PE管道示蹤線安裝設(shè)計(jì)與檢測(cè)評(píng)估

袁厚明

(湖北襄陽(yáng)震柏地下管線檢測(cè)有限公司，湖北襄陽(yáng)441000)

一、管道材料的發(fā)展趨勢(shì)與PE管道的特點(diǎn)

聚乙烯材質(zhì)制成的管道簡(jiǎn)稱(chēng)PE管道，與金屬管道相比，小口徑PE管道可以卷成盤(pán)狀運(yùn)輸，接頭少，由于其施工方便、工程造價(jià)比用鋼管低(DN300以下)、基本不存在腐蝕泄漏問(wèn)題、對(duì)輸送物質(zhì)污染小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在城市埋地管網(wǎng)建議中被廣泛應(yīng)用。

PE管道雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)度低，不耐光，易老化，難以探測(cè)位置、走向與深度是其最大的弱點(diǎn)。在以往市政建設(shè)施工中，由于管道的確切位置不十分清楚，被施工機(jī)械挖斷、挖漏的現(xiàn)象很常見(jiàn)，由此造成的燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿室矔r(shí)有發(fā)生，因此探測(cè)標(biāo)定地下PE管道的位置工作十分必要。

由于PE管材所具有的獨(dú)特技術(shù)性能和其他管材無(wú)法比擬的安裝方式，該種材料被全國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)廣泛應(yīng)用于城市燃?xì)忸I(lǐng)域中，成為替代城市燃?xì)饴竦劁摴堋㈣T鐵管道的最理想材料，特別是輸送燃?xì)夂妥詠?lái)水管道應(yīng)用最多。但另一方面，由于PE管材的特殊性，PE燃?xì)夤艿涝诎惭b、運(yùn)行管理、探測(cè)定位上同樣存在特殊性。PE管道為惰性材質(zhì)制成，不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁，埋入地下之后，目前還沒(méi)有較好的方法直接在地面探測(cè)到PE管道在地下的空間位置。

為了解決PE管道埋地后能夠在地面探測(cè)到位置和埋深的問(wèn)題，人們已經(jīng)想出了多種方法，相比之下，導(dǎo)線示蹤線技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)、效果最好的方法。所謂導(dǎo)線示蹤線技術(shù)就是在鋪設(shè)施工PE管道時(shí)與PE管道一起埋入一條銅導(dǎo)線(簡(jiǎn)稱(chēng)示蹤線)，為今后探測(cè)PE管道位置與深度所用，示蹤線法是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的探測(cè)方法。示蹤線在埋地管道施工中，為了使示蹤線在以后能夠很好地起到示蹤作用，它的施工方法和探測(cè)方法選擇十分重要。

目前尋找埋地管道位置，采用的主要技術(shù)手段是利用直接發(fā)射電流信號(hào)的探測(cè)儀為主的電磁類(lèi)探測(cè)設(shè)備，但該方法要求管道必須具有良好的導(dǎo)電性與接地回路，使電流信號(hào)能沿管道傳輸，探測(cè)儀可通過(guò)接收到的電磁信號(hào)確定管道的位置。這種方法對(duì)于鋼管效果很好，而對(duì)PE管道則完全無(wú)效。為此在鋪設(shè)PE管時(shí)，要求采用隨管道敷設(shè)示蹤線的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。

二、PE管道示蹤線安裝中存在問(wèn)題分析

1)在燃?xì)釶E管道運(yùn)行交接中，對(duì)示蹤線的符合性檢查有5項(xiàng):①信號(hào)接人點(diǎn)有否，并安裝正確。②檢測(cè)信號(hào)能加載到示蹤線上，中間故障太多，泄漏嚴(yán)重，中間沒(méi)有檢測(cè)井。③安裝了示蹤線，始端、末端剪斷懸空，與大地不接觸，中間閥井內(nèi)示蹤線未作固定處理。④示蹤線線徑太小，不能滿足檢測(cè)信號(hào)傳輸要求，容易被施工挖斷或自然應(yīng)力破壞。⑤PE管道地表標(biāo)志憑安裝記憶印象埋設(shè)，密度不足，偏離較大。

