趙宏振 費(fèi)普鴻 于偉 沈永寬 齊建舉 馮雄輝

北京管道天津輸油氣分公司

摘要： 隨著天然氣管道與其他建設(shè)工程交叉情形增多，由于已建管道和光纜未能準(zhǔn)確定位等原因?qū)е卤缓蠼ǚ綋p壞事故時(shí)有發(fā)生。為降低交叉工程作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確測(cè)定管道和光纜位置，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了人員確定法、管壁溫度變化法、壁厚對(duì)比法、現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)與內(nèi)檢測(cè)坐標(biāo)對(duì)比法、電位測(cè)量法、防腐層對(duì)比法等六種管道定位方法；提出了光纜四點(diǎn)定位新方法，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明，可以實(shí)現(xiàn)光纜準(zhǔn)確定位和盤纜有效排查。有效避免盲目施工帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)，保障了管道和光纜安全，為加強(qiáng)交叉工程管理提供參考。

關(guān)鍵詞： 管道交叉工程；第三方施工；管道定位；光纜四點(diǎn)定位；定管定纜

據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，因第三方施工挖掘損壞管道引起的泄漏事故約占事故總數(shù)的61%。某公司近6年由于管道相遇其他工程導(dǎo)致光纜中斷30次，其中管道企業(yè)管理原因既有光纜與管道不同溝、光纜埋深不足或有盤纜；也有管理人員因盲目相信經(jīng)驗(yàn)或儀器測(cè)量，不進(jìn)行探坑開挖驗(yàn)證管道（光纜）走向等。為了有效克服管道管理短板，精準(zhǔn)測(cè)定管道和光纜位置，本文總結(jié)了管道交叉時(shí)常用定管方法，提出了新的定纜方法，與同行進(jìn)行交流探討。

1 管道定位方法

1.1 人員確定法

人員定位主要是通過人的主觀判斷來(lái)確定管道位置。巡線員主要結(jié)合管道建設(shè)期施工情況、現(xiàn)有地面標(biāo)識(shí)、管道上方發(fā)生過的施工作業(yè)等經(jīng)驗(yàn)確定管道位置。作業(yè)區(qū)員工則通過地面標(biāo)識(shí)、以往發(fā)生的相關(guān)工程、管線探測(cè)儀測(cè)量等方式確認(rèn)管道位置。此方法在日常工作中使用頻率較高，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)只有一條管道時(shí)能快速定位，且應(yīng)用方便；但現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)出現(xiàn)幾條管道并行、交叉時(shí)，由于人員記憶水平、認(rèn)知能力、經(jīng)驗(yàn)不同等情況，確認(rèn)結(jié)果往往存在一定差異。

1.2 管壁溫度變化法

該方法是通過將運(yùn)行、放空情況時(shí)管道的溫度與上下游運(yùn)行管道溫度、放空管道周邊環(huán)境溫度進(jìn)行對(duì)比來(lái)確認(rèn)管道位置。通常管道運(yùn)行溫度都是一個(gè)常態(tài)化的相對(duì)固定的工況數(shù)值，放空過程溫度基本不變，放空完畢管道壓力為零后，管壁溫度會(huì)逐步恢復(fù)至管道周邊環(huán)境的溫度，并與管道周邊環(huán)境的溫度基本保持一致。此方法較為方便，適用于放空后的管道位置確認(rèn)。

1.3 壁厚對(duì)比法

該方法主要是通過測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)管道壁厚與內(nèi)檢測(cè)壁厚進(jìn)行對(duì)比確定管道位置。管道壁厚數(shù)據(jù)對(duì)比得出結(jié)果比較方便，數(shù)據(jù)也可靠，尤其是在幾條管道壁厚差別較大時(shí)方便甄別。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)與內(nèi)檢測(cè)坐標(biāo)對(duì)比法

該方法是通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量管道坐標(biāo)與內(nèi)檢測(cè)坐標(biāo)對(duì)比確定管道位置。此法在使用中較為方便，選用相同坐標(biāo)系可快速對(duì)比確定管道位置。當(dāng)幾條管道并行交叉時(shí)，須對(duì)定位數(shù)據(jù)反復(fù)比較，以確保管道定位準(zhǔn)確性。

1.5 電位測(cè)量法

通過比較交叉點(diǎn)處管道兩側(cè)閥室或測(cè)試樁的電位與交叉點(diǎn)處電位，基本相同時(shí)可確認(rèn)是同一

條管道。

1.6 防腐層辨識(shí)法

在防腐層不同的情況下，可直接通過防腐層材質(zhì)判斷。如：港清線采用玻璃絲布，港清復(fù)線采用3PE，可直觀判斷。

上述六種方法可以因地制宜使用。當(dāng)一種方法無(wú)法確認(rèn)時(shí)，可通過不同方法進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)證。六種方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果如表 1所示。

表 1 六種管道定位方法應(yīng)用效果對(duì)比

2 光纜定位方法

2.1 四點(diǎn)定位法

光纜定位主要是通過人為制造適當(dāng)?shù)耐饨鐢_動(dòng)作用于光纖上，由光纖振動(dòng)傳感器感知其因振動(dòng)而發(fā)生的變形特性，形成相位調(diào)制傳感信號(hào)，進(jìn)而探測(cè)光纖振動(dòng)位置的一種方法。實(shí)踐中，為準(zhǔn)確探測(cè)其走向、有無(wú)盤纜等情況，常常需通過四個(gè)點(diǎn)的光纖振動(dòng)解析距離、地表物理或地理距離等予以匹配校核，以準(zhǔn)確獲得光纜位置信息。

