淺析地下PE管道的探測方法

張同全

摘 要：針對城市地下管線敷設(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；示蹤線

1 前言

近年來，PE管廣泛應(yīng)用于燃?xì)?、給水管道的敷設(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到其在地下的空間位置。

目前主要有兩種方法可以探測到PE管：示蹤線探測；雷達(dá)探測。

2 PE管道的探測方法

2.1 示蹤線探測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（簡稱示蹤線），并在閥門等明顯處有出露點(diǎn)。探測原理是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)離電磁場中心的距離（單位m）

由上式可見：示蹤線產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度大小B與信號電流強(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，影響探測信號強(qiáng)度的因素就是信號電流的大小和探測距離。

探測方法主要有兩種：

（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，該方法優(yōu)點(diǎn)是探測效率高、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，達(dá)到加強(qiáng)示蹤線信號的方法。該方法對與多條管線交叉以及近距離平行等疑難管線探測具有較好的效果。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，但是目標(biāo)管線的信號往往較弱。

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又能向目標(biāo)管線施加信號目的。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，增強(qiáng)目標(biāo)管線信號的目的。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?。ㄐ∮?mm2）；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)造成電磁信號不強(qiáng)，且導(dǎo)線本身及接頭處也容易折斷，不利于探測。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。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。

2.2 地質(zhì)雷達(dá)探測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地下介質(zhì)分布的非破壞性探測儀器。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)際探測時(shí)，如果目標(biāo)管線的探測剖面上有明顯點(diǎn)異?？梢杂脕矸此悴ㄋ?，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是我們在某市采用瑞典RAMAC/GPR地質(zhì)雷達(dá)，天線工作頻率250 MHz進(jìn)行探測PE300燃?xì)夤艿赖睦走_(dá)圖像。根據(jù)場地條件及以往工作經(jīng)驗(yàn)，相對介電常數(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

對于條件允許的地段可直接采用開挖或釬探的方法，對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；二是采用多種方式、方法交叉探測，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]城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.