肖良武，賈向煒，李英杰

(武漢安耐捷科技工程有限公司，湖北武漢430070)

一、前 言

近幾年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，以及城市化進程的不斷加快，地下管線的建設(shè)也突飛猛進，地下管線管理的重要性也日益被各級政府部門重視。后期的地下管線維護都需要及時、準確和完整的地下管線信息，從目前國內(nèi)管線探測技術(shù)的現(xiàn)狀來看，金屬管線的探測技術(shù)已趨于成熟，但非金屬管線的探測卻存在著諸多問題。目前迫切需要一種專門針對非金屬管線探測的儀器，具備抗干擾能力強、操作簡單的特點。目前國內(nèi)很多城市中，非金屬管線占全部管線的40%。因此，對非金屬管線的普查探測將是近年整個管線普查工作的重點。

二、非金屬管線探測技術(shù)的現(xiàn)狀及問題

隨著材料科學的不斷進步，地下管線由過去的大量使用金屬類材質(zhì)，逐漸向非金屬材質(zhì)過渡。當前城市地下管線種類繁多，主要由金屬管線和非金屬管線組成，目前金屬管線的探測基本上都有比較成熟的技術(shù)和設(shè)備。非金屬管線主要包括類似玻璃鋼、工程塑料或復(fù)合塑料(PVC、PE、PPR等)管等，這些管材的特點為耐腐蝕、抗老化、便于施工、成本低，但導電性能差，基本絕緣。這也給后期的探測定位造成了很大的不便。也有一些非金屬管線前期埋設(shè)時為了后期的定位，也同步布設(shè)有示蹤線，但由于布設(shè)時施工原因，存在示蹤線斷開的問題，難已探測。隨著非金屬管線的大量應(yīng)用，市場上已有一些方法用來探測非金屬管線，但都存在著不夠準確、操作不便利、抗干擾能力差等問題。目前對于非金屬管線的探測的主要方法如下。

1.固定信標探測法

信標探測器通過發(fā)送可使地下信標感應(yīng)的特定低頻脈沖信號，定位預(yù)埋于地下管道上方的信標的分布;該儀器把這種感應(yīng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l報警信號從而確定管道位置。信標探測儀可探測圓柱形或環(huán)狀的地下信標。不同埋設(shè)深度的信標對應(yīng)不同的頻率。埋地信標探測法只適合于在管道施工時及管道搶修后，在管道重要的位置(如三通，拐點，盲端)的上方布設(shè)信標，對管線的前期有要求，對于在前期埋設(shè)時大多沒有布設(shè)的管線是沒有辦法探測的。

2.移動信標探測法

利用信標探測儀定位管道，其基本的工作原理是通過追蹤“信標”在管道中的移動從而定位管道的路徑。信標可以作為一個小發(fā)射機來使用，使用時利用玻璃鋼穿孔器和連接繩，或利用剛性和半剛性電纜推進裝置，還可利用CCTV管道爬行器將信標置入管道內(nèi)部，利用信標探測器接收機在路面上接收信標發(fā)射的磁場信號，從而對管道定位和定深。從使用方法上來看，信標法探測的前提是只能應(yīng)用于開放式的管道，即非壓力管道、重力管道、帶有檢修井或窨井等設(shè)施。從這一層面來說該方法只適用于排水管道，在探測范圍上有很大的局限。

3.探地雷達法探測

雷達法探測是利用探地雷達電磁波，對所覆蓋區(qū)域地下結(jié)構(gòu)的導電性進行探測，利用不同物質(zhì)的電介常數(shù)(導電性)的差異，從而區(qū)分出地下管道。雷達波的特性是:頻率越高，所探測物的分辨率越高，同時衰減越快，探測深度越小;頻率越低，分辯率越低，衰減慢，探測深度大。影響雷達對管道探測的因素有:管道材質(zhì)與周圍回填物的導電差異，相應(yīng)的是管道導電性越好，導電差異越大，雷達反應(yīng)也越明顯;管道回填土的含水率，濕度越高越不利于雷達的分辨。探地雷達對人員操作的要求非常高，需要非常豐富的經(jīng)驗，同時雷達法探測不需要地面上有管道的相關(guān)構(gòu)筑物或井等，但是只能作剖面探測，不能對管道進行追蹤。