2)探測(cè)信號(hào)不能保證連續(xù)暢通，主要原因有5個(gè):①示蹤線中的導(dǎo)線沒(méi)有連接，造成斷路。②示蹤線沒(méi)做絕緣和防水處理，造成信號(hào)短路。③金屬導(dǎo)線導(dǎo)電面積不夠，造成信號(hào)傳輸電阻大，信號(hào)衰減大。④示蹤線本身不合格，導(dǎo)線發(fā)生斷裂不連續(xù)。⑤示蹤線首端末端都未作連接固定與接地處理，被剪斷或者掩埋，找不到頭子。

3)無(wú)露出的探測(cè)信號(hào)源。PE管道示蹤線沒(méi)有信號(hào)的接點(diǎn)設(shè)計(jì)或沒(méi)有按照接點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝，許多單位在示蹤線安裝中將示蹤線接頭直接埋人地表下或?qū)⑹聚櫨€接頭直接纏于管道或設(shè)備上，在很短的時(shí)間內(nèi)，示蹤線接頭就將無(wú)從找尋，從而造成整條示蹤線失去作用。

4)面積太小，強(qiáng)度不夠。金屬導(dǎo)線截面積選擇不正確，選擇示蹤線前首先要確定使用什么探測(cè)儀，不同的探測(cè)儀有不同的探測(cè)原理和方法，需要選用具有針對(duì)性的示蹤線。金屬導(dǎo)線截面積的選擇需要根據(jù)探測(cè)儀信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)管道所需探測(cè)距離來(lái)選擇金屬導(dǎo)線類(lèi)型和導(dǎo)線的截面積。一般情況下2.5 mm2的銅芯線一次性可探測(cè)距離可以達(dá)到500～1000 m。直接法會(huì)更遠(yuǎn)，施工中也很少出現(xiàn)拉斷的現(xiàn)象。

5)以警示帶代替示蹤線。以警示帶代替示蹤線，又未按標(biāo)準(zhǔn)要求敷設(shè)。

三、PE管道示蹤線材料選擇與安裝要求

1.示蹤線材料規(guī)格要求

示蹤線材料選擇方面從探測(cè)理論上分析示蹤線只要能夠?qū)щ娂纯?，但?shí)際工程中選擇示蹤線時(shí)要考慮到需要有一定的抗拉強(qiáng)度，因?yàn)閺?qiáng)度低時(shí)在管道回填土或地面有下沉過(guò)程中往往容易被拉斷而失去示蹤作用。筆者通過(guò)幾年來(lái)的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)截面面積為1.5～2.5mm的多股銅芯塑料絕緣層導(dǎo)線比較好(單芯線也可以)，探測(cè)信號(hào)比較強(qiáng)、施工方便，工程中也比較少出現(xiàn)扯斷現(xiàn)象。

2.電性連通要求

通過(guò)電流強(qiáng)度能夠達(dá)到300 mA就能滿足探測(cè)需要，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，截面面積太細(xì)太小的示蹤線因易拉斷不易選用;有些帶有警示標(biāo)志的塑料薄膜示蹤帶也不能使用。

3.接地回路要求

探測(cè)PE管道示蹤線一般都是通過(guò)直接連接方法將信號(hào)源通過(guò)發(fā)射線加載到示蹤線上，接地線接大地，構(gòu)成單線—大地回路。如果示蹤線末端沒(méi)有作接地處理，加載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，示蹤線上就沒(méi)有電流，沒(méi)有電流也就沒(méi)有磁場(chǎng)，沒(méi)有磁場(chǎng)也無(wú)法探測(cè)到示蹤線。

4.施工防腐要求

(1)電連通要求

為了使探測(cè)示蹤線信號(hào)強(qiáng)和分布均勻，施工時(shí)示蹤線末端應(yīng)盡量減小接地電阻，埋地端頭采取比較良好的接地措施，特別是較短的分支末端一定要接地良好，否則分支上信號(hào)將非常弱而探測(cè)不到。

