在役管道和光缆准确定位方法

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在役管道和光缆准确定位方法

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]赵宏振 费普鸿 于伟 沈永宽 齐建举 冯雄辉

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]北京管道天津输油气分公司

摘要：随着天然气管道与其他建设工程交叉情形增多，由于已建管道和光缆未能准确定位等原因导致被后建方损坏事故时有发生。为降低交叉工程作业风险，准确测定管道和光缆位置，根据实践经验总结了人员确定法、管壁温度变化法、壁厚对比法、现场坐标与内检测坐标对比法、电位测量法、防腐层对比法等六种管道定位方法；提出了光缆四点定位新方法，经实际应用表明，可以实现光缆准确定位和盘缆有效排查。有效避免盲目施工带来安全风险，保障了管道和光缆安全，为加强交叉工程管理提供参考。

关键词：管道交叉工程；第三方施工；管道定位；光缆四点定位；定管定缆

据国内有关资料统计，因第三方施工挖掘损坏管道引起的泄漏事故约占事故总数的61%。某公司近6年由于管道相遇其他工程导致光缆中断30次，其中管道企业管理原因既有光缆与管道不同沟、光缆埋深不足或有盘缆；也有管理人员因盲目相信经验或仪器测量，不进行探坑开挖验证管道（光缆）走向等。为了有效克服管道管理短板，精准测定管道和光缆位置，本文总结了管道交叉时常用定管方法，提出了新的定缆方法，与同行进行交流探讨。1 管道定位方法1.1 人员确定法人员定位主要是通过人的主观判断来确定管道位置。巡线员主要结合管道建设期施工情况、现有地面标识、管道上方发生过的施工作业等经验确定管道位置。作业区员工则通过地面标识、以往发生的相关工程、管线探测仪测量等方式确认管道位置。此方法在日常工作中使用频率较高，当现场只有一条管道时能快速定位，且应用方便；但现场同时出现几条管道并行、交叉时，由于人员记忆水平、认知能力、经验不同等情况，确认结果往往存在一定差异。1.2 管壁温度变化法该方法是通过将运行、放空情况时管道的温度与上下游运行管道温度、放空管道周边环境温度进行对比来确认管道位置。通常管道运行温度都是一个常态化的相对固定的工况数值，放空过程温度基本不变，放空完毕管道压力为零后，管壁温度会逐步恢复至管道周边环境的温度，并与管道周边环境的温度基本保持一致。此方法较为方便，适用于放空后的管道位置确认。1.3 壁厚对比法该方法主要是通过测量现场管道壁厚与内检测壁厚进行对比确定管道位置。管道壁厚数据对比得出结果比较方便，数据也可靠，尤其是在几条管道壁厚差别较大时方便甄别。1.4 现场坐标与内检测坐标对比法该方法是通过现场测量管道坐标与内检测坐标对比确定管道位置。此法在使用中较为方便，选用相同坐标系可快速对比确定管道位置。当几条管道并行交叉时，须对定位数据反复比较，以确保管道定位准确性。1.5 电位测量法通过比较交叉点处管道两侧阀室或测试桩的电位与交叉点处电位，基本相同时可确认是同一条管道。1.6 防腐层辨识法在防腐层不同的情况下，可直接通过防腐层材质判断。如：港清线采用玻璃丝布，港清复线采用3PE，可直观判断。上述六种方法可以因地制宜使用。当一种方法无法确认时，可通过不同方法进行复核验证。六种方法在实际应用中的效果如表 1所示。表 1 六种管道定位方法应用效果对比

2 光缆定位方法2.1 四点定位法光缆定位主要是通过人为制造适当的外界扰动作用于光纤上，由光纤振动传感器感知其因振动而发生的变形特性，形成相位调制传感信号，进而探测光纤振动位置的一种方法。实践中，为准确探测其走向、有无盘缆等情况，常常需通过四个点的光纤振动解析距离、地表物理或地理距离等予以匹配校核，以准确获得光缆位置信息。在工程交叉点两侧可开挖范围内各开挖1个作业坑（ 1、 2号），作为敲击振动位置，使用柔性器具连续敲击或振动开挖出的光缆，通过Φ -OTDR（相位敏感光时域反射）光纤振动传感方法查找光缆敲击振动位置。另外考虑到交叉工程后建方可能在交叉点以外管道周边开挖作业，在交叉点两侧未开挖处选择合适位置再各开挖1个作业坑（ 3、 4号）作为敲击振动位置，同样通过Φ -OTDR光纤振动传感方法查找敲击振动位置。利用敲击制造的光纤振动信号确定是否为在用光缆，比较光缆振动检测仪确定的四个点之间的距离与用皮卷尺手工测量的四个点之间实际距离的差别，确定检测段是否存在盘缆。实践中，我们将这种定缆方法称为“四点定位法”，如图 1所示。

图 1 光缆四点定位法示意图

2.2 实际应用（ 1）定缆。如某管道交叉工程中，采用四点定位法分别敲击开挖出的光缆以及交叉点两侧未开挖位置地面，如图 2、图 3 所示，分析在光缆振动检测仪上显示的振动信号及敲击点测试长度（图 4），确定该处光缆为在用光缆。

图 2 敲击开挖出的光缆

图 3 敲击未开挖处地面

图 4 光缆振动检测仪上显示的振动信号及测试长度（ 2）应用现状。截止目前，光缆四点定位法已应用在京安城际高铁、南水北调、京德高速、京雄高速、荣乌高速、中俄管道、唐山LNG、北燃管道等工程与陕京管道交叉的43处施工现场，实现了光缆准确定位和盘缆有效排查。其中，在京安城际高铁与陕京二线管道交叉点周边开挖探坑时，共发现了4条光缆，通过上述方法及时排查废弃光缆，确定在用光缆及其位置信息，保证了施工作业光缆安全。表 2选取4组光缆振动检测仪测试长度与手工测量长度进行对比。从表 2可知，中俄别古庄与永唐秦管道交叉点测量数据误差较大（48.1 m），经现场开挖验证，存在光缆接头盒及部分盘缆，有效指导了交叉工程安全管理。其他交叉点处光缆振动检测仪测试数据与现场手工测量数据误差在10 m左右，为今后光缆定位测量提供参考。表 2 光缆振动检测仪与手工测量结果对比

3 结语根据需要选择合适的定管方法确定在用管道位置，可以有效避免在复杂的管廊带内选错管道带来安全风险。利用光缆四点定位方法，准确定位光缆，快速判断交叉点及周边是否存在盘缆，可以有效避免盲目施工带来安全风险。定管和定缆方法虽然可以避免和减少作业时土方开挖和误伤，降低了施工费用，对保障管道、光缆安全平稳运行发挥了积极作用，但也存在一定局限性。比如，定管方法中大多为定性判别，定缆实操中受外部干扰影响比较明显等。建议有关方面进一步研发便携式一体化管道定位设备，实现一套装备兼具多种功能，提高现场使用的准确性和工作效率。同时，在定缆方面，优化外界干扰模式和振动幅度，进一步提升定位准确性。随着技术迭代升级以及广大同行大量实践经验总结，相信定管定缆方法将成为管道保护中识别风险、避免事故的有效举措之一。