針對以上現(xiàn)狀，由 GRI/GTI、OTD、PHMSA(管道危險材料安全局)提供資金，美國燃氣研究院(GTI)于20世紀90年代后期開始研發(fā)，針對一些定位無標識管線系統(tǒng)、無需接入管線系統(tǒng)，一鍵操作、數(shù)據(jù)直觀說明，可在一般土壤、草地、混凝土和瀝青等覆蓋土質(zhì)進行檢測的APL聲學管線定位儀(如圖1所示)，并將技術(shù)授權(quán)給美國杰恩公司，并于2011年中期開始商業(yè)化。

圖1

三、APL聲學管線定位儀

1.工作原理介紹

將APL放置在地面，并與地面進行良好接觸(耦合)，發(fā)射機發(fā)射一組“聲脈沖”，接收機接收并發(fā)射聲波，監(jiān)控反射波的強度、速度和間隔時間。發(fā)射機和接收機的每次發(fā)射和接收是一個“斷面”，一組“斷面”是一個“掃描”(如圖2所示)。

圖2

2.APL的使用

確定工作區(qū)域，并按一定距離將之劃分為網(wǎng)格狀(如圖3所示)，使用APL進行一列一列的掃描。掃描完一列根據(jù)儀器的提示將管線用標志漆/粉筆在地面標記測量設(shè)備的參考位置，將整個工作區(qū)域掃描完，最后將標志點連接起來形成管線走向圖。圖3中單一的(白色標志)標志點為異常點，可視為無效點，不予考慮。

圖3

3.APL的應(yīng)用實例

1)筆者針對不同材質(zhì)的管線分別進行了探測并開挖驗證(如圖4所示)。實踐證明，針對城市中各種非金屬管線的探測，APL是一種非常有效及操作簡單的解決方案，能解決目前面臨的各種因圖紙不清楚、沒有布設(shè)信標及示蹤線的管線。

2)2013年8月在西南某燃氣公司組織進行APL對地下PE管線探測技術(shù)的研討，相關(guān)領(lǐng)導對此技術(shù)的應(yīng)用高度重視，還進行現(xiàn)場實操觀摩。實操演示定點在某醫(yī)院門口，筆者所在單位工作人員采用APL地下PE管線探測設(shè)備對PE160中壓燃氣管線進行示范操作。演示結(jié)果顯示出與PE管走向及位置的較好一致性。檢測結(jié)果表明除PE管外，在其附近還有另一條管道。

四、結(jié)束語

通過目前APL在國內(nèi)的應(yīng)用，針對非金屬管線的探測存在的諸多問題，筆者進行了大量的工作，并結(jié)合實地進行點對點的驗證。事實證明，APL在國內(nèi)針對非金屬管線的探測解決了一些以前存在的問題，能很好地解決城市埋地非金屬管線探測不夠準確、操作不便利、抗干擾能力差等問題。在實踐過程中筆者也總結(jié)了一些經(jīng)驗，在對非金屬管線探測時，應(yīng)根據(jù)實地管線特點，選用相應(yīng)的探測方法，挖掘現(xiàn)有探測設(shè)備的潛力，多種設(shè)備同時結(jié)合使用。通過對探測方法的不斷摸索總結(jié)，筆者相信今后非金屬管線探測的方式、方法將會更加準確完善。

圖4

［1］區(qū)福邦.城市地下管線普查技術(shù)研究與應(yīng)用［M］.南京:東南大學出版社，1998.

［2］趙永峰，鞠春華，伊商鵬.探地雷達在非金屬管線探測中的應(yīng)用［J］.城市勘測，2009(3):131-133.