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關鍵詞：PE 管道定位 聲波探測 地質雷達 示蹤法 燃氣 PE 管道定位 GPPL
Abstract: the urban underground pipeline, a wide range of embedded environment is complex, and some years of line drawings, unable to determine its exact location, and the gas pipeline commissioning after maintenance, reconstruction and so on situation and need to find pipeline position accurately and in time, it became gas companies have a headache problem.PE pipe itself in all kinds of pipeline with light weight, low cost, easy to bury and maintenance etc, and widely used in pipeline engineering.But because the PE pipe conductivity, permeability, basic insulation, so the conventional detection method can not accurately positioning.This article mainly expounds the, at present the usage of PE pipeline detection, detection methods, mainly introduced GPPL gas PE pipe locator in the application of PE pipeline detection methods and actual application case, analyzed the application characteristics of various methods, and the feasibility of various detection methods in each case.
Keywords: PE pipeline locat Sound waves to detect Ground penetrating radar Tracer method Gas pipeline positioning GPPL
城市地下管線是城市賴以生存的生命線，面對越來越苛刻的探測環(huán)境以及蜂擁而至的探測難題，加強對城市管線探測技術的研究是大有必要的。在各類材質的管線中，PE管線因其抗污染性強、重量輕、造價低、不易腐蝕、易于埋設和維修的優(yōu)點，已經越來越多的取代了金屬管線的作用。此外，我國約一半的城市沒有完整的管網資料。為避免建筑占壓，施工開挖造成人為破壞，杜絕安全事故的惡劣影響，解決后期運行管理和維護的問題，我們需要準確的標定出地下非金屬管線的位置和埋深。
由于燃氣PE管道具有不導電、不導磁，基本絕緣的特性，傳統(tǒng)的管線探測方法在探測時都存在精度不高、效率低下，拐點、三通等特征點定位困難的問題。因此，如何解決以上傳統(tǒng)探測方式所面對的問題，讓燃氣PE管線探測技術跨越一個新的時代，成為行業(yè)主要研究的課題。本文旨在通過探討各種管線探測方法的優(yōu)缺點，尋找城市燃氣PE管道探測可行性方案。
地下非金屬管線的探測方法
示蹤線標識探測法
由于PE管線不導磁、不導電，基本絕緣的特性，為了方便日后維護、管理、搶險、搶修，通常在PE管道鋪設時會在PE管上方敷設一條導電線(稱為示蹤線)，并在閥門等明顯處設出露點。在探測時，我們給示蹤線加上一定強度的電流，通過探測示蹤線電流產生的電磁場確定示蹤線的空間位置，從而確定埋地PE管道的位置、埋深。這就是示蹤線探測法。
