地下管线普查仪器校验及探测方法试验报告.docx
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地下管线普查仪器校验及探测方法试验报告
地下管线普查
仪器校验及探测方法试验报告
XXX省XXX单位
二〇一五年X月
目录
1测区概况及地球物理特征1
1.1测区概况1
1.2测区地球物理特征1
1.3试验概况2
2技术依据2
3物探仪器校验2
3.1参加校验的仪器2
3.2校验内容3
3.3仪器校验结果4
4探测方法试验4
4.1试验目的4
4.2试验方法4
4.2.1信号施加方式试验5
4.2.2最小收发距试验7
4.2.3最佳收发距试验8
4.2.4最佳发射频率试验9
4.2.5针对XXXX市管线埋设特点的试验9
4.3试验结果11
5结伦11
1测区概况及地球物理特征
1.1测区概况
测区XXX建成区和规划区,北起XXX镇XXX村,南至XX高速出口,西起XX镇XX村,东至XX乡XX村。
该测区地势平缓,通视条件较好,交通较为便利。
主要道路有东西走向的XX街、XX街、XX街、XX街、XX街、XX街、XX街、XX街、XX大街等;南北走向的有XX路、XXX路、XX路、XX路、XX路、XX路、XX路、XX路、XX路、XXXX街和XX小区等,探测面积约45km2,主要道路长度约100km。
1.2测区地球物理特征
经过调查,测区内地下管线主要有:
给水、排水、电力、通讯、燃气、热力等。
管线大多分布在慢车道、绿地和人行道下,平行排列,呈规律性埋设。
主要道路上管线密集,并且管线间间距较小,管线间互相压盖现象较多。
测区内个别地段排水管线埋设较深(4米以上,最深处可达5至6米多),其余管线埋设深度大都在0.4~2.5米范围内。
地下浅层介质有回填杂土(主要由沥青、水泥路面、碎石路基、沙粘土组成),沉积地层的原状土等,所有地下管线均埋设在此介质中。
铸铁管、钢管与其周围的回填杂土密实接触,铸铁管、钢管的电磁传导性好,而回填杂土为相对高阻体,它们之间存在明显的电磁传导性差异,因而能从高阻背景场中清楚的分辨出被查铸铁管、钢管。
电缆导电性良好,对它们施加以高频交变电信号,就能产生很强的电磁异常。
因而应用电磁感应法,能有效地对其进行探查。
虽然混凝土、PE管等非金属管道导电性差,但其介电常数与其周围的回填杂土之间存在较大差异,对高频电磁波会产生较强的回波。
应用高频电磁波法(探地雷达)可以较好解决这类管线的探查问题。
从上述分析中,我们可以看出:
测区内各类管线和周围介质在导电性、介电常数等方面存在明显差异,具备了用物探方法探查地下管线的基本条件。
1.3试验概况
2015年6月20日-2015年6月24日,我们对本标段的测区进行了现场踏查,对测区内的地下管线埋设情况有了初步的了解:
本测区地下管线除排水与给水管线埋设在快车道上外,其余管线都埋设于道路两侧的人行道上,并且埋设相对密集,管线间的间距很小(小于1米);各类管线埋深都不是很深,一般在0.5至2.0之间。
结合上述管线埋设特点,我们在本测区的市府街、南山街、和平街、振兴街等路段上确定了进行仪器校验及探测方法试验测定的地点。
2技术依据
XXXX市地下管线普查工作以《XXXX市地下管线普查技术设计书》作为XXXX市地下管线普查的技术依据之一执行,参照执行现行的各项技术规范及标准。
物探仪器校验和探测方法试验主要依据《城市工程地球物理探测规范》CJJ7-2007设计、完成、总结的。
3物探仪器校验
3.1参加校验的仪器
2015年6月21日,所有投入于XXXX市地下管线普查的仪器全部到达XXXX市,我们对管线探测仪进行了检查。
检查结果:
仪器各按键、显示屏等状态良好,附件齐全;发射机、接收机自检正常,可以投入生产使用。
物探仪器编号与使用者对照表表1
仪器编号
仪器型号
接收机编号
发射机编号
备注
1
RD8000
10/8KPXL-8800
10/TX-10-942216
2
RD8000
10/8KPXL-10903
10/TX-10-944899
3
RD8000
10/8KPXL-11238
10/TX-10-945577
4
RD8000
10/8KPXL-11207
