物探技术在地铁项目勘察中的综合应用

管线工程器　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　物探技术在地铁项目勘察中的综合应用　唐扬　３０００００）　（天津轨道交通集团有限公司，天津摘　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：Ｐ　６３１．２２１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１５）０５－０１１１—０４　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　Ｍｅｔｒｏ　Ｓｕｒｖｅｙ　在城市轨道交通项目中，地下管线探测是前期勘　杂．在使用地面磁测法进行探测时易受到各类金属管　察中十分重要的一环．一些深埋的非开挖管线与非金　线产生的电磁场的干扰影响，而且无法对无磁管线进　属管线直接影响到地铁的设计方案。如果在前期勘察　行定位、定深。　时不能准确地探测到这类深埋的特殊管线，在施工阶　１．２井中磁法　段可能会造成无法弥补的损失。这一类管线由于埋设　井中磁法的探测原理与地面磁测法基本相同。该　方式及材质的特殊性．无法采用常规的手段进行探测，　方法是通过钻孔将探测仪器送到离目标管线较近的　如果采用开挖的方式又可能由于场地条件的限制而　位置，通过观测钻孔内磁异常垂直分量的梯度值分布　无法实施。在这种情况下，地球物理探测技术作为一种　来确定管线的位置。井中磁法的探测精度很高，几乎可　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　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　城市内的非开挖管线大多数采用水平定向钻进　近的位置需要有多个探测用的钻孔．成本较高；其次，　行敷设，超长（＞１５０ｍ）、超深（一般３～１２　ｍ）以及平面　井中磁法只能探测出目标管线的埋深而无法对其进　位置变化大是该类管线的特点。常用的地下管线探测　行定位；第三，和地面磁测一样也无法对无磁管线进　仪由于探测深度的原因很难对其进行定位、定深。　行探测【　对于非开挖管线可以采用的物探方法主要有地　１．３示踪法　面磁测、井中磁法、示踪法。　１－１地面磁测　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　当地下有铁磁性物质存在时．由于受大地磁场的　踪信号，从而对管线进行定位、定深。示踪法适用范围　磁化作用，将会在其周围产生次生磁场．从而产生磁　广、抗干扰能力强，也可以对无磁管线进行探测．而且　异常，通过观测铁质管道的磁场分布，便可以发现铁　示踪法采用的是主动信号源，可以增强管线仪接收到　质管道并推算出管道的埋深『１］。地面磁测法的优点是　的信号强度，间接增加了探测深度，但是由于管线仪　探测精度高（精度可达到０．Ｏ１　ｎＴ），并且大多数的磁力　的限制有效探测深度依然不能超过１５　ｍ。该方法实施　仪都比较轻便，１个人即可完成现场探测。但地面磁测　时需要目标管线有能容纳示踪器或示踪线的预留口。　法也存在一定的局限性：城市中各类金属管线错综复　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　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　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　井中磁法　效率较高，轻便，成本一般　探测精度高　易受电磁干扰影响，不能探测无磁管线　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１５　ｍ　２非金属管线的探测　对管道探测的因素主要有：１）管道材质与周围回填物　和非开挖管线一样。非金属管线的探测也是目前　的电导性差异。电导性差异越大，雷达反应也越明显．　在地下管线探测过程中的难点。众所周知，常用的地下　反之亦然。２）管道周围土体的含水率。湿度越高，土体　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ｌ　３ｌ。　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了探测的准确度，通常来说频率　越低．分辨率越低，探测深度越大；频率越高，分辨率　越高，探测深度越小。也就是说地质雷达适合探测埋　深大管径大或是埋深浅管径小的管线。影响地质雷达　１１２啼荭投】Ｉ：２０１５　Ｎｏ．５（Ｓｅｐ．）Ｖｏ１．３３　对雷达波的吸收越多，越不利于雷达的分辨，导致探　测深度减小。　ａ）数据采集　ｂ）雷达图　图２地质雷达原理示意图　３实际工程应用　３．１非开挖管线的探测　３．１．１项目概况　上海市轨道交通ｌ２号线位于上海市杨浦区，施　工区域内地下管线密集．相互问干扰较大，埋设条件　复杂，并且该目标管线是采用非开挖方式埋设的。由于　地处管线密集区域．受周围金属管线的影响，无法采　用地面磁测或井中磁法进行探测。经现场踏勘，该非开　挖目标管线中存在预留空管，可以采用示踪法，但是由　于预留口尺寸过小无法容纳示踪器。最终决定采用主　动源示踪线法进行探测，探测仪器采用ＲＤ４０００管线　探测仪　３．１．２探测方法　利用示踪器线架将管道示踪线顺预留口完全推　入管道内，利用ＲＤ４０００的发射机对示踪线进行直连，　在地面上利用ＲＤ４０００接收机沿管道接收示踪器信　号，每５　ｍ记录１次定深和定位。　定位方法：用接收机接收示踪器信号时应平行管　道走向接收信号，沿管道走向接收到最强信号后，应原　地旋转接收机确定管道准确走向后再垂直管道走向　接收最强信号进行定位。