)法規(guī)的公差，因此使用現(xiàn)有檢測設(shè)備進行常規(guī)檢測是一個無法解決的難題。為了滿足中國近來的市場需求，提高管道檢測方法和技術(shù)水平，每個檢測設(shè)備都進行了很多的實驗和論證，其中一些實驗和技術(shù)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。