提高地下管线探测测深精度.docx
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提高地下管线探测测深精度.docx
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提高地下管线探测测深精度
提高地下管线探测测深精度
前言
随着人们对地下管线在经济建设、日常生活中重要性的认识不断提高,地下管线探测也得到了普及,逐步成为城市规划、企业管理、工程建设的重要内容,市场上也涌现出许多不同厂家、不同型号的地下管线探测仪器。
但对地下管线探测工程而言,工程的主要目的是为了实现探测结果与管线的平面实际位置和实际埋深吻合,为城市规划、管理提供科学、准确的依据,只有探测结果与真值接近,达到精度要求,才能保证工程质量。
一、小组概况
我们管网QC小组成立于2003年5月,是一个由技术人员和现场施工人员组成的现场型小组,我们小组的活动宗旨是“通过QC活动,提高施工质量”。
小组情况见表1。
表1小组概况表
小组名称
管网QC小组
成立时间
2003.5
课题名称
延长管线仪发射机电池供电时间
注册编号
GS06-070
课题类型
现场型
活动时间
2006.3至2006.11
小组人数(≤10人)
10人
活动次数
18次
获奖情况
2004年,管网小组活动成果《提高供水管网输水水质》,荣获中油集团总公司“优秀质量成果一等奖”,并获得“国家优秀质量成果奖”。
管网QC小组获得由中国质量协会颁发的“全国质量信得过班组”称号。
2005年,管网小组活动成果《新型带压堵漏卡具的研制》,再次荣获“黑龙江省优秀QC质量成果一等奖”,并获得“国家优秀质量成果奖”。
管网QC小组获得由中国质量协会石油分会颁发的“优秀质量管理小组”、“质量信得过班组”称号。
2006年,管网小组活动成果《延长管线仪发射机电池供电时间》,再次荣获“中石油QC质量成果一等奖”。
制表人:
米嘉臣制表时间:
2010.3.5
二、小组成员情况
管网QC小组共有10人组成,平均年龄34岁。
小组成员普遍具有较强的动手能力和丰富的QC小组活动经验,通过QC质量活动研制的发明创造成果已经在供水管网抢修作业中推广应用,取得了较好的经济效益和社会效益。
小组成员情况见表2。
表2小组成员情况表
序号
姓名
年龄
文化程度
职务、职称
组内分工
备注
1
孙忠芳
36
大学
主任工程师
组长
2
尚教庆
34
大学
工程师
技术支持
3
侯广玉
38
大学
高级工程师
数据统计
4
米嘉臣
29
大专
现场试验
5
赵岩
30
大专
现场试验
6
李国强
30
大学
技术员
方案设计
7
赵佳雷
35
大学
技术员
数据分析
8
吴琼
25
大学
技术员
数据分析
9
10
制表人:
侯广玉制表时间:
2010.10
三、选题理由
1.我们对历年来的管线探测工程最后的复探检查及开挖验证的数据作了统计,平面定位满足精度指标的比例达到96%,而探测满足精度指标的比例为85%。
从上可以看出管线探测中平面定位精度很好,而测深误差相对较大。
而管线的埋设深度是设计施工中极为重要的,如果在前期勘察过程中出现大的偏差会直接影响后期的施工设计。
2.用现有仪器直读法得到的埋深数据不可靠,主要表现在不同仪器采用同一方法,同一仪器采用不同方法得到的埋深数据都有很大差异。
需±要现场作业人员根据自己的作业经验作出合理甄别判断。
3.在用同一方法探测不同管径、不同材质、不同类型的管线时,探测结果也不尽相同。
四、现状调查
在以往地下管线探测工程中,通过管线开挖验证,平面位置定位能够满足规范要求,而测深一般都偏差较大。
表3是在2009年度在地下管线探测中工地选取的几个点的自检开挖精度表,该管线的探测数据为通过仪器直读法得到。
表3探测数据统计表
点号
管径
(cm)
平面误差
(cm)
实际埋深
(cm)
探测埋深
(cm)
埋深较差
(cm)
平面误差允许
(cm)
埋深误差允许
(cm)
S1245
200
0.06
124
144
—20
12.4
±18.6
S1346
400
0.04
212
183
29
21.2
±31.8
D547
直埋电缆
0.10
186
267
—81
18.6
±27.9
S1267
300