(2)抗拉強(qiáng)度與耐腐蝕要求

示蹤線連接點(diǎn)一定要連接牢固，并用絕緣膠布包好，以免滲水后時(shí)間長(zhǎng)造成腐蝕斷線，使今后探測(cè)信號(hào)中斷。為了防止腐蝕斷線，建議示蹤線選用耐腐蝕的銅導(dǎo)線。

(3)埋設(shè)位置要求

示蹤線埋設(shè)時(shí)應(yīng)緊貼PE管道上方呈直線狀，并位于管道的正上面為好，同時(shí)用膠帶固定。計(jì)算管道深度時(shí)是以示蹤線在管道外頂位置，加管道半徑就是管道的中心埋深。不要螺旋纏繞在PF管道上埋設(shè)，使今后探測(cè)管道位置不準(zhǔn)確。

(4)閥門(mén)井處示蹤線安裝與保護(hù)要求

在閥門(mén)井處示蹤線應(yīng)該預(yù)留出一定長(zhǎng)度的留頭(至少要1 m以上)，以備今后探測(cè)施加信號(hào)所用。留頭示蹤線處剝?nèi)ネ馄ぴ陂y門(mén)井壁的固定螺絲上繞一圈用燕尾螺母固定在井壁上，再引入管道。

(5)非開(kāi)挖定向穿越示蹤線的安裝要求

PE管道在非開(kāi)挖工程施工中，管道外面的示蹤線在拖管過(guò)程中容易被扯斷，可以采取增加示蹤線的強(qiáng)度的方法，還可以在焊接PE管道時(shí)在管道內(nèi)部另穿一條示蹤線的方法。但內(nèi)部的示蹤線應(yīng)根據(jù)管道具體情況，采用合理的方法引出與管道外面示蹤線連接?？梢栽谕瞎艿膬啥祟^管壁各鉆一小孔，將示蹤線一端穿進(jìn)，另一端穿出，小孔內(nèi)擠入耐水密封膠、用兩根青鉛絲、生料帶、在中間用不銹鋼白攻螺絲旋進(jìn)進(jìn)行緊固密封。

(6)長(zhǎng)輸管道示蹤線的安裝要求

埋地管道長(zhǎng)度超過(guò)1 km時(shí)，若中間沒(méi)有閥門(mén)井等設(shè)施供接檢測(cè)信號(hào)所用，建議每500 m設(shè)一個(gè)測(cè)試樁，并預(yù)留示蹤線留頭供檢測(cè)時(shí)用。管道的鋼塑轉(zhuǎn)換接頭處示蹤線可以焊接在法蘭上，焊接點(diǎn)處做好防腐處理，防止時(shí)間久后腐蝕斷線。當(dāng)有多個(gè)工程在同一路段位置施工，示蹤線施工先于其他工程施工時(shí)，長(zhǎng)距離示蹤線每隔200～300 m，應(yīng)將示蹤線的銅線外皮剝?nèi)ヅc另外一根銅線電性相連引至地表，做成小型檢測(cè)井。

(7)庭院小區(qū)管網(wǎng)示蹤線的安裝要求

對(duì)于距離較短的庭院管網(wǎng)示蹤線，所有立管的根部都應(yīng)該安裝示蹤線。立管根部的示蹤線應(yīng)作接地處理，建議將示蹤線端頭的銅線外皮剝?nèi)?0 cm插入地下與大地接觸，以便構(gòu)成檢測(cè)回路，檢測(cè)時(shí)發(fā)射的信號(hào)才能與大地構(gòu)成回路，方可以探測(cè)到管道末端路。

(8)預(yù)留端頭PE管道示蹤線的安裝要求

端頭上的示蹤線要與主示蹤線電性相連，端頭末端要?jiǎng)內(nèi)?0 cm，使銅芯裸露與大地接觸，檢測(cè)時(shí)，該處就可以形成球形電位場(chǎng)，用接觸跨步電壓的方法就很容易探測(cè)到PE管道預(yù)留端頭。

總之.示蹤線的端頭處理既簡(jiǎn)單又是重要的一環(huán)，關(guān)鍵是現(xiàn)場(chǎng)的把握。示蹤線端頭最好有固定接線柱，便于連接測(cè)試信號(hào)，如直接引出地面須注意引出30 cm長(zhǎng)度，并彎回地面，彎曲處用絕緣膠帶包裹在立管根部，端頭剝?nèi)ソ^緣層，插入泥土中10 cm，探測(cè)時(shí)發(fā)射的電流信號(hào)就可以形成示蹤線與大地的回路。

