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水平定向钻敷设PE燃气管道的定位技术

1 概述

聚乙烯(PE)管道具有不导电、不导磁的特点,因此无法直接探测到其在地下的位置。当前国内外普遍采用以电流脉冲感应为原理的金属示踪线法作为PE燃气管道位置探测的常规方法。

CJJ 632008{聚乙烯燃气管道工程技术规程》第626条规定,聚乙烯燃气管道敷设时,应随管道走向埋设金属示踪线。其目的也是为了以后便于测出管道的位置。在正常开挖敷设PE燃气管道工程中,因管道埋深较小且示踪线破坏小,故常规示踪线法基本可以满足PE管道的定位要求。随着水平定向钻敷设PE燃气管道技术在城镇燃气工程中的大力推广,由于各种原因引起管道探测失败导致无法定位的案例也常有发生,因此有必要对此课题进行

深入探讨。

2 PE燃气管道探测失败的原因

依据笔者多年从事水平定向钻进敷设PE燃气管道的设计、施工经验,并查阅国内外相关文献,分析该技术中引起管道定位探测失败的原因主要有以下6个方面。

示踪线的截面积过小,不仅在施工中容易拉断,而且施加电流后形成的电磁信号不强,不利于探测[1]

实践经验证明,常规示踪线法对于埋深0.52.5m的示踪线探测精度尚可,但是水平定向钻敷没的PE管道埋深较深,有时达7m以上,这时因示踪线上方金属管道对其产生屏蔽作用等原因,会造成探测无法正常进行,或者由于周边管线(尤其是电力电缆)、介质等影响造成探测误差大,无法满足探测精度要求[2]

在定向钻穿越过程中,示踪线或其接头处因绑扎不到位而常被拉断,致使后期无法探测定位。或是随管埋设示踪线时未能保持直线敷没,甚至采用螺旋状缠绕方式等,造成难以根据示踪线精确定位PE管道[1]

示踪线接头处没有做好绝缘和防腐,造成示踪线漏电,接头处金属线直接裸露在外也容易折断和腐蚀,致使示踪线不连续或连接不好,造成实地探测时无信号[1]

金属示踪线的施加信号电流端接地良好,但末端未能采取良好的接地措施,导致金属示踪线末端与土壤间的电阻较大。当发射机向金属示踪线施加探测信号电流时,绝大部分信号电流未能流经金属示踪线,而是直接流向了大地,造成探测距离短甚至末端无法探测的结果[2]

即使金属示踪线完整,有时也会发生示踪线预留的裸露端点被掩埋,无法施加信号,而被迫采用感应法进行探测。此时探测数据比采用通电法测得的数据更易受到附近其他金属管线的影响,导致无法得到精确的探测结果[2]

3 对常规示踪线探测技术的改进措施

摒弃压膜示踪线之后,目前较多选用BV塑料铜芯线作为示踪线代用产品,但因其是非专业产品,存在成本高、抗腐蚀和抗老化性能差、抗拉力有局限性、长度短致使接头增多等缺陷。笔者建议可改用Ⅲ代铜包钢燃气专用示踪线,凶其具有电阻小、抗拉强度高、抗腐蚀和抗老化性能好、长度长可减少接头、连接处有专用连接防护接头等优势,可满足水平定向钻敷设PE燃气管道对示踪线的要求。根据中山顺康塑料制品公司提供的数据,对几种示 踪线进行性能比较,见表1


随管牵拉示踪线应沿PE管直线紧贴,并尽量保持示踪线在PE管的上平面中心,避免偏位,勿以螺旋状缠绕在PE管道上埋设。在施工过程中,应严格要求工人每隔一定的间距,用塑料胶带把金属示踪线紧紧固定在PE燃气管道上,确保示踪线与管道绑扎牢固,不留松散段,以免施工过程中遇障碍物而被牵扯拉断。

应保证示踪线接头连接牢固,保持良好导电性能,可采用焊接或压接方式。连接点应该用绝缘胶布包好或采用专用接头连接,防止示踪线连接处漏电、渗水造成腐蚀断线,致使探测信号中断。

对于水平定向钻进方式敷设的PE管道,由于示踪线埋深较深,不宜选用感应法探测,宜用通电法,此时应保证随管敷设的示踪线两端伸出地面至少1m以上,以备探测时施加信号电流用[2]。并应选择较低的通电频率,尽量设法改善接地条件[3]。若示踪线确实无法引出地面,则应将金属线的塑料外皮剥去约50cm长与PE管一起埋设,保证示踪线与大地充分接触,尽可能减少接触电阻[1]。发射机的接地线也尽量不要跨接其他管线[2],以增大示踪线的供电电流,提高信噪比,这样便可获得较好的探测效果[3]