在工程交叉點(diǎn)兩側(cè)可開挖范圍內(nèi)各開挖1個(gè)作業(yè)坑（ 1、 2號(hào)），作為敲擊振動(dòng)位置，使用柔性器具連續(xù)敲擊或振動(dòng)開挖出的光纜，通過Φ -OTDR（相位敏感光時(shí)域反射）光纖振動(dòng)傳感方法查找光纜敲擊振動(dòng)位置。另外考慮到交叉工程后建方可能在交叉點(diǎn)以外管道周邊開挖作業(yè)，在交叉點(diǎn)兩側(cè)未開挖處選擇合適位置再各開挖1個(gè)作業(yè)坑（ 3、 4號(hào)）作為敲擊振動(dòng)位置，同樣通過Φ -OTDR光纖振動(dòng)傳感方法查找敲擊振動(dòng)位置。利用敲擊制造的光纖振動(dòng)信號(hào)確定是否為在用光纜，比較光纜振動(dòng)檢測(cè)儀確定的四個(gè)點(diǎn)之間的距離與用皮卷尺手工測(cè)量的四個(gè)點(diǎn)之間實(shí)際距離的差別，確定檢測(cè)段是否存在盤纜。實(shí)踐中，我們將這種定纜方法稱為“四點(diǎn)定位法”，如圖 1所示。

圖 1 光纜四點(diǎn)定位法示意圖

2.2 實(shí)際應(yīng)用

（ 1）定纜。如某管道交叉工程中，采用四點(diǎn)定位法分別敲擊開挖出的光纜以及交叉點(diǎn)兩側(cè)未開挖位置地面，如圖 2、圖 3 所示，分析在光纜振動(dòng)檢測(cè)儀上顯示的振動(dòng)信號(hào)及敲擊點(diǎn)測(cè)試長(zhǎng)度（圖 4），確定該處光纜為在用光纜。

圖 2 敲擊開挖出的光纜

圖 3 敲擊未開挖處地面

圖 4 光纜振動(dòng)檢測(cè)儀上顯示的振動(dòng)信號(hào)及測(cè)試長(zhǎng)度

（ 2）應(yīng)用現(xiàn)狀。截止目前，光纜四點(diǎn)定位法已應(yīng)用在京安城際高鐵、南水北調(diào)、京德高速、京雄高速、榮烏高速、中俄管道、唐山LNG、北燃管道等工程與陜京管道交叉的43處施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了光纜準(zhǔn)確定位和盤纜有效排查。其中，在京安城際高鐵與陜京二線管道交叉點(diǎn)周邊開挖探坑時(shí)，共發(fā)現(xiàn)了4條光纜，通過上述方法及時(shí)排查廢棄光纜，確定在用光纜及其位置信息，保證了施工作業(yè)光纜安全。表 2選取4組光纜振動(dòng)檢測(cè)儀測(cè)試長(zhǎng)度與手工測(cè)量長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比。

從表 2可知，中俄別古莊與永唐秦管道交叉點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較大（48.1 m），經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)開挖驗(yàn)證，存在光纜接頭盒及部分盤纜，有效指導(dǎo)了交叉工程安全管理。其他交叉點(diǎn)處光纜振動(dòng)檢測(cè)儀測(cè)試數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)手工測(cè)量數(shù)據(jù)誤差在10 m左右，為今后光纜定位測(cè)量提供參考。

表 2 光纜振動(dòng)檢測(cè)儀與手工測(cè)量結(jié)果對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)需要選擇合適的定管方法確定在用管道位置，可以有效避免在復(fù)雜的管廊帶內(nèi)選錯(cuò)管道帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。利用光纜四點(diǎn)定位方法，準(zhǔn)確定位光纜，快速判斷交叉點(diǎn)及周邊是否存在盤纜，可以有效避免盲目施工帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

定管和定纜方法雖然可以避免和減少作業(yè)時(shí)土方開挖和誤傷，降低了施工費(fèi)用，對(duì)保障管道、光纜安全平穩(wěn)運(yùn)行發(fā)揮了積極作用，但也存在一定局限性。比如，定管方法中大多為定性判別，定纜實(shí)操中受外部干擾影響比較明顯等。建議有關(guān)方面進(jìn)一步研發(fā)便攜式一體化管道定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一套裝備兼具多種功能，提高現(xiàn)場(chǎng)使用的準(zhǔn)確性和工作效率。同時(shí)，在定纜方面，優(yōu)化外界干擾模式和振動(dòng)幅度，進(jìn)一步提升定位準(zhǔn)確性。隨著技術(shù)迭代升級(jí)以及廣大同行大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，相信定管定纜方法將成為管道保護(hù)中識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、避免事故的有效舉措之一。

作者簡(jiǎn)介：趙宏振， 1976年生，本科，高級(jí)工程師，天津輸油氣分公司副經(jīng)理、安全總監(jiān)，主要從事天然氣長(zhǎng)輸管道保護(hù)與安全管理工作。聯(lián)系方式：13381228262，583718397@qq.com。