趙飛

成都派普鷹目管道技術(shù)有限責(zé)任公司

 

 

摘要：常規(guī)外檢測技術(shù)對(duì)穿越大型河流管道的埋深難以精確檢測。結(jié)合案例簡述了ONE-PASS技術(shù)原理及檢測方法，結(jié)果表明其結(jié)合RTK系統(tǒng)能夠很好地解決埋深檢測精度難題，指出了該技術(shù)的局限性。

關(guān)鍵詞：河流穿越；管道ONE-PASS技術(shù)；電磁法；檢測

 

 

 

管道穿越大型河流，為了避免受到河床變化、潮流、打漁拖網(wǎng)、拋錨、水流沖擊、航道的影響，往往需要增加埋深[1-4]。目前國內(nèi)使用的外檢測技術(shù)操作復(fù)雜、精度較低、檢測成本高且容易受到河流條件限制，難以達(dá)到檢測目的。 ONE-PASS水下管道檢測系統(tǒng)由管道埋深測量與定位系統(tǒng)，聲納水深測量系統(tǒng)和GPS測繪系統(tǒng)組成，由于采用了全新的動(dòng)態(tài)校核計(jì)算模型，在管道埋深超過30 m時(shí)，依然保持了較高的檢測精度[5-6]。

1 ONE-PASS技術(shù)原理及檢測系統(tǒng)

ONE-PASS水下管道檢測系統(tǒng)采用電磁法原理進(jìn)行管道定位和深度檢測[7]，采用聲納技術(shù)進(jìn)行水深測量，配合實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)（RTK）進(jìn)行測繪，引入專用ARIVER數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和計(jì)算，其系統(tǒng)組成和檢測設(shè)備如圖 1所示。

檢測系統(tǒng)發(fā)射機(jī)架設(shè)完成后，對(duì)接收機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)后方可開始檢測。使用發(fā)射機(jī)給管道施加一個(gè)電流信號(hào)，要求電流信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度且河流兩側(cè)管道信號(hào)變化幅度較小，在整個(gè)河流穿越管道形成一個(gè)閉環(huán)電路，通過低頻電流提供持續(xù)不斷的電磁信號(hào)。與一般的探管儀不同，接收機(jī)僅測量原始電磁數(shù)據(jù)，由后期數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件完成埋深計(jì)算。數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置完全根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際檢測獲取，因此其埋深檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高。

2 檢測流程

檢測流程如圖 2所示。

2.1 前期準(zhǔn)備

（1）搜集目標(biāo)管道資料信息，確定管道準(zhǔn)確走向并做好地面標(biāo)識(shí)。

（2）架設(shè)發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)串聯(lián)在閉合回路中，閉合回路由管道和一條平行敷設(shè)的電纜組成，確認(rèn)電流信號(hào)。

（3）接收機(jī)校準(zhǔn)。選擇管頂埋深4 m左右的陸地管道穿越段進(jìn)行接收機(jī)校準(zhǔn)，以校準(zhǔn)點(diǎn)處50 cm高度上下移動(dòng)測得與管頂不同距離的接收機(jī)讀數(shù)，擬合電磁信號(hào)強(qiáng)度隨距離變化曲線，經(jīng)時(shí)間、空間修正，得出電磁信號(hào)與管道埋深的動(dòng)態(tài)計(jì)算模型，校準(zhǔn)接收機(jī)的檢測精度誤差不大于0.1 m。

（4）設(shè)置GPS控制點(diǎn)。選擇位置相對(duì)較高、地貌相對(duì)穩(wěn)定的位置作為GPS控制點(diǎn)，如圖 3所示，并做好標(biāo)記，記錄控制點(diǎn)信息，架設(shè)GPS基站，記錄基站信息，控制點(diǎn)數(shù)量為3處。

（5）檢測基準(zhǔn)線設(shè)定。使用探管儀和GPS移動(dòng)站測量河岸兩側(cè)管道出、入點(diǎn)的GPS信息，設(shè)定檢測基準(zhǔn)線。

（6）系統(tǒng)校準(zhǔn)。從檢測區(qū)域起點(diǎn)至終點(diǎn)，按一定間隔測量管道電流、埋深等，初步了解管道信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)變化、接收機(jī)增益變化等信息。

2.2 檢測布線

（1）在陸地按一定間隔設(shè)置檢測點(diǎn)，包括管道兩側(cè)30 m內(nèi)的建（構(gòu)）筑物、里程樁等。

（2）根據(jù)水面情況選擇合適的行船方式，采用GPS移動(dòng)站記錄測量點(diǎn)坐標(biāo)。

（3）在河岸兩側(cè)開挖管道完成閉合回路連接，連接電纜布置在管道下游200 m位置。

2.3 陸地檢測

根據(jù)前期布置的測量點(diǎn)，使用接收機(jī)和GPS移動(dòng)站進(jìn)行陸地檢測，記錄測量點(diǎn)編號(hào)、檢測數(shù)據(jù)及情況描述；陸地檢測間隔不超過10 m。

2.4 水上檢測

（1）在船上布置好GPS移動(dòng)站、聲納設(shè)備、接收機(jī)，依照前期布置的測量線路，使用接收機(jī)、聲納設(shè)備、 GPS移動(dòng)站在管道正上方同步測量數(shù)據(jù)并記錄。