10/TX-10-945589
5
RD8000
10/8KPDL-137881
10/TX-10-940957
6
RD8000
10/8KPXL-11219
10/TX-10-945578
7
RD4000
11/T10-A-6321T1
11/4KRX-145018PT
8
RD8000
10/8KPDL—131821
10/TX-10-626885
9
RD8000
10/8KPDL—131433
10/TX-10-627402
10
RD8000
10/8KPXL-5947
10/TX-10-933104
11
RD8000
10/8KPXL-5948
10/TX-10-933102
12
RD8000
10/7K+SL-2178
10/TX-10-9457492
13
RD8000
10/7K+SL-2154
10/TX-10-9456942
14
RD8000
10/TX-8KPXL-5948
10/TX-10-933104
15
RD8000
10/8KPXL-6366
10/TX-10-934534
3.2校验内容
地下管线探测设备在投入使用前应进行校验,仪器校验包括仪器的稳定性校验和仪器探测精度(即精确度,下同)校验。
探测仪器的稳定性是在探测参数、探测环境不变的条件下,对同一位置多次重复探测时,管线定位和管线定深结果是否基本一致。
探测仪器的探测精度是在已知管线材质、管径和埋深条件下,探测位置、探测埋深结果和管线实际位置、管线实际埋深之间的误差。
电磁感应类地下管线探测仪校验应符合以下要求:
(1)选择在测区内已知地下管线材质、管径和埋深,且电磁干扰较小的地段进行;
(2)在已知单根管线上,选择不同的信号施加方式,选择不同的工作频率、发射功率和收发距,探测地下管线的平面位置和埋深;
(3)用钢卷尺量测仪器探测的平面位置与管线实际平面位置之差值,计算仪器探测的深度与地下管线实际深度之差值,将结果记录在表中;
地下管线探测仪的稳定性要求多次重复探测定位定深结果的离散区间均小于1cm。
地下管线探测仪的定位精度和定深精度要求最大绝对误差均小于管线埋深的5%
不符合要求的地下管线探测仪器不应投入生产使用。
对分批投入使用的地下管线探测仪器,每投入一批(台)时,均应进行校验。
2015年6月25-27日,我们在测区踏查的基础上,对地下管线仪器进行校验测定。
3.3仪器校验结果
仪器校验在测区内已知地下管线材质、管径和埋深,且电磁干扰较小的地段进行;在已知单根管线上,选择不同的信号施加方式,选择不同的工作频率、发射功率和收发距,探测地下管线的平面位置和埋深。
从试验的离散区间分布来看,多次重复探测定位定深结果的离散区间均小于1cm,定位精度和定深精度要求最大绝对误差最大值均小于管线埋深的5%。
从统计结果及试验数据上看,几台仪器校验较好,按照规程公式计算求得单台仪器平面位置及埋深的中误差差都不大于依规程求得的探查精度限差的1/3,仪器均满足探测施工要求,可以投入生产使用。
4探测方法试验
4.1试验目的
结合XXXX市地下管线埋设的特点,通过方法试验确定拟采用的各种物探、机械方法的可行性,确定测区内不同管线、不同材质的探测方法。
通过方法试验来确定各种物探方法技术和选用仪器的有效性;在采用电磁法探测时各类管线的最佳信号施加方式(感应法、夹钳法、直接法)、最佳频率、最小收发距、最佳收发距等。
4.2试验方法
本试验对于金属管线主要采用对比的方法进行,即在已知管线段上分别采用不同频率、不同信号施加方式对拟投入的地下管线探测仪器进行试验;对于非金属管线主要是考察机械开挖、钎探是否可行,排水、电信等检修井较多的管线采用直接开井量测的方法是否可以达到《规程》要求的精度。
本试验区管线大多集中在道路两侧的人行道上,并且埋设相当密集,在方法试验中,我们首先考虑到这一特点,激发方式上均选用能得到最大激发信号的方法放置发射机或选择激发方法:
如对自来水管线首先考虑到直接法,在直接法受到限制的情况下,把发射机直接放置在管线上;对电信、电力电缆,均采用夹钳方法进行激发。
4.2.1信号施加方式试验
1、在JS1,JS2和JS3号点在市府街使用RD8000仪器应用直接充电法和常规感应法进行对比,结果表明直接法(充电法)对管线埋深的探查精度优于感应法。
