埋地PE管道示踪线施工问题探讨.doc

埋地PE管道示踪线施工与探测问题探讨
Discussion on Construction and To Survey
for Trace Line of Underground PE Pipe
王春起 刘盼全（佛山市普罗德地理信息技术工程有限公司）
Wang Chun-qi LIU Pan-quan（Fo shan PRODE Geography information technique engineering Co.，Ltd）
摘要：本文介绍了埋地PE管道，示踪线选择、施工及示踪线法探测PE管道位置的系列问题。
关键词：埋地PE管道、示踪线 探测 施工
Abstract: The report introduced problems of underground PE pipe,s trace Line in to choose trace Line and constructed and to survey.
Key words: Underground PE Pipe Trace Line To Survey Construction
一 概述
聚乙烯材质制成的管道（简称PE管道），由于其施工方便、工程造价比用钢管低（DN300以下）、不存在腐蚀泄漏问题、对输送物质污染小等优点，近年来在城市埋地管网建设中被广泛应用。特别是输送燃气和自来水管道应用最多，目前市政小口径埋地管道大有取代钢质管道的趋势。PE管道虽然有很多优点，但强度低是其最大的弱点，在以往市政建设施工中，由于管道的确切位置不十分清楚，被施工机械挖断、挖漏的现象很常见，而由此造成的燃气泄漏爆炸事故也时有发生，因此探测标定地下PE管道的位置工作十分必要。PE管道为惰性材质制成不导电、不导磁，埋入地下之后，目前还没有较好的方法直接在地面探测到其在地下的空间位置。为了解决PE管道埋地后能够在地面探测到位置和埋深的问题，在铺设施工中往往与PE管道一起埋入一条导电线（简称示踪线），为今后探测PE管道位置所用，示踪线法是目前国内外普遍采用的探测方法。示踪线在埋地管道施工中，如何使示踪线以后能够很好的起到示踪作用，示踪线的施工方法和探测方法选择问题十分重要。

二 示踪线探测方法原理
目前探测PE管道示踪线虽然有各种不同型号的仪器（即管线探测仪），但从探测方法原理上分析，其原理都是建立在电磁场理论基础上的。即通电导体有电流存在的情况下，导体周围会形成一个以导体为中心的电磁场（按一条无限长的导线通电流后产生的电磁场强度计算），其电磁场强度和分布规律符合下面公式：

B=μ0I/2πr
式中：B——磁场感应强度（单位T）
μ0———导体材料真空导磁率
（单位N/A2）
I——流经导体的电流强度（单位A）
r ——远离电磁场中心的距离（单位m）
探测PE管道的原理是给示踪线加上一定强度的电流信号，通过探测示踪线电流产生的电磁场中心位置来确定示踪线的空间位置，从而达到确定埋在地下PE管道位置的目的。实际工作中探测PE管道给示踪线施加电信号的方法有两种，一种是直接把探测电流信号施加在示踪线上（连接方法如图1、称主动源法）。原理是信号电流在示踪线上产生一个电磁场（称一次电磁场），通过探测一次电磁场的中心位置来确定示踪线的位置和埋深。主动信号源法的优点是信号强，干扰少，探测结果比较准确；缺点是探测时需要示踪线有裸露出的地点施加信号。另一种探测示踪线的方法，是发射一个交流信号电磁场，通过感应在示踪线上产生电流。感应电流再以示踪线为中心形成另一个电磁场（称二次感应电磁场）。通过探测二次场的中心位置，确定出示踪线的空间位置（如图2称被动源法）。用这种方法探测是把信号发射机放在被测埋地示踪线（或金属管道）附近的地面上，发射机发出一个电磁场信号，电磁场在示踪线上即产生感应电流。这种方法操作简单、不需要有示踪线裸露点加信号，缺点是感应信号弱、干扰多，示踪线附近有金属水管或电力线时探测结果不准确。

三 探测误差影响因素分析
从上面的理论计算公式分析可以看出，示踪线产生磁场强度大小（B），与应用示踪线材料有关（μ0），与流经示踪线的信号电流强度成正比（I），与远离示踪线中心位置的距离成反比（r）。当选用的示踪线材料确定之后，影响探测信号强度的因素就是信号电流大小和探测点到示踪线的距离。当选用的探测方法确定之后，示踪线中信号电流强度大小的主要影响因素是示踪线和大地之间构成的回路电阻，回路电阻越大信号越弱，反之就越强。回路电阻大小和示踪线施工方法密切相关，一条示踪线施工方法不同时回路电阻有很大的差别，因此示踪线施工方法会直接影响探测结果的准确度。另外探测示踪线时选用的探测方法不同（主动源施加信号法、被动源施加信号法），对探测结果的准确度也会有不同的影响。
（一） 示踪线埋设方法影响
在探测示踪线实际工作中发现，有几种埋设示踪线方法影响探测获得准确结果。一是当主管道比较长分支管比较短（小于10米的支管）时，分支管示踪线末端没有采取良好接地措施，而是直接把示踪线剪断掩埋（没去掉一段绝缘层使芯线裸露）；这样将使分支管示踪线和大地之间的回路电阻过大，远大于主管示踪线的回路电阻。探测支管示踪线时由于回路电阻大信号就非常弱，往往探测就不到。二是示踪线的加信号端接地良好（如示踪线焊接在阀门上、入户管等），而末端没有采取良好接地措施，接地电阻很大（如管道盲端）；这样施加探测信号时，绝大部分信号电流没经过示踪线就直接流向了大地，造成探测距离短、管道的末端无法探测的结果。三是示踪线虽然完整，但没有预留出露端点（用于直接加信号端点），只能够用被动源施加信号法探测；这样被测PE管道附近有水管或其它金属管线时，被动源法就不能够把探测信号感应到示踪线上，造成无法实施探测的结果。
（二） 探测方法影响
选用电磁感应信号法探测示踪线，而示踪线周围有其它金属管线存在时（即被动源法），其它金属管线的位置不同，对探测结果的影响存在差异。下列几种情况如图（3—5）示踪线周围有其它金属管线存在，对探测都有影响。图3示踪线与其它管线平行，距离较近小于1米，两条管道埋深基本相同（均在1米左右）。这种情况下由于其它管道没有防腐绝缘层裸露埋地，接地电阻要比示踪线小很多，因此探测信号发射机感应到上面的电流要比感应到示踪线上的大很多，所形成的二次感应电磁场会覆盖示踪线的电磁场，产生覆盖干扰；探测时找不到示踪线电磁场峰值点。图4是金属管线埋深比示踪线浅，被动源法探测时距离信号发射机近，感应电流产生的二次电磁场比示踪线强很多，同样会覆盖示踪线的二次电磁场，而探测不到示踪线磁场中心点。图5是示踪线的正上方有金属管线时，对示踪线产生屏蔽作用，使发射机信号不能够感应到示踪线上，而无法进行正常探测。
图3、图4两种情况用主动源信号法探测时完全可以避开其它管线的干扰，获得准确的探测结果。图5这种情况下，在用主动源信号法进行探测时，信号峰值强度分布会出现如图6所示的情况，在PE管道左右侧上方出现两个信号峰值点，两个峰值点的距离与示踪线的埋深有关，埋深大距离远，埋深浅距离近。

