一种探测非开挖深埋管线的方法技术

一种探测非开挖深埋管线的方法，是利用长导线产生的电磁波作为工作媒介的长直电磁波非开挖深埋管线的探测方法，即长导线探测法。它能通过在５０－１５０ｍ的导线在远端接地，选择合适频率、电流探测埋深大于５ｍ的非开挖金属管线，从而提供准确的地下管线平面位置、埋深空间数据，继而确保这些穿越管段的安全运行和管理，为管线信息系统数据的准确性提供可靠保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程物探领域，具体涉及一种用于非开挖施工深埋金属 管线或电缆路径的探测技术。
技术介绍
管线非开挖施工技术是建设部推广应用的现代地下管线工程技术。它广泛应用于江河、道路穿越等，例如近几年广州市的LNG天然气项目、 珠三角成品油管道工程中，大量使用了机械顶管、水平定向钻穿越的管 线非开挖技术。往往超长和超深的管线(即管线长度大于300m和管线深 度大于5m的管线)由于敷设时的施工图纸与实际敷设路径往往有一定的 差异；或因时间、人员变动等因素，施工图纸丢失或难以找到时，需要 对己敷设的金属管线或电缆的具体敷设路径进行探测，保证城市管线档 案管理的要求。现有探测技术， 一般是采用极大值法或极小值法，具体为用发射机 向地下金属管线上施加一交流信号，在管线周围便会产生交变磁场，管 线正上方的磁场强度水平分量最大而垂直分量最小。极大值法是在地面 上用一个平行于地面且垂直于地下管线的线圈，作天线来测量金属管线 产生磁场的场强，线圈上所感应产生的交变电压信号的大小反映了磁场 强度水平分量的大小，信号最强的位置就是地下金属管线的正上方，移 动扫描中信号最强点的连线就是地下管线的走向；极小值法是在地面上 用一个垂直于地面的线圈，作天线来测量金属管线产生磁场的场强，线圈上所感应产生的交变电压信号的大小反映了磁场强度垂直分量的大 小，信号最小的位置就是地下金属管线的正上方，移动扫描中信号最小 点的连线就是地下管线的走向。但对于深埋管线而言，它们的共同缺陷 是①现有仪器的标称勘探深度小于5米，但埋深管线的深度完全超出 了现有仪器的标称勘探深度；②现有的普通感应或直接法只能测到2-5m 范围的埋深卜3m的非开挖管线， 一般5m远以外时接收的信号较弱甚至 无信号，很难确定地下管线的位置。③即使将发射机的发射功率及接收 机的增益调至最大，也无法探到管线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在的缺陷，提供一种利用长导线产生 的电磁波作为工作媒介的长直电磁波探测非开挖深埋管线的方法，即长 导线探测法。它能通过在50-150m的导线在远端接地，选择合适频率、 电流探测埋深大于5m的非开挖金属管线，从而提供准确的地下管线平面 位置、埋深空间数据，继而确保这些穿越管段的安全运行和管理，为管 线信息系统数据的准确性提供可靠保证。在1 一21m埋深管线的磁场曲线可以通过如下方式确定:根据法拉第电磁感应定律，令x为地面的位移，h为管线的中心埋深，那么无限长带电管线的磁场 〃的水平分量"公式1、垂直分量《公式2、管线埋深计算公式3和管线探测仪A欣公式4如下公式l: &=丄._^ 2兀 x + h公式2: //2=丄.^_^ 2;r x 十/z<formula>formula see original document page 6</formula>公式3中，d是上下两个线圈的距离，H^"和^^^分别是位于管线正 上方(即F0)时上、下两个线圈测得的极大值；公式5中，々为电磁场的 衰减系数，"为工作频率，U为磁导率，O为电导率。电磁场的衰减， 当介质磁导率、电导率一定时，电磁场的衰减系数与发射频率的平方根 成正比。通常，发射频率越低，传播距离越远，有效穿透深度更深。因 此在有外界磁场干扰的地区，优先使用低频。假定管线埋于地下水平走向，同时供电电流/=2^安培，磁场强度各分量"、及的单位为安培/米(A/m)。 1). 单线圈不同深度的磁场剖面曲线图1和图2分别是埋深1、 1.5、 2、 2.5、 3、 4、 5、 6、 8、 10、 12、15、 18、 21m深度的怂剖面曲线和l《l剖面曲线。I 、磁场的水平分量他，管线的正上方(x二0)时，有极大值w^ ，这就是管线的平面位置。而水平分量l欣l，有极小值|处|=0 ;在又=土h， l他l极值为傲极值的一半，即'、Ato卜；^Ato。II、 埋深越小，曲线越陡，埋深越大，曲线越平缓，当埋深增大时，Hx最大值急剧下降。埋深〉4m时，傲曲线趋于平缓。III、 穿越O.簡ax两个点间的距离等于埋深h，穿越半极值点间的距 离等于2倍埋深h，其中半极值为0.5。不管埋深多大，此式均成立。IV、 埋深〈2.5m时，曲线以较大的斜率过原点，管线的两侧附近上方有l他l极大值。