§ 63. Поиск и съемка подземных и подводных

коммуникаций

Поиск индукционным методом

Сущность поиска подземных коммуникаций индукцион­ным методом состоит в следующем. Если через проводник пропустить переменный ток, то вокруг проводника соз­дается магнитное поле в виде силовых линий, имеющих в перпендикулярной к проводнику плоскости вид кон­центрических окружностей.

Всякое изменение магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, создает электрический ток, называемый индукционным. Электродвижущую силу

Рис. 82. Поиск подземных коммуникаций индукционным методом: а — блок-схема трубокабелеискателя; .6 — положение рамки антенны при поиске ИПК; в — схема определения глубины залегания ПИК

(ЭДС), возникающую в проводнике от индукции, назы­вают электродвижущей силой индукции. В незамкнутом проводнике она возникает при пересечении им силовых линий магнитного поля. Явление электромагнитной индук­ции используют в приборах поиска подземных инженер­ных коммуникаций. С их помощью определяют плановое положение и глубину заложения металлических и кера­мических трубопроводов, различных кабелей.

К подземному трубопроводу/ (рис. 82, а) подсоединяют установленный на поверхности генератор переменного тока 2. При поиске кабеля клеммы генератора подклю­чают к свинцовой оболочке кабеля и к заземлителю 3, который находится в 10—20 м от оси инженерной подзем­ной коммуникации (ИПК). В керамических трубопроводах проводником может служить заполняющая их без разрыва электропроводная жидкость.

Если в электромагнитное поле внести антенну 4, то в ней возникает электродвижущая сила, способная под­держивать индукционный электрический ток, который можно преобразовать в приемнике в ток звуковой частоты, воспринимаемый на слух через головные телефоны-па- ушники.

ЭДС в антенне зависит от взаимного положения источ­ника электромагнитных волн и плоскости рамки антенны. При горизонтально расположенной рамке антенны 252 (рис. 82, б) количество пересекающих ее силовых линий поля будет наименьшим, а ЭДС будет минимальной — положение /, а при переводе в положения 2 и 3 — ЭДС будет возрастать.

Вынос оси коммуникации на поверхность можно про­изводить по максимуму или минимуму звукового сигнала. Уловив соответствующий сигнал в наушниках, оператор двигается в направлении его, держа антенну в том поло­жении, которое соответствует сигналу и колышками фик­сирует проекцию середины антенны. Для нанесения трассы на план, точки, отмеченные колышками, снимают геодезическими способами.

Для определения глубины залегания коммуникации оператор наклоняет рамку антенны на угол 45° к гори­зонту (рис. 82, в) и, начиная от колышка, забитого над осью ИПК (точка А) перемещает антенну перпендику­лярно к оси до получения минимума звукового сигнала (в положении 3 силовые линии поля «скользят» по пло­скости антенны) и фиксирует точку В на земле. Затем, повернув антенну, и вернувшись в А, таким же образом находит точку С с другой стороны оси ИПК. Рулеткой измеряет расстояние ВС. Так как силовые линии электро­магнитного поля имеют вид концентрических окружностей, то треугольник СОВ является равнобедренным, а высота его равна h — СВ/2.

Инструкция [4] требует определять ось одиночно уложенного трубопровода или кабеля в плане с точ­ностью zh50-f-±10 см, а глубину — с точностью до 10 %. Точность и дальность поиска инженерных подземных коммуникаций зависит одновременно от ориентирования приемной антенны и фиксации минимума (максимума) напряженности магнитного поля.

Погрешность определения планового и высотного по­ложения коммуникации зависит от конструкции прием­ного устройства 5 (см. рис. 82, а) и неизбежных погреш­ностей установки антенны в заданное положение. Ожидае­мая погрешность фиксирования антенны при определении планового 'М_а и высотного М_г положения коммуникаций можно вычислить по формулам:

т, , т,

М_г = 2h -у- *

где h — глубина положения оси отыскиваемой коммуни­кации, см; т\ — погрешность установки антенны, выра­женная в виде линейного смещения ее конца от заданного положения (вертикального или под углом 45° к поверх­ности земли); I — длина футляра антенны, см. При расче­тах величину пц принимают равной 1 см.