探测时应根据实际情况,可以采用改变供电点位置后重复探测一遍,检查两次探测结果的吻合情况,以便提高探测的准确性和精度[3]

4 三管齐下的准确定位方法

从以上论述可知,虽然对常规示踪线探测技术采取了相应改进措施,但是由于常规示踪线探测技术存在易受干扰等诸多瓶颈问题,因此笔者认为仅靠该方法对水平定向钻进敷设PE管道进行定位存在不足及风险,致使出现竣工后实际管道无法探测的失败案例也很正常。因此,寻求一种更为稳妥的适合于水平定向钻进敷设的PE管道(以下简称拉管管道)定位方法是本文致力探索的方向。笔者就数年实践经验及查阅文献,推荐由钻头轨迹法、示踪探头法、常规示踪线法三管齐下的准确定位方法,可较好地解决水平定向钻敷设PE管道的定位问题。

钻头轨迹法

从实际经验可知,可以大体认为水平定向钻进扩孔钻头的轨迹即是之后PE管敷设的轨迹。因此,施工过程中对钻头钻进轨迹的详实记录,可以为日后准确定位PE管道提供参考数据。对钻头钻进轨迹的准确记录,可通过水平定向跟踪导向仪中的导向检测系统(主要由地下传感发射探头、地面手持式定位跟踪仪和远端监视设备三部分构成)实现[4]

示踪探头法

示踪探头法(见图l)主要用于探查有出入口的非金属管道。该方法是将能发射电磁信号的示踪探头通过穿管设备,从管道开口处穿入拉管管道内,在地面上用接收机接收示踪探头发射的信号,对拉管管道进行准确定位[5]。只要具备良好的接地条件,此方法就能有效避免常规示踪线法探测存在的弊端,不易受周边管线、介质干扰,能较大程度保证拉管管道的探测精度。采用该方法具有探测结果能准确提供拉管管道的三维空间位置数据及探测数据可作为拉管管道施工验收依据两点意义。


基于以上两种探测方法,笔者建议对于水平定向钻敷设的PE管道,可利用示踪探头法在拉管结束、管道尚未与已埋设管道连接前先行管道探测,并充分结合扩孔钻头钻进轨迹数据准备好工程竣工资料,从而达到准确定位PE管道的目的。

应该说,通过上述两种方法在工程施工过程中得到的数据,已经基本可以达到PE管道定位要求了。利用上述两组数据时,应注意以下三个问题:

a.应保证数据资料的准确、详实,并及时做好记录和存档工作。

b.应尽量采用城市坐标系及标高作为定位依据,以免日后因地形地貌变化造成当时定位的参照物发生改变而定位失准。

c.应尽量避免因定向钻穿越的探测深度受干扰而存在偏差。

③常规示踪线法

常规示踪线法作为工程竣工后最后一种探测地下PE管道的方法,因为有前两种方法的探测数据作为参考依据,所以可以大大提升其检测结果的可靠性。即使竣工探测时出现某种原因导致无法采用常规示踪线法进行管道定位,因为有了前述数据,也不会造成管道定位数据缺失的局面。需要特别强调的是,采用常规示踪线法时应尽量采用通电法,以达到准确定位水平定向钻敷设PE燃气管道的目的。

5 结语

虽然水平定向钻敷设PE管道能给城镇燃气工程施工带来便利,但是如果无法做好管道定位工作,会因为找不到埋地PE燃气管道的准确位置而耽误抢修,影响燃气管网的安全运行。无法准确定位PE燃气管道对城市地下管道的规划管理、建设施工及地下空间的合理利用亦会产生不利,不少地下管线受损事故的主要原因均是非开挖管道竣工资料不准确或探测结果误差大。水平定向钻敷设PE管道若无法得到精确探测,该技术的推广和应用将会受到一定阻碍,因此水平定向钻敷设PE管道的探测方法研究具有重要的工程应用价值与现实意义。为此,笔者呼吁国家有关部门应及时规范水平定向钻敷设PE管道的定位要求,可以为城镇燃气管道的安全运行提供良好保障,也将促进我国城镇燃气事业的健康快速发展。

参考文献:

[1]钟立.PE管示踪线施工的探讨[J].煤气与热力,200424(11)638-640

[2]宋神听,易云兵.埋地PE燃气管道金属示踪线的探测[J].煤气与热力,201232(8)A27-A30

[3]曾震峰.燃气PE管道示踪线方法及其探测技术[J].勘察科学技术,2010(4)61-64

[4]章高琴.水平定向钻进跟踪导向仪中导向检测系统的研究(硕士学位论文)[D].南京:东南大学,20073

[5]陈露露.示踪法在复杂条件下地下管线探测中的应用[J].中国西部科技,201110(25)22-23

本文作者:洪国

作者单位:福州市煤气工程安装有限公司

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