（2）水上測量點(diǎn)間距不超過10 m，管道露出河床時(shí)應(yīng)加密測量，如圖 4所示。

2.5 數(shù)據(jù)分析

檢測完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理和分析，剔除其中的無效數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)，確認(rèn)有效檢測點(diǎn)的數(shù)量符合檢測要求。

2.6 數(shù)據(jù)補(bǔ)測

對(duì)無效數(shù)據(jù)或異常數(shù)據(jù)依需進(jìn)行現(xiàn)場補(bǔ)測，主要針對(duì)水上檢測。

2.7 現(xiàn)場恢復(fù)

完成后，對(duì)開挖點(diǎn)進(jìn)行回填、恢復(fù)，或?qū)�架設(shè)發(fā)射機(jī)損壞的防腐層進(jìn)行修復(fù)，回收跨江電纜線。

3 檢測案例

3.1 穿越管道概況

穿越管道位于大旱河 ， 設(shè)計(jì)壓力 5 . 5 M P a ，D508×8.7 mm螺旋縫埋弧焊鋼管，材質(zhì)L360 M，常溫型三層聚乙烯加強(qiáng)級(jí)外防腐，聚氨酯泡沫保溫層。穿越工程為大型、水平定向鉆施工，設(shè)計(jì)范圍 0－176.3～1+224.0 m，水平長度1 415.1 m，現(xiàn)場檢測實(shí)長916.738 m，河道主河槽內(nèi)管道最小設(shè)計(jì)埋深為18.26 m，管道水平段管頂高程﹣37.16 m。

3.2 管道敷設(shè)環(huán)境

管線穿越場地平坦開闊，地面標(biāo)高1.897～4.268 m，大堤最高處標(biāo)高為5.033 m，最低點(diǎn)標(biāo)高為﹣17.15 m，河床呈V型。檢測時(shí)水面寬度約為608.725 m，最大水深約17.26 m。西岸為自然岸坡，東岸為人工砌體岸坡和人工護(hù)堤。

3.3 檢測結(jié)果

（1）管道敷設(shè)深度為22～36 m，其中最淺處（21.98 m）距定向鉆出土點(diǎn)584.6 m。

（2）管道最小埋深為21.98 m（設(shè)計(jì)埋深為18.26 m），管道水平段管頂高程為﹣38.12 m（設(shè)計(jì)水平段管道高程為﹣37.16 m），出入土點(diǎn)水平長度為917.043 m（設(shè)計(jì)長度908.2 m）。

判定大旱河管道穿越段埋深滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，如圖 5所示。

4 結(jié)論

（1） ONE-PASS技術(shù)結(jié)合RTK系統(tǒng)能夠很好地解決埋深檢測精度難題，是大型河流穿越管道檢測的首選[8]。

（2）檢測中閉合回路長度較短，約等于2～3倍待檢管道長度，加之輸出、時(shí)間、空間、河流水位高程等修正進(jìn)一步提高了檢測精度。

（3）河流地床變化（管道覆土層可能減�。�、大型挖沙、船只拋錨等因素影響管道運(yùn)行，潛在風(fēng)險(xiǎn)較高，建議定期檢測[9]穿越管道。

（4）水面檢測時(shí)，檢測人員只能根據(jù)接收機(jī)讀數(shù)判斷信號(hào)峰值，船只速度、水流等因素會(huì)影響檢測精度。

（5）現(xiàn)場附近的變電站、管道陰極保護(hù)電流、回路電纜等外界電流對(duì)ONE-PASS檢測靈敏度影響較大，識(shí)別并采集有效信號(hào)是今后研究方向之一。

（6） ONE-PASS技術(shù)不能有效評(píng)價(jià)穿越段管道防腐層狀況等級(jí)，可以結(jié)合外防腐層檢測系統(tǒng)加以改進(jìn)。

 

參考文獻(xiàn)：

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[3] 李寶華，李保健，陳小犇，等.長輸管道河流穿越方法及其環(huán)境影響[J].管道技術(shù)與設(shè)備， 2014(2)： 32-34.

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[5] 曾輝，強(qiáng)毅，王自林，等.ONE-PASS水下管道檢測系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用及分析[J.管道技術(shù)與設(shè)備，2018(06)： 19-21 .

[6] 何沫，吳冠霖，秦林，等. ONE-PASS技術(shù)在河流穿越管段檢測的現(xiàn)場運(yùn)用研究[C].2016年天然氣學(xué)術(shù)年會(huì)， 2016.

[7] 王維斌，羅旭.基于電磁法原理的水下管道檢測技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2014， 33(11)： 1193-1197.

[8] 周小莉，梁文旭，李建，等.基于PGS-RTK技術(shù)的穿越河流外檢測方法[J].地理空間信息， 2016，14(3)： 99-101.

[9] 方華燦. 油氣長輸管線的安全可靠性分析[M]. 北京：石油工業(yè)出版社， 2002.

 

作者簡介：趙飛，1992年生，本科，助理工程師，畢業(yè)于西南石油大學(xué)，主要從事壓力管道定期檢驗(yàn)、合于使用評(píng)價(jià)、管道完整性管理 研 究 與 應(yīng) 用 工 作 。 聯(lián) 系 方 式 ：18728499960， 294778388@qq.com。