Poniższy artykuł opracowano w oparciu o stan prawny obowiązujący w momencie powstania tego artykułu.
Redakcja nie gwarantuje aktualności tekstu w okresie późniejszym, jak również nie ponosi odpowiedzialności za ew. stosowanie się do zawartych w nim zaleceń.

W podziemnym kręgu

W Buduj z Głową nr 2/2018, w artykule pt. "Laserem po ziemi" mogliśmy zapoznać się ze skaningiem laserowym – jedną z najnowocześniejszych technik pozyskiwania danych dla numerycznego modelu terenu. Stąd między innymi jego wykorzystanie przy projektowaniu przebiegu dróg, tras kolejowych, rurociągów. Zdolność przenikania lasera przez roślinność pozwala na dotarcie do gruntu i na uzyskanie dokładnej reprezentacji powierzchni terenu. I o ile tego rodzaju technika radzi sobie z gęstym, niedostępnym lasem, to w konfrontacji z miejską dżunglą i jej podziemną infrastrukturą, już nie. W końcu nie do tego ww. technologia miała być i jest wykorzystywana. Aby znaleźć to, co znajduje się pod powierzchnią ziemi, pod nawierzchnią asfaltową czy też betonową, użyjemy innej, dostępnej od wielu lat i wciąż bardzo mocno rozwijanej technologii pozwalającej na "przeniknięcie" przez wyżej wymienione powierzchnie. Mimo że posiadamy coraz dokładniejsze mapy z lokalizacją infrastruktury podziemnej, wciąż słyszymy o przypadkach uszkodzenia wodociągu, przerwaniu sieci telekomunikacyjnej lub energetycznej, natrafieniu na bliżej niezidentyfikowane obiekty. Dlatego należy pamiętać, że nie można do końca ufać nawet najlepszej mapie geodezyjnej. Geodeci tworzący mapy są tylko ludźmi i też popełniają błędy. Nadmierny pośpiech, niekiedy brak czasu, aby osobiście sprawdzić faktyczny przebieg nowo położonej instalacji w terenie przed naniesieniem tego elementu na mapę, skutkuje tym, że powstaje wzorzec obarczony błędem, który jest później powielany przez innych.

 

Niewłaściwe planowanie miejsc wykopów może prowadzić nie tylko do uszkodzenia podziemnych instalacji, ale może też stanowić duże zagrożenie dla zdrowia i życia pracowników. Aby uniknąć kolizyjnych sytuacji, wiele firm stosuje przed rozpoczęciem prac oraz w trakcie ich prowadzenia urządzenia pozwalające na lokalizację potencjalnego zagrożenia. W dostępnej na rynku ofercie lokalizatorów znajdziemy zarówno konstrukcje proste, jak i bardziej skomplikowane. Aby skutecznie potwierdzić podkład geodezyjny przy pomocy lokalizatora kabli i rur oraz aby wykrywać podziemne instalacje nieumieszczone na żadnej mapie, niezbędne jest posiadanie sprzętu odpowiedniej jakości. Stąd też ceny tych urządzeń mogą być skrajnie różne, począwszy od kilku tysięcy, do ponad stu tysięcy złotych. Znajdziemy zarówno sprzęt do precyzyjnej lokalizacji oraz identyfikacji kabli i rur z dużą ilością funkcji i dużą różnorodnością zastosowań, jak i konstrukcje prostsze, które też mogą spełnić nasze wymagania. Wszystko zależy od potrzeb.

 

Urządzenia do lokalizacji precyzyjnej, czyli tzw. "lokalizatory precyzyjne" przeznaczone są głównie dla firm, które muszą w bezbłędny sposób wyszukać i wytrasować podziemne instalacje w każdym możliwym miejscu bez względu na ilość ułożonych tam kabli czy rur. Lokalizatory precyzyjne, oprócz podstawowych funkcji do wykrywania i trasowania instalacji, mogą być także wyposażone w inne dodatkowe funkcje pomiarowe, jak kompas kierunkowy, system GPS, rejestrator danych pomiarowych, ramkę do punktowej lokalizacji uszkodzeń kabli, system do pewnej identyfikacji kabli w wykopie, pomiar natężenia oraz kierunku prądu sygnałowego, pomiar poziomu zakłóceń pola elektromagnetycznego i wiele innych. Dla firm wykonawczych czy ekip remontowych wystarczą tzw. "lokalizatory proste", czyli podstawowy sprzęt lokalizacyjny, który pozwoli określić trasy przejścia wszystkich instalacji przez teren przeznaczony do prac wykopowych.

