地下管线惯性定位地动仪工作原理理是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-28 05:14 标签： 位移监测仪

水平定向钻敷设燃气PE管道精准定位方式研究

泰安泰山港华燃气有限公司，山东省泰安市，271000

摘要:燃气PE管道因本身具有不导电、不导磁的特性，并且通过水平定向钻方式敷设的PE管道埋深较深且不能见管测量导致定向钻敷设燃气PE管道精准定位非常困难。本文通过对金属示踪线定位法、定向钻导向仪定位法及陀螺仪定位法三种不同的精准定位方式进行研究、试验，分析出不同定位方式的优缺点，供燃气公司综合考虑，选择适合自己公司的定位方式。

关键词:水平定向钻;燃气PE管道;精准定位

1燃气PE管定向钻穿越施工定位的重要性及难点

水平定向钻穿越施工是在不开挖地表面的条件下，通过定向钻进技术和传统的管线施工方法相结合的施工技术，水平定向钻穿越施工不会阻碍交通;破坏绿地、植被和周边建筑物;具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点。近年来，在世界各国及各行各业广泛使用，成为非开挖施工技术中非常重要的一种方式。

利用水平定向钻施工方式敷设PE管道在燃气施工行业应用越来越多。虽然这种施工方式带来了施工的便利性，但是因为PE管道(聚乙烯管)具有不导电，不导磁的特点，至今没有有效的办法可以实现在地面上直接测试地下PE管道的位置，尤其是在水平定向钻穿越后PE管道深度较深给管线的定位带来非常大的困难。

2PE燃气管道探测失败的原因

依据笔者多年从事水平定向钻进敷设PE燃气管道的设计、施工经验，并查阅国内外相关文献，分析该技术中引起管道定位探测失败的原因主要有以下6个方面。1示踪线的截面积过小，不仅在施工中容易拉断，而且施加电流后形成的电磁信号不强，不利于探测。2实践经验证明，常规示踪线法对于埋深0.5~2.5m的示踪线探测精度尚可，但是水平定向钻敷设的PE管道埋深较深，有时达7m以上，这时因示踪线上方金属管道对其产生屏蔽作用等原因，会造成探测无法正常进行，或者由于周边管线(尤其是电力电缆)、介质等影响造成探测误差大，无法满足探测精度要求。3在定向钻穿越过程中，示踪线或其接头处因绑扎不到位而常被拉断，致使后期无法探测定位。或是随管埋设示踪线时未能保持直线敷设，甚至采用螺旋状缠绕方式等，造成难以根据示踪线精确定位PE管道。4示踪线接头处没有做好绝缘和防腐，造成示踪线漏电，接头处金属线直接裸露在外也容易和腐蚀，致使示踪线不连续或连接不好，造成实地探测时无信号。5金属示踪线的施加信号电流端接地良好，但末端未能采取良好的接地措施，导致金属示踪线末端与土壤间的电阻较大。当发射机向金属示踪线施加探测信号电流时，绝大部分信号电流未能流经金属示踪线，而是直接流向了大地，造成探测距离短甚至末端无法探测的结果。6即使金属示踪线完整，有时也会发生示踪线预留的裸露端点被掩埋，无法施加信号，而被迫采用感应法进行探测。此时探测数据比采用通电法测得的数据更易受到附近其他金属管线的影响，导致无法得到精确的结果。

3水平定向钻敷设燃气PE管道常用定位方法

水平定向钻敷设燃气PE管道常用的定位方法有三种，一是金属示踪线固定于燃气PE管道上，通过示踪线探测仪对金属示踪线进行定位，二是通过定向钻导向仪进行定位，三是通过陀螺定位仪进行定位。

3.1金属示踪线定位法

金属示踪线定位法是将金属示踪线固定在PE管道上，随PE管道一起定向钻穿越，敷设时应使用金属示踪线专用接头并使接头保持良好的导电性。水平定向钻穿越完成后，将两头金属示踪线留出地面，定位时，给金属示踪线加上一定强度的交变电流信号，通过金属探测仪探测磁场中心位置来确定PE管道位置的一种方式。

使用金属示踪线定位PE管道是目前常用的一种传统定位方式，这种定位方式施工比较方便，价格低廉，但是该种定位方式会受多种因素影响，可能导致探测不到数据的情况。该种定位方式因为受各种因素影响，对金属示踪线材料、施工及周边环境要求较高，导致探测精度低。金属示踪线探测到的管道位置还需与定位系统进行结合，将探测到的数据使用西安80或大地2000坐标系进行绝对坐标的标注，尚可完成完整的竣工图纸及竣工数据的收集。

3.2定向钻导向仪定位

定向钻导向仪定位常用的方法就是对定向钻钻进过程中钻头的传感发射探头的位置利用地面手持定位仪进行跟踪定位的一种方式。这种方式记录的是钻头的轨迹，定向钻导向仪定位一般是将这个轨迹认定为PE管敷设的轨迹。传统定位钻轨迹定位方式定位的是钻头导向的轨迹，钻头钻进完成后会根据PE管道的管径进行多次扩孔，扩孔完成后会进行PE管的拖管，拖管的过程因为牵引力的存在，会使PE管道在一定程度上发生偏移，导致定向钻

