非开挖燃气管道施工中陀螺仪定位探测技术运用研究

非开挖燃气管道施工中陀螺仪定位探测技术运用研究

曾扬刚

佛山市华燃能建设有限公司 528000

摘要：非开挖燃气管道施工对定位探测技术应用的要求较高，陀螺仪定位探测技术的应用具有准确性高、操作简单等优势，可以准确的反馈出施工区域的管道位置，完成具体的定位测量工作，为施工方案的确定奠定良好基础。本文基于陀螺仪定位探测技术在非开挖燃气管道施工中的应用，结合具体案例分析其应用方式，并对其应用效果予以评价。

关键词：燃气管道；陀螺仪；定位探测；现场测量

引言：城市燃气管道错综复杂，为了减少对环境的破坏，需要在非开挖的状态下对其进行定位。应用何种技术确保探测结果的科学性是重点考虑的问题，施工队伍综合考虑各项技术的应用条件，选择应用陀螺仪三维定位技术，通过生成坐标轴曲线的方式进行定位，结果比较准确，既减少了对环境的破坏，也为施工方案的设计奠定了基础。

1 案例分析

某市的穿越管线应用二次探棒进行地下定位探测，但管线的埋深设计在5m左右，部分区域埋深在8m以上。应用该技术导致3m以上埋深管线的定位探测结果与实际情况出现偏差，无法进行项目施工，随着管线的深度不断增加，探索结果误差也随之增大。为避免后续工程施工过程中出现安全隐患，采用陀螺仪三维定位探测技术，辅助应用计算机设备生成三维坐标，将探测结果绘制成空间曲线图，实现非开挖管道穿越工程的定位测量。

2陀螺仪定位探测技术应用

2.1基本原理

该设备应用的主要原理是根据旋转力学理论，当物体旋转过程中未受到外力形成，当下向不会发生改变。基于陀螺仪设备在地下燃气管道测量中的实际应用，保持陀螺仪时刻处于快速旋转的姿态，通过装设传感器的方式获取相应的数据，指示设备的方向，将数据上传至管理系统之中^[1]。

基于陀螺仪在燃气管道施工中的应用，如果管道已经通气，则需要在停气之后进行两侧切合，方可进行相应的探测工作。如果管道弯头比较多，也会对定位探测技术的应用结果产生相应的影响。此外，该技术应用需要布置牵引线，难度较大，需要辅助应用氮气组吹扫的方式布置。由于该技术应用在未开挖的情况下进行定位探测，其定位探测结果无法对其进行验证，需要采用其他的方式对数据进行对比，或者对比以往的数据资料，判断其最终探测结果是否准确^[2]。

2.2操作方式

基于对数据方案的分析，对该技术的应用环境、测量要求等内容进行明确，编制科学的作业方案，对具体的操作方式和操作流程进行确定。根据技术环境应用要求，定位探测区域的管道内处于全空状态，时刻保持管口位置的开放性，管线之中不得出现变径情况。基于上述环境开展具体的陀螺仪定位测量技术，根据操作方式可以将其分为以下几点：

1. 牵引线布设：定位探测工作开始之前应利用穿引设备引导牵引线进入到指定的区域，如果牵引线的布设引导工作比较困难，可以同时应用氮气组压力输送牵引线。

2. 陀螺仪组装；陀螺仪设备应用基于电力系统时间对旋转惯性的控制。定位探测人员需要提前安装电池，并对其进行电力试验，根据管道的内径参数大小选择参数合适的滚针，并对主体探测设备进行全方位组装。设备结构组装完成之后，需要在两侧位置安装绞线机。

3. 参数调整：对设备进行参数调整，设置灵敏度等相关参数。

4. 数据清除：做好设备的数据重置工作，将其放置在管道口位置，准备进行测量。

5. 路径测量：基于电动绞线机设备的运转，引导陀螺仪在管道内部完成路径区域的测量工作，获取空间三维数据。

6. 数据导出：停止运行，将数据导入到系统之中。

7. 数据分析：对获取的数据进行分析，编制空间曲线图，作为定位探测的基础数据。

在非开挖燃气管道探测定位过程中，严格依照上述流程执行具体的操作标准，前期的准备工作以及后期的操作工作均应明确。如果在操作过程中出现相应的问题，需要及时调整。

2.3现场测量

基于对具体工程概况的实际分析，陀螺仪地下定位探测技术的应用由本单位负责，选择非开挖燃气管道作为探测对象，管道内径参数为16cm，整个管道长度为168m。考虑到陀螺仪探测技术应用环境标准，对管线的实际情况进行明确，最终结果显示管道的两侧区域处于开放状态，末端位置并未使用管帽进行封闭处理，在此设置陀螺仪的旋转路径，并将起点设置为A点，终点设置为B点。

现场测量依照上述标准对具体的测量方式进行明确。根据技术应用流程，案例中的现场测量使用穿管器装置进行导线的牵引工作，为了确保现场测量最终结果的准确性，其精度可以满足施工落地的实际要求，采用参照对比的方式对陀螺仪设备进行测量。准备工作完成之后，探测人员与GIS技术小组沟通，进场采集相关数据，并辅助应用其他定位设备如经纬仪、全站仪等进行坐标点明确，构建三维坐标体系。由于现场测量受地质环境、空间环境所影响，无法应用探棒对最终的结果进行复测。测量人员为了减少可能出现的误差，采用雷迪8000对管道埋设的深度进行测量，并将两组采集的最终数据结果进行对比分析，根据坐标轴进行定位。

3 结果分析

基于数字化技术在非开挖燃气管道定位探测中的应用，将陀螺仪设备与其他的信息设备组合完后才能，构建三维定位系统，实现对管道区域、方向等相关数据的采集。在测量过程中，同时应用GPS定位技术和RTK测量设备，并将采集的高程数据输入到系统之中，测量人员应用CAD软件绘制立体的三维模型，绘制全面图、断面图、纵面图等，按照图形的性质和大小对其进行分类储存，形成探测报告。

本次测量长度共计达到168m，去除两工作坑的长度，从管头位置开展测量作业，可能存在一定的偏差。经过复测之后，管道的埋设深度落差在3.5m左右，埋深在4m左右，基于GIS技术在管道复测中的实际应用，对其坐标点位进行比较分析，计算出路面的高差值，最终对管道的埋深数据进行分析。陀螺仪定位探测技术应用将绝对坐标作为基础数据，精确度比较高，但不可置否其在应用过程中存在局限性。因此，需要在技术应用期间对其进行优化、完善。建议相关人员在应用此技术进行管道探测定位时，可以通过模拟开挖实验的方式，提高技术应用的准确性。此外，该技术的应用对人员的素质要求较好，相关人员、设备的配置需要满足基本的技术应用要求，避免人工操作失误导致测量最终结果出现问题。在使用该技术过程中，技术人员应将测量采集的数据进行存档，将其作为竣工阶段资料衡量的内容之一，确保资料的完整性与可靠性。

结论：基于案例中对陀螺仪定位探测技术的应用，以大地地理坐标为基础，实现对探测技术的生成，结果准确。该技术应用过程中不会受到地形特征影响，具有强大的数据显示功能，将其与GIS融合，可以实现对探测结果的修正。目前，该技术在非开挖管道施工中应用广泛，但针对管道中的弯曲位置进行定位探测适用性较差。

参考文献：

[1]赵晋秀,刘文杰.全向底盘机器人智能定位和姿态检测系统——基于正交编码器和陀螺仪[J].工业技术创新,2020,07(05):33-37.

[2]孟月月.基于Copula理论的列车定位惯性单元寿命预测与维修决策研究[D].北京交通大学,2020.