 

Jako najbardziej niezawodny sposób na potwierdzanie przebiegu uzbrojenia podziemnego tras kabli i rur posłużą lokalizatory oparte o właściwości pola elektromagnetycznego. Położenie podziemnych przewodów/ instalacji metalowych, które są przewodnikami prądu elektrycznego, może być określane bezpośrednio poprzez zastosowanie typowych lokalizatorów. Z kolei rurociągi, kanały, tunele wykonane z tworzyw sztucznych, betonu, ceramiki, drewna czy kamienia nie mogą być wykrywane bezpośrednio lokalizatorami, ponieważ nie zapewniają dostatecznej przewodności elektrycznej. Istnieje możliwość wykrycia przebiegu niemetalowych przewodów podziemnych za pomocą lokalizatorów elektromagnetycznych poprzez zastosowanie dodatkowego wyposażenia, np. wykorzystanie sond nadawczych wprowadzonych do niemetalowych rurociągów/ kanałów lub przez przeciągnięcie linki metalowej wewnątrz kanału/ rurociągu, które to są następnie identyfikowane przez lokalizator. W takich przypadkach wykrywanie przy użyciu lokalizatorów wykonuje się podobnie jak w odniesieniu do przewodów metalowych.

 

Należy wyróżnić dwie zasadnicze grupy metod wyznaczania położenia instalacji podziemnych, a mianowicie: metodę pasywną - bez generatora i metodę aktywną - z generatorem. Większość prac lokalizacyjnych tzw. "prostych" wykonuje się przy użyciu samego lokalizatora (tj. bez generatora - metoda pasywna), gdzie podczas jego pracy wykorzystuje się tak zwane pasywne tryby „Power” i „Radio”. Lokalizator odbiera wtedy sygnały naturalnie występujące w otoczeniu, takie jak sygnał 50 Hz (a także jego harmoniczne) przepływający przez kable energetyczne podłączone do pracujących odbiorników energii ("Power" - wykrywanie kabli pod napięciem) lub sygnał radiowy pochodzący z różnych radiostacji napowietrznych przenoszony przez wszystkie długie podziemne instalacje (rurociągi stalowe i żeliwne, kable telekomunikacyjne) odgrywające w tym przypadku funkcję anten retransmisyjnych ("Radio"). W trybie "Radio" zlokalizujemy również linie nieobciążonych kabli oświetlenia ulicznego, kabli sterowniczych, kabli telewizji kablowej.

 

Niestety, w wielu przypadkach nie wystarczy użycie samego odbiornika, aby zlokalizować wszystkie występujące w danym obszarze sieci podziemne. Przykładem takim może być głęboko położony wodociąg lub taśma lokalizacyjna ułożona nad kablami światłowodowymi oraz rurami z PE i PVC. Konieczne jest wtedy zastosowanie aktywnego sygnału wysłanego na daną linię z generatora sygnałowego. Generatora sygnałowego używa się także wtedy, gdy zachodzi potrzeba wytrasowania konkretnie danej instalacji oraz precyzyjne określenie głębokości jej zalegania.

 

W metodzie aktywnej lokalizacji do wzbudzenia sygnału w kablu lub metalowym rurociągu używany jest nadajnik sygnału - generator. Sygnał o precyzyjnie określonej częstotliwości lokalizowany jest w terenie za pośrednictwem odbiornika, którego układy odbiorcze i anteny dostrojone są do tej częstotliwości. Zaletą lokalizacji aktywnej jest możliwość selektywnego wzbudzania wybranych instalacji, co pozwala na precyzyjne ustalenie trasy przebiegu i identyfikację przewodów podziemnych. Stosując metodę aktywną, można wzbudzić i wykryć w danym terenie więcej instalacji podziemnych niż w trybach pasywnych. Do dyspozycji mamy trzy sposoby wzbudzania sygnału: galwaniczne sprzężenie generatora z lokalizowanym przewodem, sprzężenie za pośrednictwem cęgów nadawczych i sprzężenie indukcyjne za pośrednictwem wewnętrznej anteny (pętli indukcyjnej) generatora. Sprzężenie galwaniczne, tj. podłączenie bezpośrednie, wymaga wykonania połączeń elektrycznych z lokalizowanym kablem (koniecznie bez napięcia) lub rurociągiem. Metoda galwaniczna zapewnia najlepszą skuteczność i dokładność lokalizowania, pozwala też ustalać położenie obiektów na większej głębokości i zapewnia maksymalny zasięg trasowania. W tym trybie można także bardzo dokładnie zmierzyć głębokości badanej instalacji. Metoda ta używana jest również do trasowania i pomiaru głębokości taśm oznacznikowych (lub przewodów lokalizacyjnych) ułożonych nad światłowodami i rurami z tworzyw sztucznych.

