超常埋深燃?xì)夤艿牢恢锰綔y技術(shù)

1、超常埋深燃?xì)夤艿牢恢锰綔y技術(shù)摘要： 在需要探測的金屬管道附近打勘探孔，將管道探測儀器的探頭放入勘探孔 內(nèi)，利用電磁原理探測超常埋深地下金屬管道位置。論述了探測方法與原理、探 測數(shù)據(jù)的分析方法，給出了應(yīng)用實例。實際探測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，燃?xì)夤艿郎疃忍?測誤差不大于1.5m，水平位置探測誤差不大于1.0m。關(guān)鍵詞： 超常埋深管道；管位探測；磁感應(yīng)強(qiáng)度Location Detection Technology of Extraordinary Buried Depth Gas PipelineZHANG Hai-sheng ， WANG Chun-qi， HUANG Zhi Abstract ：Thro

2、ugh drilling exploration holes near the metallic pipeline which needs to be detected and putting the detection probes into the exploration holes ， the location of extraordinary buried depth undergrou nd pipeline is detected by electromagnetic principle. The detection me thod and principle and the an

3、alysis method of detected data are discus sed ， and the application case is given. The practical detection result is exact and reliable. The vertical detection error of gas pipeline is not more than 1.5 m ， and the horizontal detection error is not more th an 1m.Key words ：extraordinary buried depth

4、 pipeline； detection of pipeline location ； magnetic induction intensity1 概述 在燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)過程中，當(dāng)管道需要通過水溝、河流等區(qū)域時，采用開挖溝槽方 式敷設(shè)施工難度非常大，目前多采用非開挖方式施工。一般采用定向鉆施工敷設(shè) 的管道埋深都比較大，往往都超過5m以上，多數(shù)區(qū)域埋深都在1020m有些特殊地段管道埋深達(dá) 30m左右。這些超常埋深的管道，若竣工資料欠缺，沒有準(zhǔn)確 的三維坐標(biāo)資料，運(yùn)行以后再準(zhǔn)確確定其位置難度非常大。目前常用的各種管道探測儀器，設(shè)計有效探測深度大多都在5m以內(nèi)1。來用目前常用的管道探測儀器和方法，在地

5、面探測埋深超過5m的管道，定位誤差非常大，一般平面位置誤差達(dá)埋深的20%30%，甚至更大或無法探測定位；深度探測誤差比平面位置探測誤差更大。為了探測超常埋深管道的準(zhǔn)確位置，我們用目前常用 的管道探測儀器，采用非常規(guī)的探測方法，對埋深達(dá)15m和24m的兩段定向鉆施工的埋地燃?xì)夤艿溃晒嵤┝硕ㄎ惶綔y，獲 量得了比較準(zhǔn)確的結(jié)果。2 探測方法與原理 探測儀器 探測所用儀器為 SL-2188 型地下管道探測儀。 探測方法 在需要探測的管道附近打勘探孔，將儀器的探頭做好防水處理，放入勘探孔內(nèi)， 逐步接近要探測目標(biāo)管道，根據(jù)不同深度和不同水平位置勘探孔內(nèi)信號強(qiáng)度的變 化，分析出目標(biāo)管道的位置和深度，探頭越

6、接近目標(biāo)管道，則誤差越小。 探測原理該探測方法采用電磁原理，給管道施加一個信號電流，電流沿管道流動，在 管道周圍產(chǎn)生磁場。其磁感應(yīng)強(qiáng)度符合下式2:()式中B信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度,Bo管道中心電流磁感應(yīng)強(qiáng)度,R探頭到管道中心的距離，H/m卩o導(dǎo)體材料真空磁導(dǎo)率，I 流經(jīng)管道的信號電流， A用一個感應(yīng)線圈(即儀器探頭)可以探測到管道信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況，通 過分析信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況，可以判斷出管道的位置。儀器探頭磁感 應(yīng)強(qiáng)度符合下式：Bn=AB (3)A=Aosin 0 (4)式中Bn 探頭磁感應(yīng)強(qiáng)度， T a探頭感應(yīng)線圈平面垂直于管道磁感應(yīng)線方向的有效面積，mAo探頭感應(yīng)線圈的面積

7、，m0探頭感應(yīng)線圈平面與磁感應(yīng)線方向的夾角，(°)探測時儀器探頭線圈平面可以平行于地面放置，也可以垂直于地面放置。探 頭感應(yīng)線圈平面垂直于地面放置時，如果探頭位于地下管道的正上方，這時距離 管道最近，線圈有效面積 A最大，得到信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度最大；當(dāng)探頭偏離管 道時，信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度會減小，偏離管道越遠(yuǎn)，信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小，這種探測方法稱為峰值法，其磁感應(yīng)強(qiáng)度符合式(1)、(3)。如果探頭線圈平面平行于地平面放置，當(dāng)探頭位于管道的正上方時，探頭有效面積4為0,由于探頭形不成磁感應(yīng)線切割， 信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度也就為0;當(dāng)探頭偏離管道時， 探頭線圈平面與磁感應(yīng)線形成夾角 0，產(chǎn)