四、示蹤線的質(zhì)量檢測(cè)

1.信號(hào)源發(fā)射方法的選擇

探測(cè)地下管線的示蹤線信號(hào)源有直接法、夾鉗法、感應(yīng)法等，如圖1所示。因?yàn)槭聚櫨€比較小，感應(yīng)法信號(hào)就比較弱，首先選擇直接法施加信號(hào)，這樣信號(hào)就比較強(qiáng)，還能夠壓制其他管線的干擾信號(hào)。

圖1 探測(cè)地下管線信號(hào)源發(fā)射方法示意圖

2.PE管道示蹤線的探測(cè)

(1)PE管道示蹤線的位置探測(cè)

管線的定位分為峰值法和零值法。峰值法是通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)水平分量，在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極大值如圖2所示。零值法是通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)的垂直分量，在目標(biāo)管線正上方呈現(xiàn)極小值產(chǎn)，如圖3所示。

圖2 峰值法探測(cè)示蹤線位置示意圖

圖3 單線圈零值法探測(cè)示蹤線示意圖

(2)PE管道示蹤線的走向探測(cè)

PE管道示蹤線走向的探測(cè)有如下幾種方法:

1)兩點(diǎn)一線法:發(fā)射機(jī)接線點(diǎn)與管線信號(hào)定位點(diǎn)的連線即為管線的走向。

2)探頭轉(zhuǎn)向法:探測(cè)人員以管道位置為中心，將探頭角度轉(zhuǎn)到與探桿平行一致，然后以此點(diǎn)作平面環(huán)形探查，探頭轉(zhuǎn)到音響示值最小的角度就是管道走向。

3)一步一掃法:此法采用最小法探測(cè)，每探到一處最小點(diǎn)，向前進(jìn)一步，站于其上，再探出一最小點(diǎn)，再向前進(jìn)一步，站于其上，如此循環(huán)多次，最后將一個(gè)個(gè)最小點(diǎn)連線就是管線的走向，因此也稱(chēng)多點(diǎn)連線法。此法對(duì)管道拐彎處適用。

(3)PE管道示蹤線深度的探測(cè)

管道深度的探測(cè)采用45°測(cè)深法。采用45°測(cè)深法時(shí)先用最小法探測(cè)處管道位置A點(diǎn)，在管位上方作一記號(hào)A，再將探頭轉(zhuǎn)到45°角的方位，與管道走向垂直方向平面移動(dòng)，當(dāng)移到最小信號(hào)值時(shí)，再作一記號(hào)B，管道中心為O，這樣△ABO為一等腰直角三角形，因此AB=AO，即為管道的埋土深度。如圖4所示。

五、示蹤線的地表標(biāo)志

1.標(biāo)志方法的選擇

標(biāo)志物材料有許多種，包括管狀的金屬檢測(cè)樁，水泥預(yù)制方樁，PVC材料工廠預(yù)制的圓柱體、長(zhǎng)方體的標(biāo)志樁，貼地不銹鋼金屬標(biāo)志牌，水泥、鑄鐵材料的地標(biāo)，以及貼在墻上、柱子上的不干膠薄膜標(biāo)記和自動(dòng)噴漆作標(biāo)記。具體選擇方法如下:

圖4 單探頭45°測(cè)深法示意圖

1)水泥瀝青路面鋪設(shè)地磚的地表:該種情況可以用澆鑄的水泥、鑄鐵、玻璃鋼等結(jié)實(shí)耐壓材料與道路修建的同一時(shí)間鋪設(shè)在地表管道中心線投影的正上方。已經(jīng)鋪好的地表可用不銹鋼金屬牌，上面印有拐點(diǎn)、三通、箭頭方向等特殊標(biāo)記，再用膨脹螺絲固定在管道上方投影的地表。箭頭方向表示管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)方向。鋪有地磚的人行道上預(yù)埋鑄鐵標(biāo)志和混凝土方磚標(biāo)志，埋入后應(yīng)與路面平齊，以免行人走路時(shí)絆倒。