钻头轨迹与PE管敷设轨迹并不完全相同，为了获得燃气PE管道更精准的数据，作者通过多年的工程施工及定向钻定位经验，将该定位方式进行了优化。具体的定位方法如下:定向钻拖管完成后，使用穿线器将钻头中的地下传感发射探头穿进拖管完成后的PE管内，通过地上手持定位仪进行跟踪定位，通过这种方式取得的数据为敷设在地下的PE管道的实际位置数据(基本可认为管底数据)，对该数据进行修正(根据不同的管径换算成管中心数据)，避免了传统钻头导向轨迹定位方式中拖管偏移引起的误差。

管线陀螺仪定位技术由硬件和软件两部分组成，硬件部分由测量主机和牵引钢绳两部分组成，测量主机由支架和陀螺仪构成。待管道定向钻穿越施工完成后，将测量主机放入被测管道内部，经牵引钢绳拖动并在管道内通行个来回，测量主机将自动记录被测管道各点的三维空间坐标。测量主机在管道里面被牵引钢绳拉动过程中，惯性陀螺仪随着测量主机在管道中移动，由于测量主机移动到不同的位置时，惯性陀螺仪沿旋转轴的垂直方向有力矩作用，导致旋转轴方向发生改变，而测量主机自带的多组传感器实时读取惯性陀螺仪旋转轴所指示的方向，这样就能使测量主机在管道内移动的过程中，记录管道每个连续点的前后空间位置变化关系，通过输入管道两端的坐标(西安80或大地2000坐标系)，就能得到整个管道的三维坐标。陀螺定位仪定位数据直接为绝对坐标，无须与GPS结合使用。

陀螺定位仪定位精确高(精度可达千分之2.5)且不受地形影响，不受深度限制，不受电磁干扰，不受管道材质影响，是传统管线定位的一个强有力的补充，也是未来地下管线定位的发展方向。目前，进口陀螺定位仪的市场售价在200万人民币左右，仪器价格昂贵，市场每米定位单价约为100元，基本与DE110PE管道定向钻穿越每米单价持平，这个价格对于一些中小型的城镇燃气公司还是难以接受。这种定位方式是一种新型的技术，目前也是在推广的过程中，覆盖面不足，定向钻施工单位配置陀螺定位仪的较少，单独聘请陀螺定位仪测量单位进行定位，可能涉及到交叉施工及工程进度的影响。

虽然水平定向钻敷设PE管道能给城镇燃气工程施工带来便利，但是如果无法做好管道定位工作，会因为找不到埋地PE燃气管道的准确位置而耽误抢修，影响燃气管网的安全运行。无法准确定位PE燃气管道对城市地下管道的规划管理、建设施工及地下空间的合理利用亦会产生不利，不少地下管线受损事故的主要原因均是非开挖管道竣工资料不准确或探测结果误差大。水平定向钻敷设PE管道若无法得到精确探测，该技术的推广和应用将会受到一定阻碍，因此水平定向钻敷设PE管道的探测方法研究具有重要的工程应用价值与现实意义。为此，笔者呼吁国家有关部门应及时规范水平定向钻敷设PE管道的定位要求，可以为城镇燃气管道的安全运行提供良好保障，也将促进我国城镇燃气事业的健康快速发展。

[3]曹震峰.燃气PE管道示踪线方法及其探测技术[J].勘察科学技术，-64.

12月27-28日，由中国城市规划协会地下管线专业委员会指导，中国煤炭地质总局干部学校主办，新地能源工程技术有限公司穿越分公司、中泽国际会展（北京）有限公司承办，广州市城市规划勘测设计研究院，广州大铁锐威科技有限公司，西安管畅环保科技有限公司，北京零偏科技有限责任公司，金迪企业集团，广州长地空间信息技术有限公司，河北省计量监督检测研究院廊坊分院协办的第一期地下管线三维轨迹惯性定位测量与管线探测、检测线上培训班于线上顺利举办，参加培训人数300+。

一管一乾坤，一线一天地
其作始也简，其将毕也巨
看不见的风景，有我有你
培训在会歌的曲调中培训拉开帷幕.....


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两天的培训涉及了标准解读、技术介绍与应用、案例分享等多个方面，相信学员们对三维轨迹惯性陀螺仪的相关知识有了更加深刻的理解，老师们对本次培训高度重视，学员们认真听讲，积极提问，本次的培训赢得了老师和学员们的一致好评，学员们也都交上了满意的答卷；相信大家对地下管线三维轨迹惯性定位测量与管线探测、检测方面的知识还意犹未尽，后续组委会会继续召开第二期，大家敬请期待......

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