燃气PE管道探测还是世界性难题？如何来探测

     不管是在城市中进行工程勘察、管线探测的专业技术人员还是燃气企业安全运维管理人员，都会在城市中遇到燃气PE管道探测的问题，本文把这几年来在燃气PE管线探测的经典案例做一个技术性总结，分享地下燃气PE管道的探测经验和技术。
主要讨论以下几个问题：

1.燃气PE管道如何来探测？
2.资料缺失的管道，如何精准探测？
3.庭院低压管道，如何来精准探测？
4.大埋深管道，如何来探测？
（以上所说的管道均为燃气PE管道）

1.燃气PE管道如何来探测？

       我们在过去很多管线探测的技术论文中，经常看到这样写道，燃气PE管道因为不导电、不导磁，埋在地下的燃气PE管道与周围介质无电、磁、重、密度、等物理性质的差异，很难探测出来，成为了“世界性”的技术难题，这里为什么要加双引号呢？

因为我查了一下资料，发现“世界性”这个难题的说法已经很久以前的资料说法，自从2017年主动声源探测法从国外引入国内燃气PE管道探测行业，燃气PE管道探测这个已经不是什么“世界性”难题了。

但直到今天，我在工程物探或者管线探测行业交流中，还经常看到有从事管线探测的专业技术员在问燃气PE管道怎么来探测呀？太难了，无法解决，其中也包括部分专业探测单位的技术主管也还不知道燃气PE管道可以精准探测了。

这也是促使我写这篇文章的原因，一定要认真的来介绍一下，燃气PE管道怎么来探测。

主动声源探测法是什么？

主动声源探测法是通过音频器发射装置向燃气管道内发射特定频率的声波信号，信号沿管道定向传播至远端，该声波信号在管道压力气体中定向传播的同时，通过管壁土壤传播至地面；同时接收机在地面上捕捉该声波信号，通过地表持续接收信号的强弱值而进行精准定位法。
 

主动声源探测法是我们技术团队在物探行业中首次提出的一种地球物理探测方法名称，该方法的前提是人为地主动施加特定信号来达到探测目的，根据地球物理方法命名习惯进行命名，区别于管道泄漏检测的自然声场和声波反射法（也叫APL）。

目前市面上不少探测方法以设备名称来命名，比较容易给使用者造成概念模糊，如果在行业规范中涉及到类似方法时，以“主动声源探测法”比较合适。（大家觉得是否有更合适的名称？）
 
该方法特点：
（1）无需开挖无需停气，音频驱动器与燃气管道附属接口（放散口、法兰、调压设备等）使用快速接头连接，安全快捷方便高效；
（2）抗干扰强，采用主动特殊频率信号和超窄带滤波技术，发射源与接收通道可一对一对应，过滤其他自然界频率的声波信号，不会受到其他声波及管道信号影响；
（3）适用于任何环境下的管线探测，只要拾音器或钎杆接触地面介质即可，主管道和支线管道互通信号也可探测；
了解主动声源探测法后，针对日常在燃气PE管道探测过程中遇到的资料缺失、庭院小管径复杂管道、大埋深管道如何精准探测一一下文介绍工程案例和总结。
 
2.资料缺失的管道，如何精准探测？

管线探测技术人员最害怕的就是管线盲探，特别是燃气PE管道，常用的物探方法用不上，地表的燃气标识也没有，这种情况在过去往往就束手无策了，燃气企业在遇到这种情况，在现场开挖十几米的沟槽也未找到管道，有的开挖找了半个月，也没有找到图纸中的燃气管道进行对接，这样的例子真是太多了。
在管线探测过程中资料缺失是常见的事情。

案例1:某市Z燃气PE中压管道探测

该辖区的管道已经建成于2007年，因时间久远原始资料丢失，仅有凭管线巡线人员记忆在电脑上画出的管道图，因为该区域土地要重新规划建设，需要摸清全区的燃气管道准确位置并形成数据库导入燃气公司的管网地理信息系统。
该路段中压PE管道一共2285m，有11个阀井，但是因为阀井内为原来铁式放散口生锈腐蚀无法打开，仅有5个阀井内放散口与主动声源仪器连接，阀井分布基本上覆盖了整个区域的管道范围。