0.09
145
135
10
14.5
±21.7
S8
400
0.08
155
178
—23
15.5
±23.2
D89
直埋电缆
0.03
89
80
9
8.9
±13.3
S378
800
0.08
189
157
32
18.9
±28.3
制表人:
米嘉臣制表时间:
2010.5
从表3中可以看出,平面位置的测定能满足规范要求,而通过直读法测深则误差极大。
埋深超限达到了43%,没超限的也接近允许极限。
2009年探测项目中探深满足精度指标的特征点的比例为82%
五、目标设定
通过现状调查可以发现,我们探深精度满足精度指标的特征点的比例为82%,远低于行业规范中提出的“满足精度指标的特征点的比例为90%”要求,因此,本次小组活动的目标设定为达到行业规范中规定的要求,见图1。
图1小组活动目标
满足精度指标90%
满足精度指标82%
目标值
现状值
制图人:
侯广玉制表时间:
2010.3
六、原因分析
通过对历年管线探测工程的总结,从人员、仪器、作业方法、环境、地下管线、资料收集等几个方面,对影响管线探测测深精度的末端因素进行了分析论证,见图2。
图2影响测深精度因素分析表
制图人:
侯广玉制图时间:
2010.05
七、要因确认
针对以上因素,在影响管线探测测深精度的22项末端因素为,确定其中5项为影响质量的主要因素。
主要因素确认见表4。
表4要因确认表
序号
末端因素
因素论证
是否要因
1
作业人员责任心不强
没有责任意识容易出错
否
2
作业人员配合不当
要求作业人员勤沟通
否
3
质量意识淡薄、图省时间
管线探测要求作业人员有好的责任心,高度的质量意识,可以通过质量培训解决。
否
4
技术交底不到位
人员岗位变动或新增人员对操作流程、工序不清楚。
可以通过制定严格的作业细则解决。
否
5
新增人员业务水平不够
新员工应对各种复杂情况缺乏经验,要求操作人员加强自身修养。
是
6
操作人员报数不清楚
需要记录的数据量极为庞大,加强操作人员和记录人员的比对,减少出错。
否
7
记录人员没听清数据
否
8
记录人员笔误
否
9
仪器型号不匹配
不同的管线探测仪器针对的不同管线的探测精度不一致,可以通过采用合适的仪器解决。
否
10
仪器精度达不到标称精度
标称精度是在理想的状况下得到的理想数据,现场条件千变万化。
不能轻易相信仪器的测深直读数据。
是
11
仪器局部功能损坏
导致探测方法减少。
采取其他仪器探测。
否
12
仪器运输不当
在运输过程中造成仪器损坏。
在运输过程中仪器一定要装箱,特别不能将仪器散装放置在车槽内运输。
否
13
探测方法选择不当
定深方法的选择直接影响定深的精度,对于不同管线在不同的环境下,要确定不同的测深方法,一般要采取多种方法比对定深,必要时采用开挖验证。
是
14
探测方法单一
对于复杂地区管线要采取多种方法测深对照,必要时开挖验证。
否
15
测深位置选择不当
发射机和接收机的距离过远或过近,或者在三通、拐点位置测深,都会影响测深精度。
是
16
地表有障碍物
无法到达目标位子定位定深
否
17
无线电波干扰严重
广播频率会干扰管线探测仪的工作。
否
18
管线周围介质不均匀
影响管线仪的定位定深精度,造成判断失误
否
19
管线太复杂,多根管线并行
当管线复杂时,非目标管线感应的电磁效应会影响目标管线的探测精度。
多根管线并行,周围管线对目标管线产生二次交变磁场影响。
是
20
管线介质为易燃易爆体
不能采取直连法探测。
否
21
管线埋深过深
管线埋深过深,仪器测量困难
否
22
管线的导电率太差
由于管材导电率差,感应信号衰减快。
否
制表人:
赵岩制表时间:
2010.05
从表4可以看出,可以确定为要因的是以下几条:
1.新增人员业务水平不够;
2.仪器精度达不到标称精度;
3.探测方法选择不当;
4.管线太复杂,多根管线并行;
5.测深位置选择不当。
八、制定对策
表5对策表
序号
要因
目标
措施
地点
负责人
完成
日期
1
新增人员业务水平不够
技能水平达到专业探测水平
专业培训,统一规范作业方法
培训中心
赵岩
米嘉臣
2010.7
2
仪器精度达不到标称精度
重新标定仪器精度
结合测区的实际状况测量出仪器的测深参数
探测现场
尚教庆
孙忠芳
2010.8
3
探测方法选择不当