2)綠化帶、農(nóng)田及荒草地段:預(yù)制鋼筋混凝土水泥方樁，標(biāo)志樁埋入的深度應(yīng)使回填后不遮擋字體，其高度以標(biāo)志段的常規(guī)作物高度而定，一般在標(biāo)志樁規(guī)定間距的范圍內(nèi)，從一處標(biāo)志樁能夠觀察到另一處標(biāo)志樁為準(zhǔn)。混凝土標(biāo)記和鋼筋混凝土標(biāo)志樁埋入后，應(yīng)采用紅漆將字體描紅。

3)魚(yú)池、水塘、大型河流、湖泊等比較寬闊的水面地段:水面中間一般不設(shè)置標(biāo)志樁，只在岸邊設(shè)置，因此適宜用比較實(shí)用的鐵樁，高度在2.0 m左右，暴露在地表的高度也應(yīng)該在1.5 m以上，這樣在水面的對(duì)岸就可以看到。

4)經(jīng)過(guò)樹(shù)林地段:在樹(shù)林中可以參照農(nóng)耕地的方法，對(duì)灌木叢林可以加密設(shè)樁。

5)鐵路、公路、人行道地段:在鐵路、公路的兩邊設(shè)立標(biāo)志樁，比較小的公路可以只在一邊設(shè)樁，比較寬的高速公路除兩邊設(shè)置標(biāo)志樁以外，還可在中間隔離帶邊上的瀝青路面上打金屬地標(biāo)牌或者噴漆記號(hào)。

6)穿越圍墻、建構(gòu)筑物地段:可以在墻壁、建構(gòu)筑物的豎直位置噴漆記號(hào)標(biāo)記管位。

六、示蹤線的安裝質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)

利用地下管道防腐層探測(cè)檢漏儀或PCM儀器可以檢測(cè)示蹤線的安裝質(zhì)量，通過(guò)電流流過(guò)埋地示蹤導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生與所施加電流強(qiáng)度成正比的磁場(chǎng)，通過(guò)在地面上分析磁場(chǎng)的分量即可測(cè)定原始電流，其電流強(qiáng)度從發(fā)射機(jī)開(kāi)始隨距離的增加而減少，衰減率與導(dǎo)線的材質(zhì)，截面積有關(guān)，電流讀數(shù)不隨導(dǎo)線埋深變化。遇到導(dǎo)線故障時(shí)，電流下降，可判斷導(dǎo)線故障是由短路，斷路還是絕緣不良造成。圖5為電流與磁場(chǎng)衰減狀況和故障圖形關(guān)系示意圖。

圖5 電流磁場(chǎng)衰耗曲線與示蹤線安裝質(zhì)量比較圖

綜上所述，用電磁法探測(cè)PE管道示蹤線的位置、走向與深度，用磁場(chǎng)衰耗、電流測(cè)繪理論評(píng)價(jià)示蹤線的狀況，是建立在各單位利用原有的探測(cè)儀器的基礎(chǔ)上的擴(kuò)展應(yīng)用，在不增加設(shè)備的基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整和細(xì)化示蹤線的安裝方式，而且這種調(diào)整和細(xì)化并不一定需要大幅度提高工程費(fèi)用。由于燃?xì)庑孤┮院鬀](méi)有太大的橫向擴(kuò)散，只是呈漏斗狀擴(kuò)散，特殊地表需要在地表鉆孔探漏，以示蹤線代表的PE管道位置可確定鉆孔位置，根據(jù)已安裝示蹤線，對(duì)以后的燃?xì)膺\(yùn)行管理非常方便。

［1］袁厚明.地下管道檢測(cè)技術(shù)［M］.2版.北京:中國(guó)石化出版社，2012.

［2］袁厚明.地下管道電磁無(wú)損檢測(cè)與隱患故障診斷［M］.北京:中國(guó)石化出版社，2013.

［3］王春起.埋地 PE管道示蹤線施工和探測(cè)問(wèn)題探討［J］.地下管線管理，2005(12):22-25.