从图上看出，探测后的管道图与原有的管道图纸相差很大，在图上北部和东南角无管道信号，如何来验证探测结果准确性呢？

眼见为实，就要证明有信号的地方开挖见到管道且位置准确，无信号的地方要么是信号无法到达，要么确实没有管道。

验证方法采用直接开挖的方式，一共开挖了5个开挖点，加上已知11个阀井位置及一个供水井中见到燃气PE管道（6号位置），管道的明显点覆盖了整段管道范围，图中“∞”为音频器连接点，数字为开挖点。

1-3号开挖点

声源信号到1号点，再往东南就搜索不到信号，但是原图上是有管道，到底是该段没有管道还是声源信号无法到达呢？决定在信号结束的地方开挖。
在信号结束的地方见到了管道的端帽，表明前面再无管道，开挖见到三通，确定了在空调机下的阀井与管道的连接关系。
2、3号的声源信号也是到此戛然而止，目的和1号开挖点一样，要确定管道是否存在。
在2号点位置开挖见到三通，但是还没有见到端帽，因此再往前延伸两米到了3号点，见到了管道端帽，该点三通位置有微弱的信号，三通再往前属于信号自然衰减消失，必须要开挖见到管道端帽，才能证明管道在此地结束。

图3 1号点开挖验证图

4-5号开挖点

4-5号点是探测无信号的，那为什么还要开挖呢？
在了解到燃气公司在2007年前后均无穿越（顶管或者拖拉管）管道施工之后，我们决定在这两个无信号的位置开挖，证明原图管道不存在或者是由于声源信号自然衰减造成的信号消失。
这两个点从院墙到马路开挖了一条约5米长1.6米深的探沟（根据已经开挖管道深度1.2m），再使用1.2米的探棒，在中心位置，进行钎探，确定在该深度范围内是没有燃气管道。

在探测过程中，遇到原始资料缺失的燃气管道，用主动声源探测法追踪管线是目前最好的解决办法。
当声源信号比较复杂无法弄清楚管道的连接关系时可采用钎探或者开挖方式弄清管道连接关系；
当声源信号消失时，要弄清楚是由于探测距离或者深度原因导致，如果确定管道没有顶管施工，从附近的管道开挖来确定管道大致埋深，然后钎探或者开挖方式来确定。

城镇中压燃气PE管道探测工作小结：
（1）主动声源探测法适用于不同管径的燃气管道：Dn63、Dn90、Dn110、Dn160、Dn200、Dn250、Dn315；
（2）探测埋深：5m左右，在硬质地面探测深度较深；
（3）探测精度：±30cm，如果想提高探测精度，就需要加密探测剖面；
（4）探测效率：1.0-3.5km/组/天（熟练组长）
 
3.庭院低压管道,如何来精准探测？

最近，收到很多管线探测的同行询问，小区庭院的管道复杂、管径小，能不能探测呢？
当然可以。
庭院管道大多数是低压，也有部分中压管道，下面的案例主要讲的是低压管道探测。

案例：某市H燃气PE低压管线探测

2019年某市H燃气公司紧急要解决当地某别墅区内燃气管道探测的问题，该别墅区位置远离市区，以前是独立供气方式，燃气管道的建设资料不归燃气公司管，因此早期的资料已经丢失，地下管网是在哪里，怎么连接的都成为一个谜。

现在要接通市政燃气管道，先要对小区内的燃气管道进行全部摸排和检查，由于燃气公司以前也邀请了探测队伍来进行试验，但并不能解决燃气庭院内PE管道探测的问题，所以燃气公司计划重新铺设新管道直接废弃原来管道，预算费用近百万元，了解到我们有庭院低压管道探测经验后，决定让我们探测队伍采用主动声源设备进行现场试试。

试验区完成该别墅区探测工作量低压3894.67m，中压424.50m，开挖验证31个探测点，全部见到管道，水平位置及深度准确，精度均符合探测合同要求，同时我们也对燃气管道的状况进行检查，避免了全部重新铺设管道造成环境破坏和大量物力财力投入。
以下是现场几张开挖验证的照片：