确定测深参数
通过现场实测确定测深方法
探测现场
侯广玉
赵佳雷
2010.9
4
管线太复杂,多根管线并行
确定多根管线并行测深方法
通过现场实测确定多根管线并行测深方法
探测现场
赵岩
米嘉臣
2010.9
5
测深位置选择不当
确定测深位置选择
通过现场实测比较测深位置选择对精度影响
探测现场
赵岩
米嘉臣
2010.9
制图人:
尚教庆制图时间:
2010.06
九、对策实施
针对以上5个影响探测定深的末端因素,小组成员制定了相应的对策措施。
1.人员培训
针对探测从业人员素质参差不齐的现状,管网分公司加大培训力度,严格作业程序,撰写了作业细则,统一规范作业方法。
同时要求作业人员提高责任心,不能因为工期紧张而放松质量意识。
采取导师带徒的模式,对每个新来的员工,指定一个业务熟练的导师,采取一帮一的方法。
并要求作业人员在工作中做到勤总结,在每个工程中写出自己的心得体会,并作相互交流。
2.开工前对仪器进行精度检测
目前我公司使用的管线探测仪器有美国SUBSITE65/750/950、日本富士PL—960/1000、英国雷迪RD4000等几种型号。
这些仪器都采用电磁感应的工作原理,但在工作频率、接收天线、测深模式等诸多方面各不相同,各有优缺点,它们有的在电力电缆、通信电缆探测方面表现突出,有的在铸铁管、大口径管道探测方面有独到之处,但都存在这样一个问题,即同一仪器在用不同方法探测同一管线时,探测结果各不相同;在用同一方法探测不同管径、不同材质、不同类型的管线时,探测结果也不尽相同。
有的与实际相吻合,有的与实际相差很大,不同仪器之间更是如此,而在实际工程中,大多是综合管线探测,作业人员往往根据不同的探测目标选择相应性能优越的管线探测仪器,以求解决实际问题,提高工作效率。
为保证工程质量,首先就必须保证各种类型的管线探测仪器的实际探测精度的一致性及可靠性,保证探测精度满足技术规范要求,而如何保证呢?
针对这个问题,结合我们在实际工程中的大量检测数据进行具体分析,寻求进一步提高测深精度的方法,以保证测深质量。
目前在用的几种管线探测仪器的标称精度完全能满足技术规程及大部分业主对工程探测精度的实际要求,如日本富士PL—960型号的管线探测仪的标称精度为(定位精度:
1.2m≤±2cm;2m≤±5cm;5m≤±25cm。
测深精度:
1.2m≤±5%;2m≤±5%;5m≤±10%)。
但在实际工作中,探测结果往往超出仪器的标称精度,这是因为这些仪器的标称精度是在理想探测条件下(如单一管线、无干扰、周围介质均匀一致等)所取得的,事实上这种理想条件在实际工程中大多不存在的,因此我们不能盲目相信仪器说明书中所标示的所谓的标称精度。
在工地开工前,一定要结合测区的实际状况测量出仪器的测深参数,不能直接用直读法测深的数据。
一定要用多种方法测深比较。
3.管线探测方法的确定
对于管线探测方法的确定,我们首先确定定深方法,在确定方法后再确定测深参数。
1管线定深方法的确定
在三厂地下管线探测工程现场,我们在工程开始前选取了三条不同埋深的单一水管分别用三种不同管线探测仪使用直读法和“70%”法(FUJIPL—960仪器采用“36%”法)探测,探测数据统计表见表5、表6。
表5直读法探测数据统计表
仪器类型
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
SUBSITE65
1.07
0.89
+18
1.55
1.74
—19
2.45
2.94
—49
PL—960
1.07
0.87
+20
1.55
1.75
—20
2.45
2.98
—53
RD400
1.07
0.84
+23
1.55
1.78
—23
2.45
3.02
—57
较差之差
5
4
8
制表人:
赵岩制表时间:
2010.08
表670%法探测数据统计表
仪器类型
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
实际埋深
(m)
探测埋深
(m)
较差
(cm)
SUBSITE65
1.07
1.04
+3
1.55
1.54
+1
2.45
2.64
—19
PL—960
1.07
1.05
+1
1.55
1.60
—5
2.45
2.66
—21
RD400
1.07
1.06
