CN103439747A - 一种超深管线竖直剖面探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深管线竖直剖面探测方法，它包含以下步骤：（1）、设备安装；（2）、设置竖直通道；（3）、初步定位：在目标管道上方，垂直管道走向进行水平剖面观测进行初步定位；（4）、收集信号；（5）、记录并计算：记录当Hx达到峰值时，此时探头离地面的距离即为管道的中心埋深以及当Hx=0.8Ki/h即峰值的80%时的两个点，计算出管道中心埋深h。本发明的有益效果是：竖直剖面法探测精度与管线埋深H无关，只与钻孔与管线的水平距离L有关，解决了超深管线（埋深超过10米）探测用常规探测手段无法完成或探测精度不能满足要求的问题，提高了超深管线检测的精度，减少了检测误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种超深管线竖直剖面探测方法，属于管线探测技术领域。
背景技术
管线探测是现在常用的一种检测管线深度的手段，其基本原理是这样的：各种金属管道或电缆与其周围的介质在导电率、导磁率、介电常数有较明显的差异，这为用电磁法探测地下管线提供了有利的地球物理前提。由电磁学知识可知无限长载流导体在其周围空间存在磁场，而且这磁场在一定空间范围内可被探测到，因此如果能使地下管线带上电流，并且把它理想化为一无限长载流导线，便可以间接地测定地下管线的空间状态，在探查工作中通过发射装置对金属管道或电缆施加一次交变场源，对其激发而产生感应电流，在周围产生二次磁场，通过接收装置在地面测定二次磁场及其空间分布，然后根据这种磁场的分布特征来判断地下管线所在位置。
上述常规管线探测原理一般适用于管线埋深小于5米的情况下有效，如果目标管道埋深大于5米甚至更深到20～30米，那么在地面上所捕捉到电磁信号相当平缓和微弱，无法靠常规办法判断超深管道的平面位置和埋深，此时就要采用水平剖面观测法进行探测。
所谓水平剖面观测法，就是在平坦的地面上，垂直于目标管线走向设定一条剖面线， 通过步进式采集磁场信号数据，再利用反演分析软件对采集数据进行计算分析，从而推断目标管道的位置和埋深，水平剖面观测法的理论基础依然时单根无限长线电流导体，因目标管线埋藏过深，定位定深绝对误差较大，常不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超深管线竖直剖面探测方法，能解决超深管线（埋深超过10米）探测用常规探测手段无法完成或探测精度不能满足要求的问题，提高超深管线检测的精度，减少检测误差。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超深管线竖直剖面探测方法，它包含以下步骤：
（1）、设备安装：根据目标管道现场分布情况，传输信号线采用长导线单端接地或者双端连接两种模式进行信号加载，调整发射功率调；
（2）、设置竖直通道：在目标管道旁边2～4米距离打钻竖直通道，加PVC套管，打钻深度必须超过管道深度3～5米；
（3）、初步定位：在目标管道上方，垂直管道走向进行水平剖面观测进行初步定位，剖面中心点尽量靠近目标管道中心在地面的投影，剖面线长度一般设定为目标管线埋深的2～3倍，点距0.2～0.5米，剖面长度20～50米，每隔20-50米布设一条剖面；
（4）、收集信号：在竖直通道中放入探头，然后调整接收机频率，使其与管道产生二次场的频率一致并固定接收机增益，利用探头采集的电磁波信号，找出信号最大的位置，记录水平天线接收Hx信号强度；
（5）、记录并计算：记录当Hx达到峰值时，此时探头离地面的距离即为管道的中心埋深以及当Hx=0.8Ki/h即峰值的80%时的两个点，此两个点的垂直距离即为钻孔至管道中心的距离X，根据磁场水平分量计算公式 
，其中h为管道中心埋深，i为管道电流，K为介电常数，从而计算出管道中心埋深h。
所述的传输信号线采用架高信号传输线来减小对浅部管线的激发作用。
所述的传输信号线的信号频率为0.64～8KHz。
无论采用直接法或感应法来传递发射机的交变电磁场，均会使地下金属管线被激发产生交变的电磁场，这电磁场可被高灵敏的接收机所接收，根据接收机所测得的电磁场分量变化特点，对被探测的地下管线进行定位、定深。
用地下管线仪定位可采用极大值法和极小值法两种定位方式。一般宜两种方法综合应用，对比分析，确定管线平面位置。
用管线仪定深的方法较多，主要有特征点法(△ Hx百分比法，Hx特征点法)、直读法及45°法，探查过程中宜多方法综合应用，同时针对不同情况先进行方法试验，选择合适的定深方法。定深点的位置宜选择在管线点与其邻近被测管线前后各3～4倍管线中心埋深范围内，且为单一的直线管线，中间无分支或弯曲，与相邻管线之间的距离较大的地方。 同时，管线点的定深应符合下列规定：
a、不论用何种方法定深，先在实地精确定出定深点的水平位置。
b、直读法定深时，保持接收机天线垂直，直读结果根据方法试验的定深修正系数进行深度校正。