8、生有效面積，在一定式中范圍內(nèi)偏離越遠(yuǎn)，夾角越大，信號電流磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大，這種探測方法稱為谷值法。采用谷值法探測 時，探頭磁感應(yīng)強(qiáng)度按下式計算：(5)垃仆in fi2 *7T R式中h 探頭距管道的垂直距離，m峰值法探測時，通過在地面一定范圍內(nèi)不斷移動探頭，尋找磁感應(yīng)強(qiáng)度信號最大 點（即管道正上方）發(fā)現(xiàn)目標(biāo)；而谷值法探測是通過在地面不斷移動探頭，尋找磁 感應(yīng)強(qiáng)度信號最小點（即管道正上方）發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。谷值法探測的優(yōu)點是只要探頭不 在目標(biāo)管道的正上方，就有磁感應(yīng)強(qiáng)度信號，由此可以清楚地判斷探頭位置正下 方是否有目標(biāo)管道。3探測數(shù)據(jù)分析方法探測超常埋深管道位置時，在探測目標(biāo)管道附近打1個勘探孔，把儀器

9、探頭放入孔內(nèi)，逐步接近目標(biāo)管道，探測誤差會逐漸縮小。采用谷值法探測，如果探 頭放入勘探孔后，儀器信號增益調(diào)到比較大時，如果目標(biāo)管道磁感應(yīng)強(qiáng)度信號很 小或接近于0，說明目標(biāo)管道在勘探孔正下方或距離很近；如果目標(biāo)管道磁感應(yīng)強(qiáng)度信號有一定的值，說明目標(biāo)管道不在勘探孔正下方，與勘探孔有一定的水平距 離。通過分析比較勘探孔內(nèi)不同深度磁感應(yīng)強(qiáng)度信號的大小，可以判斷出勘探孔 與目標(biāo)管道的水平距離和垂直距離。通過比較不同水平位置2個勘探孔探同一深度磁感應(yīng)強(qiáng)度信號大小，可以分析出目標(biāo)管道相對于勘探孔的方向?？碧娇滋綔y(5)(5)探頭在探測位置1、2處時，由式 、（6）得:式中B探測位置1的磁感應(yīng)強(qiáng)度，TR1探測

10、位置1到管道的距離，mL勘探孔距管道的水平距離，m2 2皿用式中B探測位置2的磁感應(yīng)強(qiáng)度，T艮探測位置2到管道的距離，mh2=h2- h (9)式中h1探測位置1距管道的垂直距離，mh2-探測位置2距管道的垂直距離，m h-一探測位置1、2間的垂直距離，m2 2 2Ra=(h 1- h) +L (10)因此，式（8）可以改寫為：通過實際探測，可以得到位置1、2處磁感應(yīng)強(qiáng)度信號 Bi、政的值和位置1、2之間 的垂直距離 h。聯(lián)立式（7）、（11），可得到1個只含有L與hi的方程組，通過解 這個方程組，即可得到勘探孔距目標(biāo)管道的水平距離L和垂直距離h1。在實際探測工程中，采用谷值法探測，通過分析計

11、算與現(xiàn)場模擬實驗，獲得如下結(jié)果：當(dāng)勘探孔離開目標(biāo)管道水平距離約3m時（即L=3m）,探測位置2信號強(qiáng)度比位置1大1倍時（即B2=2B1），通過分析探測位置 1、2之間的垂直距離厶h,可以判斷出勘探 孔內(nèi)探頭位置與目標(biāo)管道之間的距離（即h2和R2的值）。表1是不同探測位置的實測數(shù)據(jù)。表1不同探測位置的實測數(shù)據(jù)L/m3.03.03.03.03.03.03.0B1/T50505050505050B2/1100100100100100100100h/m2.02.22.52.83.03.33.8h?/m3.05.07.08.09.010.012.0可見，目標(biāo)管道與勘探孔水平間距一定，探頭在勘探孔內(nèi)兩個不

12、同深度得到的信 號強(qiáng)度值相差1倍時，探測位置1、2的距離越小，說明探測位置距目標(biāo)管道越近。 當(dāng)勘探孔內(nèi)探頭下潛深度與目標(biāo)管道處于同一水平面時，根據(jù)式（11）可以獲得最大磁感應(yīng)強(qiáng)度信號。勘探孔離開目標(biāo)管道一定的水平距離，采用谷值法探測時，探頭在垂直于地平面的勘探孔內(nèi)做上下移動，獲得磁感應(yīng)強(qiáng)度信號的變化，由式（11）計算出目標(biāo)管道的位置。4應(yīng)用實例某兩條高壓燃?xì)夤艿来┰?25國道，間距約510m埋深均在25m左右（確切深度不詳）。因修建立交橋，要在兩條高壓燃?xì)夤艿乐g修建直徑為1.5m、深度約50m的橋墩，需要確定燃?xì)夤艿赖臏?zhǔn)確位置和埋深。為了實施準(zhǔn)確探測，在兩條燃?xì)?管道外側(cè)，各打直徑約 10cm深度為30m的3個勘探孔（共計6個），勘探孔布置 應(yīng)確保燃?xì)夤艿腊踩?，勘探孔位置分布見圖 2。經(jīng)探測，兩條燃?xì)夤艿篱g距離為 9.010.5m,深度分別為23.5m和21.7m，燃?xì)夤艿郎疃忍綔y誤差w 1.5m,水平位置 探測誤差w 1.0m。通過探測，我們確定了在兩條高壓燃?xì)夤艿乐g修建橋墩的安 全位置。 埋深超過5m的管道位置的探測，可以采用打勘探孔的方法（深孔探測法）探測, 將儀器探頭放入孔內(nèi)接近管道，可以獲得比較準(zhǔn)確的探測結(jié)果。 采用谷值法探測時，若探頭在探孔內(nèi)大范圍移動