 
在这次庭院低压管道探测中，我们总结到哪些经验呢？

【1】声源信号源从哪里接入，能传输多远？

庭院的低压管道信号接入点可以是立管、法兰、调压设备的放散口（孔），由于庭院内每栋楼层均要接气入户，因此都会有入户立管连接，连接点相距很短，可以依据信号强弱来换接口，没有必要每个立管都要接，浪费时间，当信号弱到无法判断时，再换到附近的接入点，一般小区内信号单向传播200米左右。

【2】庭院内燃气PE管道小管径也有信号吗？

本次探测的小区内低压管道大多数为Dn32、Dn63、Dn90、Dn110，入户的埋地PE管基本上为Dn32，埋深1.2米左右均能测到，在上面开挖的图片中，很多黄颜色的管道都是Dn32管径，因为管径小，所以在弯头位置均是自然弯，没有弯头管件，探测的时候一定要注意，加密探测点。
 
【3】庭院燃气PE管道探测的难度在哪里？

我们原先以为小区内燃气管径小，多种管道非常复杂，难以探测，但是经过多个现场经验，小区内的管道使用主动声源探测是目前最好的办法，也可以说是唯一办法。

第一、庭院内的燃气管道埋深一般不会超过两米，只要不断的换新号接口，基本上声源信号可以全覆盖，使用主动声源信号追踪燃气管道，不受管径大小及交错复杂的干扰信号影响，因此熟练的探测组一天可以完成小区内燃气管道探测1.5km以上。

第二、庭院内探测难点在于管线点测绘，小区内无法使用RTK进行收点，全站仪受到植物、房屋的视线干扰较为严重，测绘的工作效率非常慢。

4.大埋深管道，如何来精准探测？

在市政施工过程中，遇到燃气管道怎么办？特别是工程建设中的打桩、布置钻孔、开挖点与燃气管道交叉怎么办？我们接到燃气企业、勘测单位很多这样的求助电话，某地穿越的燃气管道（埋深大于3米）与我施工的地方交叉怎么办？

案例1：某市G燃气PE穿越管线探测

2019年7月，我们接到某市G燃气公司紧急电话，由于雨季把当地河道一段防洪围堰冲垮，上级部门要求必须在第二波洪峰来临前，把围堰重新建好并加固，但是由于该段围堰处有一段Dn160的燃气PE主管道穿越原围堰附近经过，导致无法打桩等施工，探测任务非常紧急。
我们立即派技术人员到达现场进行探测，由于现场旧围堰被冲垮，现场充满了淤泥，技术人员克服了环境和探测技术的困难，最终准确的把穿越段管道位置确定，避免了燃气管道受第三方破坏。
  

案例2：安徽某县工地穿越管道探测

受到某勘察单位的委托，我们于2021年元旦节后到安徽省某县工地现场进行燃气PE穿越安管道探测，该现场新建排污水管与地下约3米的一段Dn315的燃气主管道穿越管道交叉，前期经过燃气公司的交底，勘察单位再指定范围内开挖了一条长度约15米，深度3.2米的沟槽也未见燃气管道，因此无法弄清管道的准确位置，导致现场被迫已经停工一个多月。
我们技术人员到达现场后首先使用主动声源探测大致确定管道的位置， 随后一边探测，使用挖机一边挖。再钎探棒在信号最强的位置进行钎探，可以确定1.2米的范围内是否有管道，若没有管道，可以往下开挖，直到声源信号越来越强，钎探到管子，最后50公分采用人工开挖见到Dn315燃气管道，管顶深度为3.5米。
我们探测人员从早上一直在现场探测，直到晚上九点，人工开挖出来见到黄颜色线条的管道，才放心撤离。

以上这两个工程案例，都是勘察单位在现场需要打桩、打钻等施工活动，存在与现场燃气管道交叉的情况，必须要保证与燃气管道有足够的安全距离，一般采用挖机开挖见管的方式确定，但是如果不知道管道的准确位置，造成现场大量的开挖面积也无法找到管道或者是停工的损失，例如第二个案例。