示蹤法雖然能夠準確探測出被標識管線的位置，但是很多老舊PE管線在鋪設時并未同步埋設示蹤線，且在非開挖頂管施工中，經常發(fā)生綁在PE管上的示蹤線在隨管拖動中被拉斷。此時，我們就需要其他的探測方法來配合定位。
電子標志系統(tǒng)探測法
電子標志系統(tǒng)在歐美發(fā)達國家已有40多年的使用歷史，自20世紀末以來，在我國燃氣行業(yè)也開始逐步得到應用。它不僅可以指示出其埋設的位置，還可以將內部儲存的信息，比如管道直徑、埋設時間、三通、彎頭、閥門、周邊建筑物情況等相關信息發(fā)送給電子探測儀，有效彌補其他示蹤方式的不足。但是如果前期沒有埋設電子標志，只能通過其他探測方式獲取管線信息后，重新埋設以便后期巡查使用。
地質雷達探測法
地質雷達在非金屬管線探測中也能發(fā)揮很好的作用。它是利用目標管線與周邊介質的介電常數、電磁波傳播速度的差異進行管位區(qū)分探測的。由于金屬的相對介電常數非常強，電磁波穿透不了金屬就會形成全反射。而土壤的介電常數與塑料粒、PE顆粒、PPR顆粒介質不同，它們之間就會 發(fā)生電磁波反射。根據雷達波形、電磁場強度、振幅和雙程用時等參數可較好地確定出非金屬管線位置、埋深。
地質雷達探測能較好地應用于PE管道定位探測，但其對直徑較小的管道和位于鹽堿地、頁巖層、粘土下的管道探測均存在局限性。同時，地下管線種類繁多，有時一條路上會并排或上下同時鋪設多根管道，如電信、燃氣、電力、給水、排水等，如何區(qū)分這些管線成為地質雷達探測的一個難點。
地質雷達在管線探測中，只能作剖面探測，不能對管道進行追蹤。針對不同的深度，必須更換不同的頻率天線，這無疑增加了人員勞動量與設備使用成本。
敲擊式聲波探測法
敲擊式聲波震動探測法，即在管道外壁上施加一個敲擊信號，可選不同功率、頻率來敲擊震動管道，震動信號沿著管壁向前傳輸。在遠端用聲波探測器探測地面上聲波強度，聲波至強處就是管道所在位置。此方法傳輸距離較短，能量在管道傳播過程中損失較大，適合近距離探測。
燃氣 PE 管線定位儀 GPPL
探測原理
燃氣PE管線定位儀GPPL是基于聲學探測原理的一款非金屬管線定位儀。
GPPL通過發(fā)射裝置向管道內發(fā)射一組特定頻率的聲波信號，聲波帶動管道內的氣體粒子振動，振動的粒子帶動下一個氣體粒子振動。聲波信號沿PE管道內天然氣傳播的同時，透過管壁、土壤等介質到達地表。此時通過接收機在地面上匹配對應的發(fā)射頻率接收該聲波信號。接收到信號強度至大點即為地下管線的位置正上方。連點成線，此線即為燃氣PE管線位置、走向。
夯實的土地比松軟的土地具有更好的傳播效果。一般情況下，儀器定位的有效距離為接入點至兩端各300米，有效測深3米內。
應用方法
管線位置探測
GPPL在探測時與閥井放散閥、調壓柜排污口、調壓箱法蘭盤、入戶登高管上的閥門等管道外露處，連接。在監(jiān)聽音頻信號定位管線位置時，首先根據管線外露部分來判斷管線大致走向。由已知到未知，沿管線剖面找出信號強度至大的點作為管線位置點，然后依次找出下一個位置點，并做出標記。
在無法確定管線的大致走向時，我們應該以接入點為圓心，以3-5米為半徑，沿著圓周線盲探，找出信號強度值至大的點標記為管線1個位置點，將接入點與1個點連接起來，就可以判斷出管線大致走向；在沿著管線探測時，如果走向出現輕微彎曲，在彎曲線附近應當減小探測間距細致探測。
由于不同的土壤環(huán)境與管線埋設不一的深度，信號強度會有所不同。在確定管線走向的情況下， 選擇相對較大的點作為管線位置點。為了確保管線位置點的準確性，通常選取至少3個點來判斷強弱。
在探測過程中，如果遇到彎頭，繼續(xù)沿初始方向向前探測，聲波信號會突然減弱直至消失。此時我們應當回到初始方向后一個強點，以此點為圓心，3米為半徑沿圓周線盲探。在測出下一個相對信號至強點后，將此點與圓心點連成一條直線作為假設管道大致走向。如果能在假設走向上繼續(xù)測出更多相對至大點，則1個圓心點可判定為管線的拐點。此外，如果在初次強點沿圓周盲探時，沒有遇到信號強點，可以判定此點為管線終點。
在燃氣 PE 管道的敷設中，常有支線分出，在進行管道探測時，就需要確定出 PE 管道支線與主線連接的位置，即三通點的位置。聲波信號在傳輸過程中遇到管道分支，信號強度會有所分散，且根據分支管道的口徑不同能量分散的程度不同；如果分支過多會導致信號強度會驟減，造成傳輸距離縮短，增加了定位難度。
