超深鋼質(zhì)管線探測(cè)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(yùn)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(duì)于城市建設(shè)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、施工來說，格外重要，對(duì)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?yàn)檫@些管道很容易被腐蝕，因?yàn)樗卿撡|(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(cè)設(shè)備采用直接法和感應(yīng)法進(jìn)行探測(cè)時(shí)功率較低，無法將傳輸信號(hào)有效地施加到被測(cè)管道上。管道具有很少的輔助設(shè)施，直接檢測(cè)的發(fā)射源很少，并且兩個(gè)發(fā)射源之間實(shí)際上有無法檢測(cè)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(hù)管道免受腐蝕。

二、超深鋼質(zhì)管線探測(cè)技術(shù)應(yīng)用

1.探測(cè)方法。在要檢測(cè)的管道附近鉆一個(gè)孔，將防水絕緣裝置的探頭插入檢測(cè)孔，逐漸靠近要檢測(cè)的目標(biāo)管，然后根據(jù)深度和其他水平位置檢測(cè)孔內(nèi)的二次強(qiáng)度信號(hào)，流速變化，目標(biāo)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(cè)試的管道的上述物理特性，必須滿足三個(gè)條件才能實(shí)現(xiàn)理想的傳感效果。第一個(gè)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(hào)應(yīng)用強(qiáng)度將會(huì)提高，這將有助于發(fā)發(fā)生信號(hào)在超深管道中的信號(hào)傳輸，第二種選擇是一種以低頻傳輸信號(hào)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(shí)，由于在側(cè)管線中會(huì)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(biāo)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(dòng)時(shí)的衰減，并且在被測(cè)管道中具有最大的電流值。選擇滿足以上三個(gè)要求的設(shè)備可以有效地檢測(cè)超深管道。根據(jù)所需的檢測(cè)，是一條金屬氣體管道，有一條氣體管道陰極保護(hù)電位檢測(cè)樁，可以作為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)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(shí)，如果探頭感應(yīng)線圈的平面垂直于地面放置，則信號(hào)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)被拾取。由于探測(cè)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(qiáng)度也最大。當(dāng)探頭沿地面峰值檢測(cè)離開管道時(shí)，信號(hào)電流磁感應(yīng)強(qiáng)度較小時(shí)，稱為此方法為峰值法探測(cè)。當(dāng)探針線圈平面平行于接地平面放置時(shí)，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(shí)，探針的有限區(qū)域變?yōu)?，并且信號(hào)電流磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0。通過在一定地平面內(nèi)連續(xù)移動(dòng)探頭位置來找到目標(biāo)，以找到磁感應(yīng)信號(hào)的最大點(diǎn)（即，剛好在管道上方）。連續(xù)移動(dòng)探頭的位置以找到磁感應(yīng)信號(hào)的最小點(diǎn)（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(diǎn)是，如果拾取信號(hào)探頭不在目標(biāo)管道的正上方，則具有磁感應(yīng)信號(hào)，因此它可以清楚地看到目標(biāo)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(diǎn)。

2.探測(cè)數(shù)據(jù)分析方法。在檢測(cè)地下超深金屬管線的位置時(shí)，首先在要檢測(cè)的管線附近開一個(gè)-100 mm水準(zhǔn)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(cè)錯(cuò)誤逐漸減少。首先使用谷值方法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)探頭信號(hào)放置在樁孔中時(shí)，儀器信號(hào)增益被調(diào)整到相對(duì)較大的水平，目標(biāo)管感應(yīng)的磁信號(hào)強(qiáng)度較小或接近零，表明目標(biāo)管在樁孔正下方或者距離不遠(yuǎn)。通過分析和比較在樁孔中多個(gè)不同深度處獲得的信號(hào)強(qiáng)度，可以確定樁孔與目標(biāo)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(gè)孔中相同深度的磁場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)的大小，可以分析目標(biāo)管在樁孔中的方向，即可以檢測(cè)目標(biāo)管的特定位置。因此目標(biāo)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(gè)不同深度處時(shí)，獲取的信號(hào)值會(huì)不同。探測(cè)位置之間的間隔距離小，就表明探測(cè)位置越接近目標(biāo)管道。根據(jù)最大磁感應(yīng)值，探測(cè)孔的探測(cè)深度與目標(biāo)管道處于同一水平時(shí)。勘探孔與目標(biāo)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(cè)到時(shí)，它們會(huì)從勘探孔垂直向上或向下移動(dòng)，獲取的目標(biāo)管道信號(hào)強(qiáng)度變化，相當(dāng)于地面的峰值法探測(cè)。目標(biāo)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(cè)了目標(biāo)管線的平面位置和深度。

3.管線探測(cè)深度誤差分析。根據(jù)《城市地下管線探測(cè)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(cè)法》，我們通常使用70%比值定深方法，獲得的深度絕對(duì)誤差僅為6%，不難知道超深的管道檢測(cè)方法和技術(shù)是準(zhǔn)確可行的。水向電磁波的傳播僅影響幅度（幅度減?。?，而不影響異常形式，這表明仍可以應(yīng)用地面探測(cè)方法和理論。但是，出于客觀原因，絕對(duì)不能做到這一點(diǎn)。盡管測(cè)量技術(shù)的進(jìn)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(jì)的最有效感測(cè)深度在5 m以內(nèi)。現(xiàn)有的定位設(shè)備和定位深度誤差，以檢測(cè)存儲(chǔ)深度超過5米的深層地下管道，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了城市地下管道檢測(cè)技術(shù)法規(guī)的公差，因此使用現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)是一個(gè)無法解決的難題。為了滿足中國近來的市場(chǎng)需求，提高管道檢測(cè)方法和技術(shù)水平，每個(gè)檢測(cè)設(shè)備都進(jìn)行了很多的實(shí)驗(yàn)和論證，其中一些實(shí)驗(yàn)和技術(shù)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。