PE管道示踪线安装设计与检测评估

袁厚明

(湖北襄阳震柏地下管线检测有限公司，湖北襄阳441000)

一、管道材料的发展趋势与PE管道的特点

聚乙烯材质制成的管道简称PE管道，与金属管道相比，小口径PE管道可以卷成盘状运输，接头少，由于其施工方便、工程造价比用钢管低(DN300以下)、基本不存在腐蚀泄漏问题、对输送物质污染小等优点，近年来在城市埋地管网建议中被广泛应用。

PE管道虽然有很多优点，但强度低，不耐光，易老化，难以探测位置、走向与深度是其最大的弱点。在以往市政建设施工中，由于管道的确切位置不十分清楚，被施工机械挖断、挖漏的现象很常见，由此造成的燃气泄漏爆炸事故也时有发生，因此探测标定地下PE管道的位置工作十分必要。

由于PE管材所具有的独特技术性能和其他管材无法比拟的安装方式，该种材料被全国燃气行业广泛应用于城市燃气领域中，成为替代城市燃气埋地钢管、铸铁管道的最理想材料，特别是输送燃气和自来水管道应用最多。但另一方面，由于PE管材的特殊性，PE燃气管道在安装、运行管理、探测定位上同样存在特殊性。PE管道为惰性材质制成，不导电、不导磁，埋入地下之后，目前还没有较好的方法直接在地面探测到PE管道在地下的空间位置。

为了解决PE管道埋地后能够在地面探测到位置和埋深的问题，人们已经想出了多种方法，相比之下，导线示踪线技术是最经济、效果最好的方法。所谓导线示踪线技术就是在铺设施工PE管道时与PE管道一起埋入一条铜导线(简称示踪线)，为今后探测PE管道位置与深度所用，示踪线法是目前国内外普遍采用的探测方法。示踪线在埋地管道施工中，为了使示踪线在以后能够很好地起到示踪作用，它的施工方法和探测方法选择十分重要。

目前寻找埋地管道位置，采用的主要技术手段是利用直接发射电流信号的探测仪为主的电磁类探测设备，但该方法要求管道必须具有良好的导电性与接地回路，使电流信号能沿管道传输，探测仪可通过接收到的电磁信号确定管道的位置。这种方法对于钢管效果很好，而对PE管道则完全无效。为此在铺设PE管时，要求采用随管道敷设示踪线的方法来解决这一问题。

二、PE管道示踪线安装中存在问题分析

1)在燃气PE管道运行交接中，对示踪线的符合性检查有5项:①信号接人点有否，并安装正确。②检测信号能加载到示踪线上，中间故障太多，泄漏严重，中间没有检测井。③安装了示踪线，始端、末端剪断悬空，与大地不接触，中间阀井内示踪线未作固定处理。④示踪线线径太小，不能满足检测信号传输要求，容易被施工挖断或自然应力破坏。⑤PE管道地表标志凭安装记忆印象埋设，密度不足，偏离较大。

2)探测信号不能保证连续畅通，主要原因有5个:①示踪线中的导线没有连接，造成断路。②示踪线没做绝缘和防水处理，造成信号短路。③金属导线导电面积不够，造成信号传输电阻大，信号衰减大。④示踪线本身不合格，导线发生断裂不连续。⑤示踪线首端末端都未作连接固定与接地处理，被剪断或者掩埋，找不到头子。

3)无露出的探测信号源。PE管道示踪线没有信号的接点设计或没有按照接点设计安装，许多单位在示踪线安装中将示踪线接头直接埋人地表下或将示踪线接头直接缠于管道或设备上，在很短的时间内，示踪线接头就将无从找寻，从而造成整条示踪线失去作用。

4)面积太小，强度不够。金属导线截面积选择不正确，选择示踪线前首先要确定使用什么探测仪，不同的探测仪有不同的探测原理和方法，需要选用具有针对性的示踪线。金属导线截面积的选择需要根据探测仪信号发生器的信号强度，设计管道所需探测距离来选择金属导线类型和导线的截面积。一般情况下2.5 mm2的铜芯线一次性可探测距离可以达到500～1000 m。直接法会更远，施工中也很少出现拉断的现象。

5)以警示带代替示踪线。以警示带代替示踪线，又未按标准要求敷设。

三、PE管道示踪线材料选择与安装要求

1.示踪线材料规格要求

示踪线材料选择方面从探测理论上分析示踪线只要能够导电即可，但实际工程中选择示踪线时要考虑到需要有一定的抗拉强度，因为强度低时在管道回填土或地面有下沉过程中往往容易被拉断而失去示踪作用。笔者通过几年来的工程实践发现截面面积为1.5～2.5mm的多股铜芯塑料绝缘层导线比较好(单芯线也可以)，探测信号比较强、施工方便，工程中也比较少出现扯断现象。

