非開挖電纜路徑探測方法探討

1、非開挖電纜路徑探測方法探討摘要：隨著城市施工的大面積開展，各類開挖和鉆探對電纜線路的安全運行造 成極大的威脅，準(zhǔn)確掌握非開挖電纜的路徑，并對施工單位進行安全交底，具有 非常重要的意義。關(guān)鍵詞：電纜線路；地下管線；探測方法；信號干擾刖言近年來，非開挖技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，在許多道路、河流、建筑物 等地方，大量使用非開挖技術(shù)敷設(shè)電纜，由于非開挖技術(shù)的特殊性，非開挖電纜 的埋深都相對比較大，電纜埋設(shè)深度經(jīng)常超過5米，甚至超過10米，而且非開 挖用的PVC管在地底下是裸露的，容易受到外力的破壞。電力電纜管線位置和埋 深不清楚給電纜的運維和國家工程建設(shè)帶來了很大的安全隱患。準(zhǔn)確掌握非開挖 電纜的路

2、徑，并對施工單位進行安全交底，具有非常重要的意義。但是采用非開 挖技術(shù)敷設(shè)的電纜具有深度大、多根電纜并行、周邊管線較多等特點，常規(guī)的電 纜路徑探測技術(shù)不能滿足開挖和鉆探等施工的要求，非開挖電纜路徑探測成為電 力電纜運維管理工作重大難題。在現(xiàn)有電纜路徑探測技術(shù)的基礎(chǔ)上研究電纜路徑 探測技術(shù)，研究非開挖電力電纜路徑的探測和定位，為電纜運行維護提供準(zhǔn)確的 電纜水平位置和深度信息，降低運行維護成本，提高電纜安全運行的可靠性，并 為電纜路徑探測提供理論指導(dǎo)和有效的技術(shù)支撐。1、目前常用的電纜路徑探測技術(shù)電纜路徑探測方法技術(shù)包括施加信號、電纜定位和深度測量3個方面。1.1施加信號方法電纜路徑探測施加信號方

3、法主要有直接連接法和夾鉗法兩種。1.2電纜定位方法定位方法主要有峰值法、谷值法（導(dǎo)向箭頭指示）和目標(biāo)管線影像顯示3種。峰值法是使用水平線圈檢測信號強度，是最常用最直觀的電纜定位方法，根 據(jù)接收機檢測到的信號強度大小判斷電纜的平面位置，信號最大的位置對應(yīng)電纜 在地面的投影位置。谷值法是使用垂直線圈檢測信號強度，線圈在電纜正上方時信號為零。在這 種模式下屏幕有電纜位置箭頭指示。目標(biāo)管線影像顯示是美國RIDGID SR-20地下管線探測儀特有的定位方式。通 過8個立體天線綜合分析各個天線檢測到的信號的強度和相位關(guān)系，以圖形的方 式直觀地顯示目標(biāo)管線的位置。1.3深度測量方法深度測量主要有直讀法、70

4、%法和45法3種。直讀法是根據(jù)接收機上下兩個天線接收到的信號強度的大小關(guān)系計算出電纜 的深度。70%法是英國雷迪地下管線探測儀獨有的深度測量方法，在管線兩邊檢測到 的信號強度為正上方的70%的兩個點之間的距離等于電纜的深度。45o法是指當(dāng)線圈距離管線正上方距離等于深度時，磁場的方向與地面之間 的角度為450,美國RIDGID SR-20地下管線探測儀屏幕的右上方會實時信號方向 的角度值。非開挖電纜路徑探測遇到的問題當(dāng)前使用的地下管線探測儀和各種方法技術(shù)，可以解決一般的電纜路徑探測問題，但對于近年來越來越多的非開挖電纜的探測問題，還是遇到很大的困難。 非開挖電纜路徑探測遇到的主要問題：2.1電纜

5、深度大，超出了現(xiàn)有儀器的探測范圍。2.2用常規(guī)的方法給電纜施加信號，由于電流太小，接收機無法檢測到有效的 信號。2.3管線復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，無法正確地判斷目標(biāo)電纜。2.4電纜路徑探測的精度不能滿足施工和設(shè)計的要求。背景結(jié)論：現(xiàn)有的管線探測方法不能滿足非開挖電纜路徑探測要求，外部環(huán) 境對電纜路徑要求越來越高。因此，必須研究新的電纜路徑探測方法，來解決非 開挖電纜路徑探測問題。3、電纜路徑探測新思路在深刻研究管線探測的目前發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，針對非開挖電纜的特點和探測 過程遇到的問題，提出探頭示蹤法、單線圈剖面法、孔中天線法、電流深度聯(lián)合 計算法、多信號夾鉗法、大電流低頻率直接連接法等管線探測方法。從以