 

Cęgów nadawczych użyjemy w przypadkach, gdy dostęp do metalowych elementów kabla lub rurociągu (w celu wykonania połączenia elektrycznego) jest niemożliwy albo niebezpieczny. Przy użyciu klamry nadawczej można nadać sygnał z generatora w sposób nieinwazyjny na "czynny" kabel energetyczny (nn, SN, WN), teletechniczny itp. Umożliwia to precyzyjne trasowanie i pomiar głębokości badanej instalacji. Metoda ta szczególnie przydatna jest w sytuacjach, w których bezpośrednie podłączenie jest niemożliwe (np. kable przelotowe w wykopach kontrolnych, w studniach kablowych, w złączach kablowych, przy zejściu kabla ze słupa do ziemi itp.).

 

Tryb indukcyjnego wzbudzenia sygnału w przewodach podziemnych stosuje się w przypadkach, gdy nie jest możliwe bezpośrednie podłączenie generatora lub zastosowanie cęgów nadawczych. Sygnał emitowany przez wewnętrzną antenę nadawczą generatora (pętlę indukcyjną) przenika przez ziemię i wzbudza prąd o określonej częstotliwości w przewodach podziemnych znajdujących się w zasięgu transmisji, co pozwala na wykrycie i prześledzenie trasy tych przewodów za pomocą odbiornika. W trybie indukcyjnym najłatwiejszą metodą zasilenia danej linii sygnałem jest indukcyjne nadanie sygnału o określonej częstotliwości poprzez warstwę ziemi. Wystarczy postawić generator nad spodziewaną trasą przebiegu poszukiwanej sieci i kilkanaście metrów dalej odebrać lokalizatorem nadany sygnał, wprost z niewidocznego kabla lub rury. Przy użyciu generatora sygnałowego można zbadać głębokość ułożenia danej instalacji w celu np. zidentyfikowania, z jakim elementem uzbrojenia podziemnego mamy do czynienia.

 

Lokalizatory tras kabli i rur nie są w stanie wykryć wszystkiego. Przy użyciu tego sprzętu utrudnione jest ustalanie przebiegu instalacji niemetalowych. Lokalizacja takiej instalacji odbywa się przy wykorzystaniu sond sygnałowych wprowadzanych do wewnątrz danej instalacji i lokalizowanych z powierzchni ziemi (sondy wprowadzane są przy pomocy włókna szklanego z wtopioną wewnątrz parą przewodów metalowych). Do najczęściej spotykanych długości przewodu należą: 30 m, 50 m, 60 m, 100 m i 150 m. Sondy sygnałowe mogą być także użyte do śledzenia kierunku przy przewiertach sterowanych.

 

W przypadku, gdy nie mamy dostępu do rury, lub prowadzimy wykrywanie instalacji podziemnych w miejscu o nieznanej infrastrukturze, używamy metody georadarowej.

