浅谈管道施工中3M定位仪在探测地下金属构筑物的应用
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【摘要】本文以武汉石化供气管道建设中对已建地下管线探测为例，对3M Dynatel 2237高级缆线/管道/故障定位仪工作原理进行描述；就长输管道建设中，对地下金属构筑物进行探测，结合笔者在地下金属构筑物探测中的实践经验、体会，探讨提高管线探测定位精度的途径。同时指出了该型仪器性能方面存在的不足。
【关键词】地下金属构筑物；方向峰值；响应
1. 前言
（1）由江苏油建承建的武汉石化供气管道工程，工程地点在湖北省武汉市境内，管线采用406.4×8.0mm L415钢管，线路全长79Km。该工程线路沿线分别与武汉燃气、武汉城市管网、兰郑长石油管线、昆仑燃气、华润燃气管网、光缆（带铠甲）及电缆线并行，并且多处交叉穿越，最多处与5条管线并行。在武石化供气管道施工的同时，必须保证其他地下构筑物不被破坏，这是摆在施工单位面前的一大难题。
（2）历史的教训值得引起重视：2010年4月16日，武汉市一处道路施工再次挖破天然气管道。在过去30天内，武汉道路施工损坏天然气管道共有4起之多。这是值得我们认真吸取的教训，同时要引起高度的重视。武汉石化供气管道工程项目部决定采用3m Dynatel 2237-iD高级缆线/管道/故障定位仪先期进行地下金属构筑物的探测，弄清地下构筑物的状况，在施工过程中采取有效措施，没有损伤并行或交叉的地下金属构筑物，取得了满意的效果。
（3）本文以武汉石化供气管道工程中，介绍3M Dynatel 2237高级缆线/管道/故障定位仪的仪器结构、工作原理和使用方法。结合笔者在地下金属构筑物探测中的实践经验、体会，探讨提高管线探测定位精度的途径。同时指出了该型仪器性能方面存在的不足。
2. 3M定位仪结构和工作原理
3M Dynatel 2237定位仪由便携式发射机（含电池）、手持式接收机（含电池）、接地线等组成。
3M Dynatel 2237工作原理是：发射机发射有源跟踪频率的信号施加到目标物上，目标物产生感应磁场，用接收机接受此信号，达到定位和测深的目的。
该仪器用于探测埋地金属构筑物走向及埋深，同时也可用于光缆（带铠甲）及电缆的探测。
3. 探测工艺程序
3.1了解探测区域地下金属构造物状况信息。
管线施工前先对照施工图纸了解并行、交叉穿越地下金属构筑物大致位置，并走访相应主管部门，对被探测区域地下金属构筑物有总体的了解。
3.2便携式发射机安装。
有三种连接方法：
（1）直连法：与目标物体直接相连；有测试桩的直接连接到测试桩阴保线。
（2）夹钳法：露出地面部分电缆和光缆（带铠甲），用夹钳夹持电缆和光缆（带铠甲），类似于用钳型电流（电压）表，夹钳的引线与发射机相连。
（3）感应法：当无法与探测目标相连时，采用感应法（见图3、图4），这也是使用最多的探测方法。
发射机具有四种有源跟踪频率：577Hz，8KHz ，33KHz和200KHz，施工现场采用感应法进行探测时，通常选用200KHz发射频率。
3.3接收机频率选择、探测目标物定位及测深。
接收机接收频率必须调至与发射机频率相同，采用方向峰值测定管线走向。当接收机水平线圈轴线与目标管线垂直且处于目标管线正上方时，水平线圈信号最强。峰值最大处为管线所在位置（见图3、图4）。显示信号弱时，通过调节增益按钮，将显示信号放大。将接收机垂直地面放置，按下深度按钮，确定目标物的深度。
4. 提高测量精度的注意事项
4.1发射机操作。
4.1.1施工现场选择感应法进行探测，需将发射频率调制最大值。
4.1.2发射机上箭头方向应尽量与目标管线保持一致，发射机尽量放置于目标管线的正上方。
4.1.3发射机与接收机不要太近（不小于15m），以免接收机接收到的信号完全为发射机的信号。
4.1.4发射机上的信号增益按钮，可增大发射信号的功率，即可增大探测范围。
4.2接收机操作。
4.2.1保持接收机天线与管线的方向垂直，横过管线平移接收机。确定响应最大的点。
4.2.2当找到响应最大点时，原地转动接收机；当转动出现响应最大时，确定探测目标物的走向。
4.2.3保持接收机垂直于地面，在管线上方左右移动接收机，在响应最大的地方停止移动，确定探测目标物的位置。
4.3重复4.2步骤，进行多点探测以提高定位精度。
5. 3M定位仪性能方面的缺陷
5.13M Dynatel 2237在测量中，因发射机功率较小，探测水平距离大于200m时，精度降低。探测目标物深度超过2m时，探测准确度大幅下降。
5.2无法探测地下管线直径大小。
5.3无法探测非金属地下构造物。
5.4受高压输电线电磁场的影响，10KV以上输电线下面的地下金属构筑物无法进行探测。
5.5多条钢质管道、电缆及光缆（带铠甲）并行时，对测试信号有干扰，探测精度降低。
6. 结束语
武汉石化供气管道工程施工中，测量放线和管沟开挖前，笔者操作3M定位仪进行地下管道、电缆及光缆（带铠甲）探测，取得了比较理想的效果。该管道工程全长与其他管线并行超过50Km，并行管线位置定位准确；21处管线、电缆及光缆（带铠甲）交叉穿越，均能找出穿越位置及埋深，探测埋深误差在20cm以内。
由于施工前准确的探知地下金属构筑物的数量、深度及走向，管道工程施工中采取有效措施保护地下构筑物，因此没有发生一起损坏地下构筑物现象。