+1
1.55
1.63
—8
2.45
2.69
—24
较差之差
2
9
5
制表人:
赵岩制表时间:
2010.08
从表5中可看出,三台管线探测仪器在探测埋深分别为1.07m、1.55m、2.45m的管线时,探测误差最大为8cm,三台管线探测仪器的探测结果非常一致,但每台仪器的探测结果与实际埋深误差都很大,显然不能满足技术规程要求,也就是说即使多台管线探测仪器的探测结果一致也不一定能保证合格的探测精度。
同时也说明,在管线探测中运用直读法得出的探测数据是不可靠的。
从表6中可看出,两台管线探测仪器在探测埋深分别为1.07m、1.55m、2.45m的管线时,探测误差最大为5cm,两台管线探测仪的探测结果非常一致,每台仪器的探测结果与实际埋深误差也不是很大,但通过数据分析不难发现两台仪器的探测结果都比实际埋深大,不符合误差正态分布的客观规律,数据中出现了规律性的误差,即系统误差,是工程中所不允许的,应尽量避免。
之所以出现系统误差,显然是单台仪器的检测不够准确,确定的仪器测深参数有问题导致的。
②管线探测仪的测深参数的检测
在确定了用“70%法”测量方法后,小组成员对“70%法”中的测深参数作了检测。
从表5、表6探测数据中可以看出在地下管线探测工作中,使用直读法来测深是不能满足工程需要的,我们一般都采用“70%”法(即测深参数为70%)测深。
但70%是理论数据,数据应用时,受探测环境条件、管线材质、管线的埋深、管线的大小、探测方法(夹钳、连接、感应)、作业人员操作技能的熟练程度等影响,而出现探测结果与实际埋深有一定偏差,甚至出现系统误差。
表7为美国SUBSITE65管线探测仪在采油三厂地下管线探测工程施工过程中的测深参数检测结果。
表7美国SUBSITE65测深参数统计表
序号
管线载体
材质
实际埋深(m)
探测埋深
(m)
探测误差
(cm)
探测方法
测深参数
1
给水
钢
0.50
0.52
—2
连接
70%
2
给水
钢
0.50
0.47
+3
感应
70%
3
给水
钢
0.99
1.04
—5
连接
70%
4
给水
钢
0.99
1.02
—3
感应
70%
5
给水
钢
1.55
1.66
—11
连接
75%
6
给水
钢
1.55
1.49
+6
感应
75%
7
给水
钢
2.43
2.42
+1
连接
80%
8
给水
钢
2.43
2.50
—7
感应
80%
9
给水
铸铁
0.49
0.55
—6
连接
70%
10
给水
铸铁
0.49
0.52
—3
感应
70%
11
给水
铸铁
1.03
0.99
+4
连接
70%
12
给水
铸铁
1.03
1.06
—3
感应
70%
13
给水
铸铁
1.67
1.59
+8
连接
80%
14
给水
铸铁
1.67
1.73
—6
感应
80%
15
给水
铸铁
2.66
2.58
+8
连接
80%
16
给水
铸铁
2.66
2.77
—11
感应
80%
17
煤气
钢
0.66
0.69
—3
连接
70%
18
煤气
钢
0.66
0.63
+3
感应
65%
19
煤气
钢
1.23
1.20
+3
连接
70%
20
煤气
钢
1.23
1.29
—9
感应
65%
21
煤气
钢
1.78
1.85
—7
连接
70%
22
煤气
钢
1.78
1.83
—5
感应
60%
23
煤气
钢
2.89
2.80
+9
连接
75%
24
煤气
钢
2.89
2.95
—6
感应
60%
25
煤气
钢
0.66
0.62
+4
夹钳
70%
26
煤气
钢
1.23
1.22
+1
夹钳
70%
27
煤气
钢
1.78
1.70
+8
夹钳
70%
28
煤气
钢
2.89
2.93
—4
夹钳
75%
29
煤气
钢
0.44
0.49
—5
夹钳
70%
30
煤气
钢
0.88
0.85
+3
夹钳
70%
31
煤气
钢
1.33
1.29
+4
夹钳
70%
32
煤气
钢
2.20
2.13
+7
夹钳
70%
33
煤气
钢
0.44
0.50
—6
连接
70%
34
煤气
钢
0.44
0.49
—5
感应
70%
35
煤气
钢
0.88
0.85
+3
连接
70%
36
煤气
钢
0.88
0.90
—2
感应
70%