6、下幾個 方面來開展。3.1探頭示蹤法探頭示蹤法是用穿線器或者其它方法把一個特定頻率的信號探頭送入電力電 纜的預(yù)留管道內(nèi)，通過儀器探測示蹤探頭的位置和深度從而確定管道的位置和埋 深。常規(guī)的地下管線探測儀用于金屬管線的探測，不能探測非金屬管線，對于導(dǎo) 電性較差的或者深度太大的光纜和電纜路徑探測效果也不好。探頭示蹤法可以解 決有開口的非金屬管線，以及導(dǎo)電性不好或者深度太大的光纜和電纜的探測問題。3.2多信號夾鉗法多信號夾鉗法用于深度比較大（小于6米）多根電力電纜的探測，多根電纜 在探測的過程中，如果只對其中一根電纜施加定位信號，其它電纜的信號電流與 目標(biāo)電纜的信號電流方向相反，會對目標(biāo)電纜的信號形成

7、干擾。通過使用多個多 夾鉗發(fā)射機，用多個信號夾鉗同時給每條電纜施加相同頻率、相同相位、相同強 度的定位信號，各條電纜信號電流的方向相同，形成相疊加，從而達到增強信號 減少干擾的目的。3.3大電流低頻率直接連接法目前的地下管線探測儀大多都采用雙水平線圈模式，檢測目標(biāo)管線上信號電 流產(chǎn)生的磁場強度的水平分量的垂向差值A(chǔ)E。圖1雙線圈模式下面一個線圈貼近地面，檢測Eb，上面的線圈檢測Et，x為兩線圈之間的距離，d為管 線的深度，當(dāng)接收線圈在管線的正上方時：可以看出儀器檢測到的信號強度與電纜的深度的平方成反比，與電纜的信號電流大小成 正比，當(dāng)電纜的深度增大時，信號強度以平方的速度衰減，深度太大時會導(dǎo)致

8、接收機不能有 效地探測到目標(biāo)電纜。要提高地下管線探測儀的探測深度只有通過增加電纜的信號電流。在儀器接收靈敏度和干擾信號大小不變的情況下，探測深度要增加到2倍，目標(biāo)電纜信 號電流大概要增大到4倍，在回路電阻不變的情況下儀器的輸出功率大概要增大到16倍。3.4單線圈剖面法為了提高設(shè)備的抗干擾能力，目前的地下管線探測儀都是采用雙水平線圈探測模式，檢 測的是目標(biāo)管線上信號電流產(chǎn)生的磁場強度的水平分量的垂向差值A(chǔ)E。線圈探測模式下，檢 測的是目標(biāo)管線上信號電流產(chǎn)生的磁場強度的水平分量E。在管線的正上方時：圖2單線圈模式可以看出，單線圈模式檢測的磁場強度E大于雙線模式檢測的磁場強度AE,而且E的大 小與管

9、線的深度的成反比，AE的大小與管線的深度的平方成反比。也就是就說雙線圈模式隨 著深度的變大信號強度的衰減速度更快?？梢钥隙ǖ氖窃诟蓴_不是很大的情況下，單線圈法 探測深度比雙線圈大。但是單線圈法只檢測同一個位置的磁場強度的水平分量不能直接計算 出管線的深度，只能使用剖面法計算管線的深度。單線圈剖面法深度測量有50%法和80%法兩種。（1）50%法深度測量用單線圈接收機做管線的橫切剖面，檢測到的信號強度為：也就是說天線在管線兩邊距離管線正上方位置與深度相同時，信號強度為管線正上方的 0.5倍，也就是50%，這就是單線圈剖面法的50%法深度測量。（2）80%法深度測量當(dāng)x=0.5d時也就是說天線在管

10、線兩邊距離管線正上方位置為深度的0.5倍時，信號強度為管線正上 方時的0.8倍，也就是80%，這就是單線圈剖面法的80%法深度測量。3.5孔中天線法管線的埋深越大探測的精度越低，對于埋深5米以上的地下管線，目前的地下管線探測 儀的探測精度約為深度的15%，對于一些對管線位置和深度精度要求高的情況，常規(guī)的探測 方法不能滿足施工的要求。用勘探鉆孔的方法在目標(biāo)管線旁邊鉆探孔，把孔中天線放入探孔中，使孔中天線盡可能 地接近目標(biāo)管線，減少天線與目標(biāo)管線的距離，從而提高管線探測的精度。3.6電流深度聯(lián)合計算法對于非開挖電纜，通常中間的深度比較大，兩邊深度淺，一般有電纜井，在電纜井處的 深度是已知，從而可以算出電纜上的信號電流大小，電力電纜有絕緣護層，當(dāng)使用比較頻率 進行探時，在距離不大的情況下可以認(rèn)為電流大小是恒定的，在中間比較深的地方可以通過 用單線圈模式檢測到的信號強度可以計算出電纜的深度。在單線圈模式下，接收機檢測到的信號強度為：在管線正上方時，1為目標(biāo)管線上的信號電流大小d為管線的深度4、結(jié)束語通過對探頭示蹤法、多信號夾鉗法、孔中天線法、大電流低頻率直接連接法等方法的分 析研究，得出電纜路徑探測新思路，并結(jié)合現(xiàn)場管理，通過