埋深〉2.5m时，曲线以平缓的斜率过原点，附近几乎无 Hz极大值。V、电流埋深增大k倍，欣、范极大值提高到为原值的k倍。由 公式l、公式2可知道，埋深不变时，磁场极大值与电流强度I成正比。如图3和图4所示，是以埋深3m时电流为基准的傲、处曲线图，电流I参数均为3倍原电流即I二6兀(安培)，埋深h参数分别为3、 4、6、 8、 10、 12、 15、 18、 21米。从图3至4可以看出，它们均比原各自的怂(如图l所示)、|范| (如 图2所示)的图形有所改善。当然电流增大10倍时，傲极大值提升更为 明显、丛的陡度更大。因此，在噪声信号强度不变的情况下，增大电流 可明显提高信噪比，因此能提高勘探深度。 2). 双线圈归一化A傲剖面曲线图5为依据公式5绘制的A历剖面曲线，它是对每条各自的最大值 归一的曲线。与归一化傲单线圈的图3曲线相比，它有如下特点 h〈3m时，A傲曲线下降到0. 7的两个点间距近似等于埋深。 h〉3m时，依图5所示，h=3m-12m范围内，部分埋深计算数据见表l:表1 归一化A Hx的70%和75%的误差对比深度70%法差值误差依75%差值误差3m3.080. 08m////4m4. 300. 30m7. 50%3.86-O.06m-3. 5%6m6. 580. 58m9. 55%5.92-O.08m-1. 3%12m14. 262. 26ra19. 9%12. 60. 6m5%因此，h〉3m时，A傲曲线下降到0.75 (而不是0.7)的两个点间距 近似等于埋深，可将误差减少到小于5%H。由于存在干扰信号，所以仪器要探测管线时，可分辨的信号必须高 于假信号或干扰信号。对特定的管线和信号频率，通常信号损失率是固 定值。管线中电流强度是沿线衰减的，衰减情况与管线的横向电导、纵 向电阻、管道与大地的分布电容、管线间自感等参数有关。因此，抑止 和排除干扰异常的影响，提高信噪比，是非开挖管线探测工作的关键。 根据上述理论，为实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案是 ，所述探测方法使用的管线探测仪 包括发射机和接收机，其特征在于A、 找到地下管线的检测桩，将管线探测仪的发射机的信号输出端子连 接到检测桩上，发射机的接地端子用50至150米的电缆线延长， 接至远处地面作为接地点，接地点在尽可能的远的位置，电缆线与地下管线走向所成夹角在65° 75°之间；B、 选择合适的接地点，通过电缆线延长后的发射机接地端子的接地点 位于地形低洼处或潮湿处，用1米 1. 5米长的接地棒将所述接地 端子打进地下；如果接地点地表干燥时，在接地点加注水；C、 管线探测仪的接线连好后，开启发射机，测试仪器电路的回路电阻 和电流，如果电阻太大，改变接地端的接地点直至找到最理想的接 地点为止；D、 开启发射机和接收机，试验管线探测仪的各种工作频率的探测效 果，根据现场选择出探测效果最佳的频率；E、 在地面上将接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测非开挖深埋管线的方法，所述探测方法使用的管线探测仪包括发射机和接收机，其特征在于：　Ａ、找到地下管线的检测桩，将管线探测仪的发射机的信号输出端子连接到检测桩上，发射机的接地端子用５０至１５０米的电缆线延长接至远处地面，电缆线与 地下管线走向所成夹角在６５°～７５°之间；　Ｂ、发射机接地端子位于地形低洼处或潮湿处，用１米～１．５米长的接地棒将所述接地端子打进地下；如接地点地表干燥时，在接地点加注水；　Ｃ、管线探测仪的接线连好后，开启发射机，测试仪器电路的 回路电阻和电流，如果电阻太大，改变接地端子的接地点直至找到最理想的接地点为止；　Ｄ、开启发射机和接收机，试测管线探测仪的各种工作频率的探测效果，根据现场选择出探测效果最佳的频率；　Ｅ、在地面上将接收机沿着被测地下管线埋设的方向， 由近至远移动和探测，利用极大值、极小值法结合探测地下管线的位置；　在探测现场确认地下管线信号可靠的情况下，地下管线的埋深为：　①埋深＜３米时，用Ｈｘ峰值法找到地下管线后，Ｈｚ精确定位，ΔＨｘ的７０％法定深；　②埋深＞３米时 ，用Ｈｚ零值用于地下管线定位搜索，再依０．８倍Ｈｘ结合７５％的ΔＨｘ求取埋深；　Ｆ、改变发射机的发射功率，发射机的电流由小到大，重复Ｅ步骤；　Ｇ、对所测数值使用加权平均法计算得到所述地下管线的埋深。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张汉春，黄昀鹏，莫国军，张荣，方锋，林鸿，
申请(专利权)人：广州市城市规划勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]