该类穿越大埋深PE管道探测小结：

（1）在解决施工过程中遇到燃气PE管道探测的问题可以采用主动声源+钎探棒+挖机的方式准确找到燃气PE管道位置。
（2）首先要使用主动声源探测在地表搜索声源信号，如果管道埋深太深，无法接收到信号或者信号范围宽、太弱，可以先用挖机往下开挖一段沟槽，缩短信号到达地表的距离，确定管道位置后，先用先探棒在管道位置进行钎探，钎探点距距离不得大于管道1/2直径，确定地面1.2米以下无管道后，挖机继续开挖，直到钎探到管道，采用人工开挖，最终要见到带黄颜色的PE管。
其次可以采用钻孔的方式进行探测，目的就是使得拾音器靠近管道，从而接收到信号的强弱来判断管道的准确位置。
（3）该方案比较麻烦，但是一种可行有效解决问题的办法。

 [3]东南某市燃气PE中压管线探测
至2020年12月份，我们完成东南某市区域性燃气公司累计探测工作量约300公里，已开挖验证52处，均见到管道，探测精度符合合同要求，目前第二期探测工作还正在进行中。
燃气公司辖区内有70%以上的都是穿越管道，这种情况不可能使用挖机、钻孔来进行全面开挖，如何探测这样大面积的穿越燃气PE管道呢？
在收集资料过程中，我们发现虽然大多数工程为穿越管道，但是大概200m以内就会有一个出入土点，大多数穿越管道长度在60-120之间，因为在市区里面要建设支线管道给各个用户供气，管道必须要出土才可以对接，根据穿越管道的施工特点，短距离穿越埋深不会太深，探测组在搜集资料过程中，确定一条已知位置的管道，立即到现场进行试验性探测。
令我们惊喜的是，现场短距离的穿越管道，声源信号比较明显，能确定燃气管道位置，与燃气公司汇报试验结果和探测方案后，双方确定继续完成全区域探测，如果有信号无法覆盖的区域标注出来，能探测的先探测，这样整个项目顺利进行。

在穿越管道探测过程中，在基础资料的搜集后，还要进行管线调绘，即把所有穿越管道资料的出入土点在同一张带地形的图纸上画出来，我们项目组技术人员熟练会使用奥维地图，很快可以把纸质的资料放到电子地图上，这样大概知道哪一段是穿越，哪一段是出入土，要针对性的对管道进行探测。
如果说一段管道探测，没有经验的人员在现场也可以探测准确的结果，但是对于这种大范围不同建设时期、不同埋设方式的管道探测还是非常考验技术员的经验的，更多穿越管道探测的技术探讨，可以加微信qzy527（覃工）。

穿越管道出入土点如何来确定？

直埋的管道深度一般受管道上方覆盖层回填、改造影响外，埋深变化较平稳，定向穿越的管道深度与施工时穿越深度有关，埋深起伏变化大，因此在PE燃气管线探测过程中，使用主动声源探测法区分直埋和穿越管道的信号十分重要，在管道直埋、穿越的出入土点及穿越段信号特征明显，声源探测法较快捷的区分出来。

如下图，假设阀井内信号源位于横坐标0m处，沿横坐标探测距离300m，附近信号峰值距离信号源一定距离后，信号值逐步自然衰减，在管道出入土点位置信号异常强烈，随后在穿越管段段内迅速减弱。

根据该信号特征可以确定出入土点的位置，然后再根据声波弱信号确定穿越管道中段的位置，当我们在正常的探测距离内突然信号消失时，应该先不要停止探测，应继续往前走，直到管道明显点位置，如阀井、立管，直接使用拾音器在阀井附近或者阀井内管道上探测，检查信号是否与该阀井连通，有信号，则该段管道与声源接入点连通。
再反向进行探测，逐步靠近声源位置，尽可能缩短穿越段中间部分可能无信号的地段。

要想做好燃气PE管道探测工作，既需要先进的探测设备，也需要技术人员丰富的现场探测经验，我们从2017年开始先后在湖北、江苏、浙江、湖南、广东、广西等全国20多个城市开展城镇燃气PE管道探测，完成燃气PE管道探测超过3000公里，探测技术方法以使用主动声源探测法为主，配合示踪线、地质雷达、钎探棒等技术手段基本解决了城镇燃气PE管道探测的难题，大量的工程案例和探测经验期待与大家分享。