物探技术在地铁项目勘察中的综合应用

管线工程器PipelineEngineering物探技术在地铁项目勘察中的综合应用唐扬(天津轨道交通集团有限公司，天津300000)摘要：在城市轨道交通项目中，地下管线探测是前期勘察中十分重要的一环，地下管线探测成果的准确度直接影响地铁的设计方案。非开挖管线与非金属管线是地下管线探测的重点与难点，笔者结合上海与深圳的地铁项目，论述了物探技术对非开挖管线与非金属管线进行探测的方法和技术。关键词：城市轨道交通；地下管线探测；地球物理探测；主动源示踪线法；地震映像法中图分类号：P631．221文献标志码：B文章编号：1009—7767(2015)05-0111—04ComprehensiveApplicationofGeophysicalProspectingTechniqueinMetroSurvey在城市轨道交通项目中，地下管线探测是前期勘察中十分重要的一环．一些深埋的非开挖管线与非金属管线直接影响到地铁的设计方案。如果在前期勘察时不能准确地探测到这类深埋的特殊管线，在施工阶段可能会造成无法弥补的损失。这一类管线由于埋设方式及材质的特殊性．无法采用常规的手段进行探测，如果采用开挖的方式又可能由于场地条件的限制而无法实施。在这种情况下，地球物理探测技术作为一种间接的探测手段可以有效地帮助我们探测该类管线。1非开挖管线的探测城市内的非开挖管线大多数采用水平定向钻进行敷设，超长(>150m)、超深(一般3～12m)以及平面位置变化大是该类管线的特点。常用的地下管线探测仪由于探测深度的原因很难对其进行定位、定深。对于非开挖管线可以采用的物探方法主要有地面磁测、井中磁法、示踪法。1-1地面磁测当地下有铁磁性物质存在时．由于受大地磁场的磁化作用，将会在其周围产生次生磁场．从而产生磁异常，通过观测铁质管道的磁场分布，便可以发现铁质管道并推算出管道的埋深『1]。地面磁测法的优点是探测精度高(精度可达到0．O1nT)，并且大多数的磁力仪都比较轻便，1个人即可完成现场探测。但地面磁测法也存在一定的局限性：城市中各类金属管线错综复杂．在使用地面磁测法进行探测时易受到各类金属管线产生的电磁场的干扰影响，而且无法对无磁管线进行定位、定深。1．2井中磁法井中磁法的探测原理与地面磁测法基本相同。该方法是通过钻孔将探测仪器送到离目标管线较近的位置，通过观测钻孔内磁异常垂直分量的梯度值分布来确定管线的位置。井中磁法的探测精度很高，几乎可以准确地探测出目标管线的深度，但缺点同样明显：首先，需要知道目标管线的大致位置，在离目标管线较近的位置需要有多个探测用的钻孔．成本较高；其次，井中磁法只能探测出目标管线的埋深而无法对其进行定位；第三，和地面磁测一样也无法对无磁管线进行探测【1．3示踪法示踪法是将能发射信号源的示踪探头或是示踪线送入非开挖管线内，在地面上用地下管线探测仪追踪信号，从而对管线进行定位、定深。示踪法适用范围广、抗干扰能力强，也可以对无磁管线进行探测．而且示踪法采用的是主动信号源，可以增强管线仪接收到的信号强度，间接增加了探测深度，但是由于管线仪的限制有效探测深度依然不能超过15m。该方法实施时需要目标管线有能容纳示踪器或示踪线的预留口。表1为几种非开挖管线探测方法优缺点对比。2015JF$5期(9一)第33整，；}荭技术111器管线工程PipelineEngineering表1非开挖管线探测方法优缺点对比翟力萋囊慈j毫患荔一萎孽⋯豢量磐麓誊薹；瑟囊薏簧地面磁测效率较高，轻便，成本一般易受电磁干扰影响，不能探测无磁管线井中磁法探测精度高需要钻孔综合成本较高，工作效率低下，不能探测无磁管线示踪法效率高，适用性广管线需要有预留口，有效探测深度小于15m2非金属管线的探测和非开挖管线一样。非金属管线的探测也是目前在地下管线探测过程中的难点。众所周知，常用的地下管线探测仪是根据电磁法原理设计的。而非金属管线不具备导电性和导磁性，所以利用地下管线探测仪不能探测非金属管线。借助物探手段，利用非金属管线与周围介质的物性差异可以达到探测非金属管线的目的。2．1浅层地震反射法应用于地下管线探测的浅层地震反射法一般多采用地震映像法。地震映像法主要利用反射波能量的强弱以及相位的时空特性来推断地下管线的位置(见图1)。目标管线与周围介质的波阻抗差异越大形成的反射界面越明显，波阻抗差异小形成的反射界面就会减弱．甚至消失。也就是说波阻抗的差异大小是判断是否选择该方法的依据。该方法的分辨率较低，多适用于管径较大的目标管线l3l。地面●一激发点。一接收点图1地震映像法原理图2．2地质雷达地质雷达法是利用管道与周围介质的介电常数(导电性)的差异作为物理条件(见图2)，在非金属管线探测方面应用比较广泛。地质雷达一般根据目标管线的大小与深度来选择不同中心频率的天线_4J。天线选择的是否合理决定