Погрешности фиксации минимума напряженности ма­гнитного поля теоретически определяют по формуламз

т_а = 5 • 10~⁵/t²; m_r = 1,4 • 10"⁴/*²,

где т_п, т_г — погрешности фиксации минимума напря­женности магнитного поля при определении соответ­ственного планового и высотного положений коммуника­ций, см; h — глубина заложения оси коммуникаций, см; коэффициент при /г² имеет размерность см^-1.

Погрешности ориентирования антенны оказывают ре­шающее влияние на точность получаемых результатов при поиске коммуникаций с глубиной заложения до 3 м. Точность поиска таких коммуникаций характеризуется эмпирическими формулами;

m_t = 0,075h; m_h = 0,13 h,

где m_t и m_h — средние квадратические ошибки определе­ния положения коммуникаций соответственно в плане и по высоте, м; h — глубина заложения оси коммуни­каций, м.

Часто при поиске осей трубопроводов или кабелей, заложенных в одну траншею, при подключении генера­тора поочередно к одному сооружению не учитывают, что они соединены между собой. В этом случае происходит наложение электромагнитных полей, что вызывает суще­ственные погрешности, так как суммарная ЭДС и кон­туры ее графического изображения в виде силовых линий будут отличаться от ЭДС и силовых линий, которые были вызваны в отдельности каждой подземной коммуникацией. Следствием искажающего влияния сложного магнитного поля являются грубые промахи в определении положения И ПК, достигающие 1 м.

Дальность поиска или длина участка трассы, уверенно прослушиваемого с одной постановки генератора трубо- кабелеискателя, колеблется в зависимости от целого ряда факторов от 1 км до 0,2 км.

Фиксация минимума (максимума) сигнала над осью трассы производится в некоторой полосе неопределен­ности, в пределах которой высота тона сигнала изменяется незаметно для слуха наблюдателя. Расстояние между 254 точками, в которых имеет место указанная неопределен­ность, называют шириной минимума (максимума). Реко­мендуется [15] выполнять поиск подземных коммуника­ций в пределах зоны уверенного прослушивания — такого расстояния от генератора до точек отыскиваемой комму­никации, в пределах которого ширина минимума (макси­мума) не превышает для масштабов съемки 1 i 500 и 1 2 1000, 1 1 2000 и I : 5000 соответственно 0,2 м, 0,5 м и 1,0 м.

Точность поиска коммуникаций, расположенных от смежных с ними на расстоянии большем глубины зало­жения (при соблюдении указанных зон уверенного про­слушивания), удовлетворительна для составления планов в масштабе 1 : 500 при глубине заложения до 2 м, и в мас­штабе I i 1000 — доз м. Для составления планов в мас­штабе 1 1 2000 и мельче, результаты поиска ИПК, выпол­няемого в пределах соответствующих зон уверенного прослушивания, могут быть использованы без ограниче­ния глубины заложения и плотности размещения отыски­ваемых трасс.

Наиболее распространены приборы поиска ТКИ-1, ТКИ-2 (трубокабелеискатель), ТПК-1 (трассоуказатель подземных коммуникаций), ВТР-1УМ (высокочастотный трассоразметчик усовершенствованная модель), ВТР-У. Как видно из табл. 14, точность определения местополо­жения объекта пропорциональна мощности генератора.

Поиск подводных переходов трубопроводов

К подводным трубопроводам относятся такие, которые при эксплуатации постоянно или временно находятся под водой. В соответствии с действующими нормативными документами русловая часть перехода относится к наи­более ответственной и труднодоступной для ремонта. В зарубежной и отечественной практике кроме основной нитки трубопровода предусматривается прокладка двух и более резервных. Расстояние между ними достигает 30—50 м.