本发明的有益效果在于：竖直剖面法探测精度与管线埋深H无关，只与钻孔与管线的水平距离L有关，解决了超深管线（埋深超过10米）探测用常规探测手段无法完成或探测精度不能满足要求的问题，提高了超深管线检测的精度，减少了检测误差。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为本发明传输信号线采用长导线单端接地的示意图。
图3为本发明传输信号线采用双端连接两种模式接地的示意图。
图4为本发明竖直剖面观测曲线示意图。
图5为本发明传输信号线的布设示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1，一种超深管线竖直剖面探测方法，竖直剖面法探测精度与管线埋深H无关，只与钻孔与管线的水平距离L有关，L即是钻孔至管道中心的距离X的水平投影，它包含以下步骤：
（1）、设备安装：根据目标管道现场分布情况，传输信号线采用长导线单端接地或者双端连接两种模式进行信号加载，调整发射功率调，如图2，传输信号线采用长导线单端接地，如图3，传输信号线采用双端连接两种模式接地；
（2）、设置竖直通道：在目标管道旁边2～4米距离打钻竖直通道，加PVC套管，打钻深度必须超过管道深度3～5米，钻探设备采用一般国产的百米工程钻机，比如钻孔直径100mm，PVC套管直径73mm，套管底部穿孔保持水压畅通，防止日后反弹，孔内探测及验收完毕进行水泥封孔处理，钻探施工前必须对浅部管线进行排除扫描探测，以防钻破浅部其他管线或构筑物，当钻探深度接近目标管道时，必须换成普通钻头小心钻进以防钻破目标管道；
（3）、初步定位：在目标管道上方，垂直管道走向进行水平剖面观测进行初步定位，剖面中心点尽量靠近目标管道中心在地面的投影，剖面线长度一般设定为目标管线埋深的2～3倍，点距0.2～0.5米，剖面长度20～50米，每隔20-50米布设一条剖面，L1，L2…Ln为布设的多条剖面；
（4）、收集信号：在竖直通道中放入探头，然后调整接收机频率，使其与管道产生二次场的频率一致并固定接收机增益，利用探头采集的电磁波信号，找出信号最大的位置，记录水平天线接收Hx信号强度；
（5）、记录并计算：记录当Hx达到峰值时，此时探头离地面的距离即为管道的中心埋深以及当Hx=0.8Ki/h即峰值的80%时的两个点，如图4，此两个点的垂直距离即为钻孔至管道中心的距离X，根据磁场水平分量计算公式
，其中h为管道中心埋深，i为管道电流，K为介电常数，从而计算出管道中心埋深h。
如图5，所述的传输信号线采用架高信号传输线来减小对浅部管线的激发作用，早架设传输信号线时要尽量避开浅部管线干扰，在布设长导线线时，不要让导线靠近干扰管线，以免其它管线受到电磁场激发产生二次干扰影响目标管道信号的获取。
所述的传输信号线的信号频率为0.64～8KHz。
本发明的初步定位机粗测采用水平剖面法探测，精测采用竖直剖面法探测，其误差见表一。
表一 本发明的误差分析
可见，先在地面上用水平剖面观测法进行初步定位误差大约10-15%，再用竖直剖面法探测竖的定位定深精度能提高3-5倍，完全作业要求，特别适用于所有深埋于地下的地下管线，含给水、燃气、石油、排水、电力、通讯以及采用非开挖顶管穿越法施工的地下管线定位定深，可以探测金属材质，如钢、铜、铁、铝等目标体材质。
Claims (3)
1.一种超深管线竖直剖面探测方法，其特征在于：它包含以下步骤：
（1）、设备安装：根据目标管道现场分布情况，传输信号线采用长导线单端接地或者双端连接两种模式进行信号加载，调整发射功率调；
（2）、设置竖直通道：在目标管道旁边2～4米距离打钻竖直通道，加PVC套管，打钻深度必须超过管道深度3～5米；
（3）、初步定位：在目标管道上方，垂直管道走向进行水平剖面观测进行初步定位，剖面中心点尽量靠近目标管道中心在地面的投影，剖面线长度一般设定为目标管线埋深的2～3倍，点距0.2～0.5米，剖面长度20～50米，每隔20-50米布设一条剖面；
（4）、收集信号：在竖直通道中放入探头，然后调整接收机频率，使其与管道产生二次场的频率一致并固定接收机增益，利用探头采集的电磁波信号，找出信号最大的位置，记录水平天线接收Hx信号强度；
（5）、记录并计算：记录当Hx达到峰值时，此时探头离地面的距离即为管道的中心埋深以及当Hx=0.8Ki/h即峰值的80%时的两个点，此两个点的垂直距离即为钻孔至管道中心的距离X，根据磁场水平分量计算公式 ，其中h为管道中心埋深，i为管道电流，K为介电常数，从而计算出管道中心埋深h。
2.根据权利要求1所述的超深管线竖直剖面探测方法，其特征在于：所述的传输信号线采用架高信号传输线来减小对浅部管线的激发作用。
3.根据权利要求1所述的超深管线竖直剖面探测方法，其特征在于：所述的传输信号线的信号频率为0.64～8KHz。
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