37
煤气
钢
1.33
1.29
+4
连接
70%
38
煤气
钢
1.33
1.43
—10
感应
70%
39
煤气
钢
2.20
2.10
+10
连接
75%
40
煤气
钢
2.20
2.12
+8
感应
80%
41
电力
铜
0.86
0.92
—6
夹钳
70%
42
电力
铜
0.86
0.82
+4
感应
70%
43
电力
铜
1.48
1.44
+4
夹钳
70%
44
电力
铜
1.48
1.43
+5
感应
70%
45
电力
铜
1.66
1.70
—4
夹钳
70%
46
电力
铜
1.66
1.73
—7
感应
70%
制表人:
赵岩制表时间:
2010.09
在测深参数检测时发现,该测区给水铸铁管和钢管在埋深大于1.5m时,70%测深结果都比实际埋深明显偏深,80%测深结果与实际埋深比较接近;煤气管线受埋深影响较小,但当采用感应法探测时,70%测深结果都比实际埋深明显偏浅,65%或60%测深结果与实际埋深比较接近;根据检测结果确定了该仪器在探测不同类型管线、采用不同探测方法时的测深参数。
在随后的实际探测工程中,我们参照测深参数对探测埋深进行修正,取得了良好的探测效果。
③多根管线并行定深方法
在实际探测工作中,经常有管线并排埋设,有的相距很近。
现场无直接接触点时,采用感应扫描的方法,首先大致确定被测管的位置,然后再用感应零点法精确定位。
野外实际探测方法:
将发射机放在目标管上,离开发射机10米处,沿与管线垂直的方向进行探测,接收机用零值档进行检测信号,此时目标管上的响应值最小趋于零,而邻近的非目标管上的响应值为最大。
移动发射机的位置,压制非目标管线的二次磁场感应。
对有露出点的管线采取直连法对目标管线进行探测。
在排除掉非目标管线的影响后,并行管线的定深精度就和单根管线的一致了。
④探测位置的确定
测深位置一般选择在离拐点、三通等特征点一定距离的直线部分测深,得到的数据与真实值的接近程度与该距离有着直接的关系。
我们还是选择表3中的三条不同管径的上水管线,分别在离其拐点埋深值的2倍、4倍、6倍距离处,用同一台SUBSITE65探测仪采用修正后的测深参数进行测深,得到的测深数据见表8。
表8修正后探测数据统计表
实际埋深
仪器类型
离拐点的距离和埋深的比值(倍)
1.07m
1.55m
2.45m
φ200mm
φ300mm
φ400mm
SUBSITE65
2
1.24m
1.86m
2.98m
与实际埋深误差
—17cm
—31cm
—54cm
SUBSITE65
4
1.05m
1.60m
2.50cm
与实际埋深误差
2cm
—5cm
5cm
SUBSITE65
6
1.06m
1.63m
2.54m
与实际埋深误差
1cm
—8cm
—10cm
管线仪探测最大较差
2cm
9cm
5cm
制表人:
吴琼制表时间:
2010.09
从表8中可以看出,当测深位置和管线埋深比在2倍时测深误差极大,在4倍及以上时和真实值吻合得很好。
足以满足管线探测定深的精度要求。
一十、效果检查
图1活动前后指标对比图
满足精度指标82%
满足精度指标97%
目标值
现状值
制表人:
侯广玉制表时间:
2010.10
一十一、巩固措施
对管线探测的方法、工作经验、作业流程的总结,找到了影响定深主要因素,改进了作业方法,使每个作业人员的业务水平有了质的飞跃。
我们小组为巩固取得的成果,提出了一下巩固措施:
一是每次工程开工前都选取若干埋深已知道的管线进行比较探测,将每台仪器额探测结果与实际相比较,进行测深定性分析。
然后再选取一定数量的不同埋深、不同类型、不同材质的管线进行实地探测,对测深参数进行定量分析,确定不同埋深、不同材质、不同方法的正确测深参数。
二是在探测过程中,通过不定期进行检测,特别是在换用其他类型的管线探测仪时,做好测深参数的检测工作,保证每台仪器的探测结果与实际吻合。
在测深位置的选择上,一定要保证离管线的拐点、三通等特征点的距离在该管线埋深的4倍以上,以剔除非目标管线对测深精度产生的不利影响。
三是在管线复杂区域,一定要想法压制非目标管线的二次磁场感
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- 关 键 词:
- 提高 地下 管线 探测 测深 精度