探測過程中注意事項
在現場探測過程中，由于PE管線抗壓性較差，敷設過路管線時還要在管線的外部加一層鋼制套管，在遇到過路套管時，音頻信號會突然消失，此時可沿管線走向，在路面另一側繼續(xù)尋找信號位置點。兩個位置點相連，即為管線走向。此外，出現信號丟失的現象時，也有可能是此處的土壤太過疏松，地下填埋建筑垃圾夯土不實，導致信號衰減厲害?，F場探測時，可沿管線走向向前幾米處繼續(xù)尋找信號點進行探測。
地下管線錯綜復雜，地質環(huán)境多變，聲波信號在不同的傳播環(huán)境下，會有不同程度的衰減； 有時在復雜的外界噪聲影響下，定位也會變成一個難題；因此在探測過程中要盡量詳細的收集排管時的管線資料，結合實際情況確定管道的走向和配件位置，這樣能夠大大減少工作量，提高工作效率。
在現場探測中確實無法探測到信號的情況下，可以在上一個位置點來調整發(fā)射機波形、功率、頻率等參數來變換聲學信號組合，直至找出一個至清晰的聲音。
注意：信號的頻率越高，衰減越快；功率越高，信號越強；
在某些情況下，譬如管線埋設較淺時，發(fā)射功率過大會造成周圍路面信號逸散而無法判斷至大點，此時可適當地降低發(fā)射功率來獲得一個比較好的探測結果。
GPPL 實戰(zhàn)案例
湖南現場
2017年5月12日，我司技術人員對湖南省長沙市芙蓉區(qū)德政園小區(qū)內燃氣PE管線進行了精準定位。在閥井內通過轉換接頭將GPPL發(fā)射系統(tǒng)接入德政園小區(qū)中壓閥放散閥上，手持接收機沿路面探測，采集到的地下燃氣PE管道發(fā)出的聲波信號數據。
此次探測，**定位出燃氣PE管道375米。校正了5個天然氣地面標識準確性。經現場開挖驗證，本次探測管線位置準確度誤差在20cm以內。
2017年6月7日， 我司技術人員與燃氣公司人員一行，對寧夏鼓樓西街和宜居北街十字PE管線進行施工定位；此次探測，成功定位出閥井單側地下PE管線400余米，測出彎頭2個，校正偏差警示樁2個。
2017年8月16日，燃氣公司用戶在用盡所有辦法無果的情況聯系我公司，我司技術人員使用GPPL入場探測，共計探得有效管道長度400余米，測到復雜地段彎頭兩處，三通一處。后經施工方開挖驗證，定位全部準確無誤。
GPPL燃氣PE管線定位儀在地埋PE管定位方面擁有巨大優(yōu)勢，在探測過程中不受其他燃氣、電力、 電信、供水排水管線干擾；它可在瀝青路面、瓷磚路面、泥土路面、碎石路面、混凝土路面等復雜地面狀況下使用，不受到電場或架空電力系統(tǒng)的干擾，能排除樹根、巖石和其他地下隱藏物質對探測造成的影響，能夠區(qū)分多種管線并列排置的情況。
根據實測案例分析，GPPL燃氣PE管道定位儀對地下PE管線有很好的探測效果，定位精度介于±30cm，是目前世界上針對PE管道定位非常有效的方式。 在實際應用中定位效果因土壤環(huán)境不同，信號強度會有所不同；一般情況下，儀器的定位的有效距離為接入點至兩側各300米，測深3米內。
GPPL專門設計應用于燃氣PE管線的定位。使用時設備需要與燃氣管道連接，此種連接方式能有效**信號在管道中定向傳輸，極大的提高了定位的準確度；GPPL對埋深3米內管道效果較好；GPPL對管道深度的探測仍存在一定局限性，需要結合探地雷達探測符合，共同確定管道埋深。
總結
在各種PE管線探測方法中，示蹤法雖然準確，但局限條件是必須擁有完整無損的示蹤線；地質雷達用途廣泛，既能探測管線深度，又能探測管線位置，但是在地質條件復雜的情況下，存在多解性；GPPL利用聲學探測優(yōu)勢，可同時區(qū)分多管并排的情況，對PE管道特征點也能夠準確定位。探測速度較快，精度介于±30cm內。在探測過程中單向定位有效距離可達300余米，雙向600余米（施工條件好的情況下，單向探測距離可達1000 米以上），其工作效率遠高于其他方法。
參考文獻：
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[3]王勇 城市地下管線探測技術方法研究與應用 博士論文
[4]熊俊楠 基于探地雷達的城鎮(zhèn)燃氣 PE 管道探測方法