В СССР величина заглубления принимается на 0,5 м ниже предельного профиля размыва, считая до верхней образующей трубы. Расстояние от верхней образующей до дна будет неодинаково и изменяется от 3,0 м под руслом до 0,8 м в береговой части. Укладка трубопровода ниже дна водной преграды осуществляется в специально

Ос.нопные факторы	ТКИ-]	ТКИ-2	ТП К-]	ВТР-1 УМ	ВТР-У
Да л ьп ость дсп ств и я от точки подключе­ния генератора, км	0,5	1,0	3,0	2,0	3,0
Мощность генерато­ра, Вт Частота генерации, Гц	2—3	сл	30	50	40
	400	1000	1000	2000	2000
Точность определе­ния в плане и по вы­соте, см	10	10	10—30	10	10
Масса комплекта, кг	8	8	15	26	26

пройденную траншею с последующей засыпкой ее или па дно с последующим подмывом. Оси подводных трубопро­водов отмечают па местности створными знаками, грун­товыми реперами.

В период эксплуатации трубопровода наиболее ответ­ственными и трудоемкими являются геодезические работы на подводных переходах. Помимо планового и высотного положения надо знать толщину слоя грунта над ним, места размыва, обнажения, провисами я.

Очень часто трубокабелеискатели, перечисленные в табл. 12, не могут быть использованы для определения планового и высотного положения подводного трубопро­вода или кабеля. Известные трассоискатели условно можно использовать только на малых и средних реках, причем вблизи урезов воды и в самом русле потребуется проходить специальные шурфы и траншеи для подключе­ния трассоискателя к трубопроводу.

К числу трубокабелеискателей, работающих под водой, относятся приборы поиска ПТКИ, ПТИ, «Ориентир-1», предназначенные для водолазов, ведущих обследования подводных коммуникаций.

Прибор ПТКИ (подводный трубокабелеискатель) со­стоит из генератора, источника питания и приемного устройства, смонтированного в герметичном корпусе, на боковой стенке которого укреплена приемная ферритовая антенна, свободно поворачивающаяся на 180°. Антенна расположена внутри Т-образной пластмассовой трубы диаметром 35 мм. Горизонтальность ее проверяется по круглому уровню. Через иллюминатор в корпусе виден лимб, по которому определяют угол поворота, и круглый уровень. На корпусе имеются ручки для включения при­бора и регулировки чувствительности.

Максимальная погрешность в определении глубины заложения подземного и подводного трубопроводов, за* глубленных на 1,0 м не превышает ±10 см.

Для поиска трасс и определения глубины залегания подводных металлических трубопроводов и кабелей связи используется подводный трассоиска гель ПТИ-1М, в ком­плект которого входит генератор, блок питания и герме­тично исполненное приемное устройство. Средняя ква­дратическая погрешность в определении положения объ екта, находящегося под дном водной преграды на глубине от 1,0 до 2,0 м, составляет ±8 см.

Подводный трассоискатель «Ориентир-1» основан на обнаружении электромагнитного поля, создаваемого во­круг трубопровода.током звуковой частоты. Прибор со­стоит из генератора подводного и наземного приемника, индикатора с датчиком и блока питания. Приемники слу­жат для обнаружения электромагнитного поля. Подвод­ный приемник крепится на голове аквалангиста. Он авто­матически включается на глубине 0,3 м и выключается при выходе из воды.

Наземный приемник настроен на ту же частоту, что и подводный. Он выполнен в виде стержня, на одном конце которого укреплена антенна, а внутри второго вмонти­рована плата с элементами электрической схемы и источ­ником питания. Сверху он закрыт крышкой цилиндриче­ской формы и служит ручкой, за которую держат приемник при поиске трассы. К разъему, имеющемуся в ручке, подключаются головные телефоны. Индикатор и датчик служат для определения толщины слоя грунта над тру­бопроводом и глубины водной преграды. Индикатор со­единяется с датчиком посредством кабеля. Внешне он представляет собой складную штангу с поворотными фер- ритовыми антеннами.

Ось подводного трубопровода фиксируют по минимуму звукового сигнала, настройка на который производится с помощью индикатора. Глубина залегания коммуника­ций определяется по специальным таблицам по измерен­ному углу поворота антенны. Координаты точек замера планового и высотного положения подводного трубо­

провода или кабеля определяют о берега угловыми за­сечками.

Удовлетворительные результаты получают при глу­бине залегания трубопровода до 10 м. При бблыпих глу­бинах возникают значительные погрешности, связанные с перенесением на поверхность воды промерных точек, соответствующих минимуму звукового сигнала.