这是由于直接法较好的压制了旁侧电信管线的干扰,突出了目标管线的异常值。
表3为JS1号点上的对比试验结果。
给水管线上的方法试验表3
试验位置:
XXXX街使用仪器:
RD8000
平面位置差值
埋深差值
收发距
8k
33k
8k
33k
感应法
直连法
感应法
直连法
感应法
直连法
感应法
直连法
3cm
2cm
3cm
2cm
10cm
6cm
11cm
5cm
15m
2cm
2cm
2cm
2cm
9cm
4cm
10cm
3cm
25m
4cm
2cm
3cm
3cm
10cm
5cm
10cm
4cm
35m
2、在DX1至DX5号电信点上除了应用夹钳法探测外,也应用了感应法进行了探测,结果感应法测定的位置、埋深与管线实际位置及实际埋深偏差较大(可能是光缆感应信号不好或存在其他管线的耦合干扰)见表4。
电信管线上的方法试验对照表表4
试验位置:
XXXX街使用仪器:
RD8000
点位
平面位置差值
埋深差值
感应法
夹钳法
感应法
夹钳法
DX1号点
5cm
1cm
9cm
1cm
DX2号点
3cm
2cm
10cm
2cm
DX3号点
3cm
1cm
5cm
2cm
DX4号点
4cm
2cm
6cm
2cm
DX5号点
5cm
2cm
6cm
1cm
3、在对LD1,LD2号路灯点进行探测时,我们也将夹钳法与感应法进行了对比,结果表明,夹钳法抗干扰能力明显高于感应法。
见表5。
路灯电缆上的方法试验对照表表5
试验位置:
XXXX街使用仪器:
RD8000
点位
平面位置差值
埋深差值
感应法
夹钳法
感应法
夹钳法
LD1号点
4cm
3cm
7cm
2cm
LD2号点
5cm
3cm
6cm
3cm
4、在对GD2,GD3,GD4,GD5号供电点的探测时,同样将夹钳法与感应法进行了对比,结果表明,夹钳法比感应法略强一些,这可能是由于电力电缆信号传输较好的原因。
见表6。
电力电缆上的方法试验对照表表6
试验位置:
xxxx街使用仪器:
RD8000
点位
平面位置差值
埋深差值
感应法
夹钳法
感应法
夹钳法
GD2号点
3cm
2cm
6cm
4cm
GD3号点
4cm
3cm
5cm
3cm
GD4号点
3cm
3cm
7cm
2cm
GD5号点
5cm
3cm
5cm
4cm
5、在RS1,RS2,RS3,RS4处热力点处,我们把感应法和压线法进行了对比试验。
在此处感应法测定只有一个最浅的管线信号,并且受另外管线的影响埋深与实际埋深差别很大,而压线法取得了较好的探测效果。
测深方法的选择,通过方法试验采用特征法、百分比和直读法分别进行埋深测定比较,直读法测深数据与实际相差较大,部分点超差;70%法测深与实际深度接近,仪器一致性较好。
因此,采用地下管线仪探测时,测深宜采用70%测深法,而不宜采用直读法测深。
见表7。
热力管线感应法和压线法,直读法和70%法定深对比表7
试验位置:
XXXXX街使用仪器:
RD8000
点位
测深
测深
感应法
压线法
直读法
70%法
备注
RS1号点
130cm
115cm
134cm
112cm
RS2号点
169cm
153cm
178cm
150cm
RS3号点
134cm
110cm
138cm
113cm
RS4号点
231cm
210cm
240cm
213cm
从以上试验可以看出,对于线缆类的管线,应用夹钳法比一般的感应法要好;对于铸铁、钢类管线,应用直连法要强于感应法;对平行埋设的热力管线,要应用压线法进行激发。
4.2.2最小收发距试验
在地下无管线、无干扰的正常地电条件下、固定发射机位置,将发射机置于正常工作状态,接收机沿发射机一定走向,观测发射机场源效应的范围、距离。
然后改变发射机的功率,确定不同发射机功率的场源效应范围、距离。
当正常探查管线时,收发距应大于该距离,即最小收发距。
探测仪在距离发射机超过15米远时无论在何种发射功率情况下接收机信号均趋以平稳,即最小收发距为15米。
试验如图1。
4.2.3最佳收发距试验
在JS4,JS5号自来水点我们对仪器的收发距进行了有效性的试验。
收发距分别采用15米、20米、25米。