W georadarach wykorzystane jest zjawisko odbicia fali od wykrywanych urządzeń podziemnych. Dzięki temu obliczany jest czas przejścia podwójnego fali z nadajnika do obiektu i dalej do odbiornika. Można przyjąć, że fala rozchodzi się w ziemi z prędkością średnią 0,1 m/ns (zależy to od rodzaju gruntu). Znając czas, jesteśmy w stanie bardzo szybko policzyć głębokość obiektu podziemnego. Georadar wysyła fale w głąb badanego ośrodka i nasłuchuje odbitych fal, które powracają na powierzchnię. Dzięki temu, że georadarem wykonujemy serię pomiarów nad badanym obiektem wzdłuż prostej linii, jesteśmy w stanie wykryć instalacje podziemne. Warunkiem wykrycia instalacji podziemnej metodą falową, elektromagnetyczną jest, aby mapowany obiekt miał przenikalność elektryczną różną od ośrodka otaczającego. Na przykład pusta rura w ziemi, wypełniona medium rura w piasku, zbrojenie betonu, pustki inne, nieciągłości, pęknięcia a także ślady wykopów pod infrastrukturę. Georadarem możemy lokalizować inne obiekty podziemne, jak fundamenty, stare kanały, zbrojenie betonu. Georadary nie są urządzeniami uniwersalnymi. Do każdej lokalizacji i wykrywania instalacji podziemnych wybiera się antenę o odpowiedniej częstotliwości. Stąd znajdziemy rozwiązania np. z dwiema antenami. Częstotliwość anten jest wyznacznikiem głębokości penetracji, a także rozdzielczości pionowej. Wyższe częstotliwości są odpowiedzialne za wyższą rozdzielczość, natomiast niższe za głębokość wykrywania rur i kabli. Można powiedzieć, że czym wyższa częstotliwość tym większa rozdzielczość, ale płytsza lokalizacja, natomiast czym niższa częstotliwość, tym mniejsza rozdzielczość, ale zasięg lokalizacyjny jest większy.

 

A wracając do "standardowych" lokalizatorów, to ważnym elementem przy wyborze lokalizatora mogą okazać się jego funkcje dodatkowe uzyskiwane przy zastosowaniu specjalnych akcesoriów. Dzięki nim możliwa jest m.in. punktowa lokalizacja uszkodzeń przewodów i taśmy oznaczeniowej. Nowoczesne lokalizatory mogą być konfigurowane poprzez Internet, dzięki komunikacji Bluetooth lub RS232. Posiadają funkcje, które umożliwią pozytywną identyfikację lokalizowanego przewodu, wskażą jego kierunek, w sposób graficzny poinformują użytkownika o zagięciach (zakrętach) śledzonej instalacji i obecności odgałęzień. Posiadają funkcję informującą użytkownika o poziomie zakłóceń pola magnetycznego w miejscu lokalizacji oraz funkcję mierzącą natężenie prądu sygnałowego z generatora na poszczególnych instalacjach. Nowoczesne odbiorniki posiadają też wewnętrzny rejestrator danych, w którym można zapisać punktowe dane dotyczące głębokości ułożenia instalacji, natężenia odbieranego pola magnetycznego w punkcie pomiaru i wartości prądu sygnałowego w danym miejscu sieci. Wraz z tymi informacjami zapisywane są bieżące parametry robocze odbiornika (częstotliwość sygnału, wartość wzmocnienia) oraz rzeczywisty czas wykonania pomiaru. Dane z pamięci można następnie przesłać do komputera w celu analizy i archiwizacji. Posiadają możliwość współpracy z systemem GPS (wewnętrznym lub zewnętrznym). Wyposażone są w automatyczną i ręczną regulację wzmocnienia. Ważną cechą współczesnych zestawów lokalizacyjnych jest ich łatwość obsługi.

 

Ciekawą funkcją jest pomiar offsetowy, dzięki któremu wykrywacz może wyśledzić przewód, gdy nie znajduje się bezpośrednio nad nim – wykorzystuje dostępne dane do oszacowania poziomej i pionowej (głębokość) odległości. Przyda się też funkcja „zawsze w celu” - ułatwiająca poruszanie się wzdłuż szukanej instalacji podziemnej.

 

Największą popularnością cieszą się urządzenia należące do grupy rozwiązań "włącz i mierz". Operator przed rozpoczęciem pracy wybiera odpowiedni tryb wykrywania, a w czasie pomiaru skupia się jedynie na analizowaniu sygnałów dźwiękowych i graficznych.

 

Wyposażeni w profesjonalne urządzenia do lokalizacji elementów uzbrojenia podziemnego - kabli, rurociągów, znaczników EMS, pokryw, włazów, zasuw itp. możemy ze spokojem "wgryzać się" w ziemię ze świadomością, że niczego nie uszkodzimy i nie narazimy pracowników na niepotrzebne niebezpieczeństwo.