四 示踪线施工与探测经验总结
（一）示踪线材料的选择
从探测理论上分析示踪线只要能够导电即可，但实际工程中选择示踪线时要考虑到需要有一定的抗拉强度，因强度低时在管道回填土或地面有下沉过程中往往容易被拉断而失去示踪作用。通过几年来的工程实践发现截面面积为1.5——2.5mm2的多股铜芯塑料绝缘层导线比较好（单芯线也可以），探测信号比较强、施工方便，工程中也比较少出现扯断现象。虽然通过电流强度能够达到300mA就能满足探测需要，但实践经验证明截面面积太细小的示踪线因易拉断不易选用；有些带有警示标志的塑料薄膜示踪带也不能够使用，因为这种示踪带有些里面夹带的是非常细小的导线（有些是导电涂料层），在施工中这种示踪带遇到衔接位置时，很难把两端连接在一起形成电导通，因此会使整个管网的示踪带断断絮絮无法构成一个完整的导电网络。即使没有连接点时这种示踪带末端接地电阻也非常大，用直接信号源法探测时信号也比较弱，用被动源信号法一般情况下不能够探测，所以不能应用。
（二）示踪线施工方面
1. 为了使探测示踪线信号强和分布均匀，施工时示踪线末端应尽量减小接地电阻，埋地端头采取比较良好的接地措施，特别是较短的分支末端一定要接地良好(建议去掉绝缘层裸露芯线30cm以上)，否则分支上信号将非常弱而探测不到。
2. 示踪线连接点一定要连接牢固，并用绝缘胶布包好，以免渗水后时间长造成腐蚀断线，使今后探测信号中断。
3. 示踪线埋设时应紧贴PE管道呈直线状，并位于管道的正上面为好；不要螺旋壮绕在PE管道上埋设，使今后探测管道位置不准确。
4. 在阀门井处示踪线应该预留出一定长度的留头（至少要1米以上），以备今后探测施加信号所用；埋地管道长度超过一公里时，若中间没有阀门井等设施供接检测信号所用，建议每公里设一个测试桩并预留示踪线留头供检测时用；管道的钢塑转换接头处示踪线可以焊接在法兰上，焊接点处做好防腐处理，防止时间久后腐蚀断线。
5. PE管道在非开挖工程施工中，管道外面的示踪线在拖管过程中容易被扯断，可在管道内部另穿一条示踪线，探测时效果同在外面一样；但内部的示踪线应根据管道具体情况采用合理的方法引出与外面示踪线连接。
6. 特殊情况下，PE管道不能够应用示踪线，这种情况可以用预埋信息球的方法（也称示踪球）弥补用于今后探测。方法是埋PE管道时把信息球放在管道上同时埋下，探测时不用加信号，可长期有效供探测位置使用。
（三）探测方面
1. 探测PE管道示踪线最好采用直接施加信号法（主动源信号法），这样信号强、干扰少探测结果比较准确可靠。
2. 市区内PE管道示踪线不易选用电磁感应法（即被动源法）探测，因市区内管道密集，示踪线比较细小，接地回路电阻一般情况下比其它管线大很多，因此产生的感应电流信号比水管、电力线等弱很多，示踪线信号容易被覆盖造成误测。
3. 探测示踪线时施加信号点应放在示踪线接地电阻比较大的一端，这样示踪线上的探测信号比较强（不管是主动源法还是被动源法）。
4. 用主动源信号法探测示踪线时，发射机接地线尽量不要跨接其它管线，避免产生信号干扰。
5. 探测时可根据管道的埋深不同选择信号电流强度，管道埋深浅发射机输出功率应适当小一些，管道埋深比较大时发射机输出功率可适当加大，信号强度选择不当可能造成干扰多探测误差大（用雷迪公司的管线仪探测到埋深在5米以内的示踪线，探测误差符合规范要求）。
作者简介：
i. 王春起：男，49岁，佛山市普罗德地理信息技术工程有限公司，高级工程师，从事地下管道检测与地下燃气管道安全管理15年。
ii. 刘盼全：男，39岁，佛山市普罗德地理信息技术工程有限公司，主任工程师，从事地下管道探测行业13年。

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