[發明專利]水平導向鉆隨鉆探測預警系統

無效

• 申請號: 200810042994.8
• 申請日: 2008-09-17
• 公開（公告）號: CN101676518A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 曹春平;潘博;錢彥嶺;陳忠衛;賀偉松
• 申請（專利權）人: 上海市電力公司;上海市電力公司市南供電公司;上海華貽電力市政建設工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/12;E21B7/04
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 姜玉芳

技術領域

本發明涉及一種新型的隨鉆探測預警設備，用于水平導向鉆導向鉆進或回擴工藝中，隨鉆探測導向鉆四周1m范圍內的障礙物分布狀況，在遇到障礙管線時及時向水平鉆機操作人員告警。

背景技術

水平導向鉆是近年來興起的一種新型建設非開挖施工設備。在管線施工過程中，它能有效保護原有的建設設施，且環境破壞性和干預性小，施工精度高、周期短，受到了人們的廣泛重視。目前，在城市管線建設中，已普遍采用水平導向鉆進行施工，取得了明顯的經濟和社會效益。

但是，事情總具有兩面性。水平導向鉆施工技術在帶來經濟效益和社會效益的同時，其施工安全性和風險問題也日益突出。如果不能準確掌握地下原有管線的分布狀況，施工時很可能會破壞原有管線，導致通信和電力供應中斷、燃氣和上下水管泄漏等事故，不僅造成巨大的財產損失，影響交通和居民的正常生活，甚至會引起人身傷亡事故。

對非開挖施工特別是水平導向鉆進施工來說，施工風險問題是一個國際性的難題，美、歐、日等發達國家投入了大量經費來突破這個問題。

對國內來講，由于技術條件和發展階段的限制，水平導向鉆進施工的風險問題更加突出，主要表現在三個方面：

其一，是國內的地質條件多樣。我國地域廣大，不同地質條件分布很不一樣；

其二，是不同時期鋪設的管線共存。既有近期鋪設的管線，也有50、60年代鋪設的管線，更有早在解放前甚至日偽時期鋪設的管線；

第三，國內對地下管線的管理不太規范。現存的地下管線資料不準確、不完整，甚至是部分資料缺失。

從歷史發展上看，地下管線探測技術起源于地球物理探測技術，相關設備的開發幾乎和地下尋礦設備同時出現。大約在二十世紀初期，西方發達國家就有了探測地下管線和地下其他金屬導體的專利，這就是早期的金屬探測器。但一直到了二戰后，地下管線探測技術才真正得到了蓬勃發展。這實際上是由地下管線探測需求的特殊性所決定的。隨著世界各國國民經濟的發展，城市建設規模不斷擴大，地面建筑物越來越多，地下設施越來越密集。同時，空間和地面的干擾越來越多，管線的施工類型和工藝多種多樣。在這種背景下，要準確掌握地下管線準確的分布，必然需要高精度、高分辨率的管線探測技術和設備。到了二十世紀八十年代，由于電子技術的飛速發展，各種新型元器件和高性能計算機的不斷出現，使得提高地下管線探測設備的精度有了物質基礎，各種新型探測方法和探測設備不斷涌現。

我國的地下管線探測研究起步較晚，但發展速度很快。尤其是二十世紀八十年代以來，隨著我國大規模經濟建設和城市建設的發展，地下管線數量的迅速增加，大大促進了地下管線探測技術的發展。中國地質大學、東南大學、上海微波技術研究所等單位就地下管線探測理論、方法、技術以及儀器設備等方面的問題進行了很有成效的探索和研究，開發了多種型號的地下管線探測儀器。總的來說，目前我國地下管線探測技術還處于起步階段，很多技術尚不成熟，不少技術難點還有待于進一步研究和解決。

目前，國內外探測地下管線的方法有多種，表1是目前常見的幾種地下管線探測技術及設備。

目前，發展比較成熟和應用最廣泛的地下管線技術有兩種：其一是探地雷達技術，其二是電磁感應地下管線探測技術。

探地雷達是一種用于確定地下介質分布的廣譜(1MHz～1GHz)電磁技術。雷達發射天線向地下發射高頻電磁波，電磁波在地下介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性質及幾何形態而變化，當遇到不同的電性界面時，就會發生反射，反射波到達地面被接收天線接收后，通過雷達主機精確地記錄反射回波的時間、相位、振幅、波長等特征，通過數據處理、圖像合成等手段，便得到反映地下目標物的分布位置和狀態。在產品方面，目前國內大部分是引進產品。典型設備有美地球物理勘探公司(GSSI)的SIR探地雷達，加拿大EKKO探地雷達和瑞典RAMAC探地雷達。在100MHz頻率天線條件下，在光滑水平反射界面，地下介質的衰減為0.1dB/m時，EKKO型雷達的最大探測深度為376m，SIR型雷達為112m，RAMAC型雷達為300m；在粗糙反射界面條件下，EKKO型雷達的最大探測深度為247m，SIR型雷達為178m，RAMAC型雷達為209m，不同類型的雷達系統各自的最大測深存在較大差異。而在高耗介質(10～100dB/m)，雷達最大探測深度取決于地下介質的電性屬性。無論是在光滑水平反射界面，還是在粗糙反射界面條件下，在地下介質的衰減為10～100dB/m時，不同類型的雷達系統最大測深相差不大。