2.电性连通要求

通过电流强度能够达到300 mA就能满足探测需要，但实践经验证明，截面面积太细太小的示踪线因易拉断不易选用;有些带有警示标志的塑料薄膜示踪带也不能使用。

3.接地回路要求

探测PE管道示踪线一般都是通过直接连接方法将信号源通过发射线加载到示踪线上，接地线接大地，构成单线—大地回路。如果示踪线末端没有作接地处理，加载检测信号时，示踪线上就没有电流，没有电流也就没有磁场，没有磁场也无法探测到示踪线。

4.施工防腐要求

(1)电连通要求

为了使探测示踪线信号强和分布均匀，施工时示踪线末端应尽量减小接地电阻，埋地端头采取比较良好的接地措施，特别是较短的分支末端一定要接地良好，否则分支上信号将非常弱而探测不到。

(2)抗拉强度与耐腐蚀要求

示踪线连接点一定要连接牢固，并用绝缘胶布包好，以免渗水后时间长造成腐蚀断线，使今后探测信号中断。为了防止腐蚀断线，建议示踪线选用耐腐蚀的铜导线。

(3)埋设位置要求

示踪线埋设时应紧贴PE管道上方呈直线状，并位于管道的正上面为好，同时用胶带固定。计算管道深度时是以示踪线在管道外顶位置，加管道半径就是管道的中心埋深。不要螺旋缠绕在PF管道上埋设，使今后探测管道位置不准确。

(4)阀门井处示踪线安装与保护要求

在阀门井处示踪线应该预留出一定长度的留头(至少要1 m以上)，以备今后探测施加信号所用。留头示踪线处剥去外皮在阀门井壁的固定螺丝上绕一圈用燕尾螺母固定在井壁上，再引入管道。

(5)非开挖定向穿越示踪线的安装要求

PE管道在非开挖工程施工中，管道外面的示踪线在拖管过程中容易被扯断，可以采取增加示踪线的强度的方法，还可以在焊接PE管道时在管道内部另穿一条示踪线的方法。但内部的示踪线应根据管道具体情况，采用合理的方法引出与管道外面示踪线连接。可以在拖管的两端头管壁各钻一小孔，将示踪线一端穿进，另一端穿出，小孔内挤入耐水密封胶、用两根青铅丝、生料带、在中间用不锈钢白攻螺丝旋进进行紧固密封。

(6)长输管道示踪线的安装要求

埋地管道长度超过1 km时，若中间没有阀门井等设施供接检测信号所用，建议每500 m设一个测试桩，并预留示踪线留头供检测时用。管道的钢塑转换接头处示踪线可以焊接在法兰上，焊接点处做好防腐处理，防止时间久后腐蚀断线。当有多个工程在同一路段位置施工，示踪线施工先于其他工程施工时，长距离示踪线每隔200～300 m，应将示踪线的铜线外皮剥去与另外一根铜线电性相连引至地表，做成小型检测井。

(7)庭院小区管网示踪线的安装要求

对于距离较短的庭院管网示踪线，所有立管的根部都应该安装示踪线。立管根部的示踪线应作接地处理，建议将示踪线端头的铜线外皮剥去10 cm插入地下与大地接触，以便构成检测回路，检测时发射的信号才能与大地构成回路，方可以探测到管道末端路。

(8)预留端头PE管道示踪线的安装要求

端头上的示踪线要与主示踪线电性相连，端头末端要剥去10 cm，使铜芯裸露与大地接触，检测时，该处就可以形成球形电位场，用接触跨步电压的方法就很容易探测到PE管道预留端头。

总之.示踪线的端头处理既简单又是重要的一环，关键是现场的把握。示踪线端头最好有固定接线柱，便于连接测试信号，如直接引出地面须注意引出30 cm长度，并弯回地面，弯曲处用绝缘胶带包裹在立管根部，端头剥去绝缘层，插入泥土中10 cm，探测时发射的电流信号就可以形成示踪线与大地的回路。

四、示踪线的质量检测

1.信号源发射方法的选择

探测地下管线的示踪线信号源有直接法、夹钳法、感应法等，如图1所示。因为示踪线比较小，感应法信号就比较弱，首先选择直接法施加信号，这样信号就比较强，还能够压制其他管线的干扰信号。

图1 探测地下管线信号源发射方法示意图

2.PE管道示踪线的探测

(1)PE管道示踪线的位置探测

管线的定位分为峰值法和零值法。峰值法是通过测量磁场水平分量，在目标管线正上方呈现极大值如图2所示。零值法是通过测量磁场的垂直分量，在目标管线正上方呈现极小值产，如图3所示。

图2 峰值法探测示踪线位置示意图

图3 单线圈零值法探测示踪线示意图

(2)PE管道示踪线的走向探测

PE管道示踪线走向的探测有如下几种方法:

1)两点一线法:发射机接线点与管线信号定位点的连线即为管线的走向。

2)探头转向法:探测人员以管道位置为中心，将探头角度转到与探杆平行一致，然后以此点作平面环形探查，探头转到音响示值最小的角度就是管道走向。

3)一步一扫法:此法采用最小法探测，每探到一处最小点，向前进一步，站于其上，再探出一最小点，再向前进一步，站于其上，如此循环多次，最后将一个个最小点连线就是管线的走向，因此也称多点连线法。此法对管道拐弯处适用。

(3)PE管道示踪线深度的探测

管道深度的探测采用45°测深法。采用45°测深法时先用最小法探测处管道位置A点，在管位上方作一记号A，再将探头转到45°角的方位，与管道走向垂直方向平面移动，当移到最小信号值时，再作一记号B，管道中心为O，这样△ABO为一等腰直角三角形，因此AB=AO，即为管道的埋土深度。如图4所示。

五、示踪线的地表标志

1.标志方法的选择

标志物材料有许多种，包括管状的金属检测桩，水泥预制方桩，PVC材料工厂预制的圆柱体、长方体的标志桩，贴地不锈钢金属标志牌，水泥、铸铁材料的地标，以及贴在墙上、柱子上的不干胶薄膜标记和自动喷漆作标记。具体选择方法如下:

图4 单探头45°测深法示意图

1)水泥沥青路面铺设地砖的地表:该种情况可以用浇铸的水泥、铸铁、玻璃钢等结实耐压材料与道路修建的同一时间铺设在地表管道中心线投影的正上方。已经铺好的地表可用不锈钢金属牌，上面印有拐点、三通、箭头方向等特殊标记，再用膨胀螺丝固定在管道上方投影的地表。箭头方向表示管内介质流动方向。铺有地砖的人行道上预埋铸铁标志和混凝土方砖标志，埋入后应与路面平齐，以免行人走路时绊倒。

2)绿化带、农田及荒草地段:预制钢筋混凝土水泥方桩，标志桩埋入的深度应使回填后不遮挡字体，其高度以标志段的常规作物高度而定，一般在标志桩规定间距的范围内，从一处标志桩能够观察到另一处标志桩为准。混凝土标记和钢筋混凝土标志桩埋入后，应采用红漆将字体描红。

3)鱼池、水塘、大型河流、湖泊等比较宽阔的水面地段:水面中间一般不设置标志桩，只在岸边设置，因此适宜用比较实用的铁桩，高度在2.0 m左右，暴露在地表的高度也应该在1.5 m以上，这样在水面的对岸就可以看到。

4)经过树林地段:在树林中可以参照农耕地的方法，对灌木丛林可以加密设桩。

5)铁路、公路、人行道地段:在铁路、公路的两边设立标志桩，比较小的公路可以只在一边设桩，比较宽的高速公路除两边设置标志桩以外，还可在中间隔离带边上的沥青路面上打金属地标牌或者喷漆记号。

6)穿越围墙、建构筑物地段:可以在墙壁、建构筑物的竖直位置喷漆记号标记管位。

六、示踪线的安装质量检测评价

利用地下管道防腐层探测检漏仪或PCM仪器可以检测示踪线的安装质量，通过电流流过埋地示踪导线时会产生与所施加电流强度成正比的磁场，通过在地面上分析磁场的分量即可测定原始电流，其电流强度从发射机开始随距离的增加而减少，衰减率与导线的材质，截面积有关，电流读数不随导线埋深变化。遇到导线故障时，电流下降，可判断导线故障是由短路，断路还是绝缘不良造成。图5为电流与磁场衰减状况和故障图形关系示意图。

图5 电流磁场衰耗曲线与示踪线安装质量比较图

综上所述，用电磁法探测PE管道示踪线的位置、走向与深度，用磁场衰耗、电流测绘理论评价示踪线的状况，是建立在各单位利用原有的探测仪器的基础上的扩展应用，在不增加设备的基础上，适当调整和细化示踪线的安装方式，而且这种调整和细化并不一定需要大幅度提高工程费用。由于燃气泄漏以后没有太大的横向扩散，只是呈漏斗状扩散，特殊地表需要在地表钻孔探漏，以示踪线代表的PE管道位置可确定钻孔位置，根据已安装示踪线，对以后的燃气运行管理非常方便。

［1］袁厚明.地下管道检测技术［M］.2版.北京:中国石化出版社，2012.

［2］袁厚明.地下管道电磁无损检测与隐患故障诊断［M］.北京:中国石化出版社，2013.

［3］王春起.埋地 PE管道示踪线施工和探测问题探讨［J］.地下管线管理，2005(12):22-25.