从试验结果上看,对此自来水管线收发距对探测结果没有太大影响,但信号强度随着收发距的增加逐渐减小。
试验发射频率33HZ,当收发距小于15米时,接收信号受一次场干扰较大,管线异常幅度最大、宽度最窄的剖面发射机和接收机距离为20米,为此确定此时应用感应法探测自来水管线最佳收发距在20米。
试验如图2。
4.2.4最佳发射频率试验
固定最佳收发距及发射机功率,接收机在最佳收发距的定位点上,改变发射机频率进行观测,视接收机偏转读数及灵敏度来确定最佳发射频率。
在3.2.1的第一个试验中,我们应用了不同发射频率进行了对比试验,由于此处地下管线埋设较浅,从试验结果看,发射频率对探测结果没有大的影响。
4.2.5针对XXXX市管线埋设特点的试验
在对测区进行踏查时,我们了解到XXXX市管线埋设相对密集,管线间的间距很小(小于1米);各类管线埋深都不是很深,一般在0.5至2.0米之间。
针对这样的特点,我们在XXXX街的人行道上的JS1号点进行了各种方法的试验。
JS1号点管线埋设情况见图3。
DN200自来水管线在电力井(3号点位)、电信井(2号点位)中均可以见到,在西侧还有一接消防栓的检修井(1号点位)。
此处电信管线、电力管线、自来水管线相互交叉,互相干扰,很难从背景场中区分出目标管线异常,我们采取如下方法进行了探测试验:
1、首先应用夹钳方法进行线缆类管线探测:
将发射信号夹在3号点位,确定1号、2号位置的电力管线平面位置和埋深;将发射信号夹在2号点位,确定1号、3号点位的电信管线平面位置和埋深。
2、测定自来水管线:
先应用感应法,发射机放置在3号位置,在2号、1号位置进行测定,结果平面位置与实际管线位置相差很大;在1号位置进行直连充电法进行激发,在2号、3号点进行探测试验,结果平面位置及埋深均可达到《规程》精度要求。
从上述应用的情况看,虽然XXXX市管线相对密集,但由于管线埋设不深,只要采用得当的方法,是可以从纷乱的信号中分辨出目标信号的,从而得到目标管线的位置及埋深信息。
在各种管线探测试验的同时,我们也对排水、电信等窨井进行了量测试验,排水埋深量测不能用钢尺直接量测,应使用特制的量杆进行量测;电信电力等手孔可在井边直接用钢尺量测埋深,人孔井应下到井内进行量测,在井边量测的深度与实际深度相差很大。
对于测区内的PE管线,可采用钎探、开挖方式、探地雷达等确定埋深。
此次方法试验选择的地域较少,仅局限于个别道路上;所选择管线种类的探测点数也不多,并且由于投入的仪器数量较多,因此,方法试验工作不只限于此次,各作业组要在普查探测的同时对不同管线类别、不同地电条件、不同埋设方式的管线进行方法试验,找出有效的探测手段和方法应用于生产中。
4.3试验结果
试验结果证明,地下管线隐蔽点的探查应根据不同种类的管线、不同的地电条件和埋设方式,选择不同的探测方法和发射频率。
1、确定地下管线的水平位置应用极大值法。
测定地下管线埋深应用百分比值法;对埋深较浅的线缆类管线,为了提高探测速度,可以适当的应用直读方法确定埋深,直读埋深测定结果要有一定数量的开挖验证,确保探测质量。
2、对于热力管线,探测频率应该选用33kHz,同时为了避免两条热力管线间相互干扰,可选用压线法进行探测,埋深测定时可用单侧测定埋深值的2倍作为管线埋深值。
3、探查给水、热力、工业等金属管线可选用感应法和直接法,根据不同埋深和地电条件选择不同的探测方法。
当位于管线密集的路口地段,可选用直接法;其他地段可选用感应法。
4、电信、电力等线缆类管线隐蔽点探查,测定水平位置、埋深宜用夹钳法,根据所夹线缆的实际情况进行修正。
5、电力、热力沟道探查,必须开盖直接量测。
直埋电力管线可根据地电条件选择不同频率的感应法和夹钳法,被动源法只能用于追踪管线。
6、探查燃气管线应用常规方法进行探测。
5结伦
我单位投入的探测仪器设备经校验精度良好,能够满足该地区的地下管线探查各方面的要求;在我测区地下管线隐蔽点的探查确定了不同种类的管线、不同的地电条件和埋设方式,选择不同的探测方法和发射频率进行管线探查,各方法切实可行。
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