上海天然氣管網有限公司 陳梅彥

工程建設中談及物探，一般理解為地下管線探測，即在不破壞地面覆土的情況下，利用電磁感應原理或電磁波反射法來探測地下金屬管道、電纜等的位置、走向和深度。隨著探測技術的不斷發(fā)展，很多高效的儀器得以研發(fā)，而城市工程建設因要面臨日趨復雜的地下空間環(huán)境，提出了更高的探測要求，淺層地震、高密度電法、磁法等綜合物探手段被逐漸引入，這些都使得越來越多的人認識到物探不僅僅是探測地下管線，還可以對建構筑物基礎以及其它障礙物進行探測，即我們常說的“地下障礙物探測”。近年來，公司在高壓燃氣管網建設和運營中引入物探單位參與，通過不斷實踐、互相了解，使物探工作逐步貼合公司業(yè)務需求，成為了技術上有力的支持。

1 物探技術應用介紹

1.1 管道施工前的探測

天然氣管網施工前期的物探工作，主要用于查明沿線的地下管線和障礙物分布，可以為設計調整、障礙物搬遷、費用預算以及現(xiàn)場施工提供參考依據，使各項工作有的放矢。

例如，上海市天然氣主干管網二期工程(2009～2010年項目)2標段沿S32高速公路北側敷設時，在富永路與在建滬杭高鐵相交。物探初步資料顯示:高鐵下部加固形式復雜(旋噴樁、鉆孔灌注樁)，且線路下方還有電力箱涵、通訊線以及污水管。由于設計管位與滬杭高鐵斜交，勢必與其下部加固基礎相碰，因此，設計單位對管位進行了調整，采用了與滬杭高鐵正交的方向以頂管方式穿越，而改線后的穿越區(qū)域中滬杭高鐵下部為DN600鉆孔灌注樁，樁間距2.4 m?？紤]到天然氣頂管外徑1.4 m，此種情況下，直接按調查資料來施工風險很大，因此，物探單位對改線后的頂管穿越區(qū)域進行了詳探，通過地震映像和探地雷達相結合，確定了頂管穿越區(qū)高鐵的樁位。為確保萬無一失，又采用了小型定向鉆機先行探路，驗證了物探成果的準確性后，方進行頂管施工，這樣確保了管道施工的安全，也避免了對滬杭高鐵的基礎造成損壞。

1.2 管道的防腐層檢測

燃氣管網運營中，必須定期進行管道防腐層檢測。通過輸入特定電流信號到管道，并接收管道傳送的這種電流信號，對電流變化情況進行分析來評估管道防護層的絕緣性，從而確定破損點。

從技術上說，這項工作屬于物探范疇。此外，在管道開挖修復之前也需要探明作業(yè)面下的地下管線以避免次生事故。

1.3 GIS系統(tǒng)的數據庫建設

我司從2004年開始建設GIS系統(tǒng)，以更快捷、準確、有效地對管網設施進行管理。由于公司成立之前的管線資料由多家單位提供，一些管位標段的竣工資料缺失或不詳細，尤其是一些非開挖施工，而且這些資料一般是紙質圖的形式，直接矢量化可能存在較大誤差。針對這種情況，我公司委托物探單位對一些管段進行了“物探跟蹤探測”來采集各類管線數據(如管線點、閥室、閥門、警示牌、轉角樁等)，并重點對浦東外環(huán)線幾處非開挖段采用了綜合物探方法進行探測。

在規(guī)定好數據格式后，物探單位提交的數據可以直接錄入GIS系統(tǒng)，并且較之竣工資料更為準確、詳細，是管網GIS系統(tǒng)數據庫建設的基礎。

以在外環(huán)線(S20)、張家浜進行的非開挖管段物探為例，具體探測過程如下:

(1)探明非開挖管段附近的其它地下管線分布；

(2)從目標管道的直埋段開始追蹤，確定管道的大致位置和方向，這樣可確定4～5 m深的目標管道的位置；

(3)在深度較大的管段，選取合適的地方布置瞬態(tài)面波測線，大致圈定管道的平面位置；

(4)在圈定的管道位置旁布置鉆孔來采集磁梯度數據。通過對比能較好地確定管道的深度，然后根據磁梯度的幅值大小加密鉆孔以逼近目標管道。

圖1為該處下有燃氣管道的典型瞬態(tài)面波記錄。在第10～12道同相軸明顯的發(fā)生錯斷，呈半支繞射弧狀，為下有管道的特征，可初步判定第11道為管道的中心位置。

在此位置上前后布置了3個鉆孔，磁梯度曲線見圖2?？梢?條曲線在8～9 m深度范圍都有異常反應。其中，ZK4幅值較弱，ZK5幅值相對增強，異常都呈單峰狀，說明管道在孔位附近，且由ZK4向ZK5方向逐漸靠近；而ZK6幅值超限，異常有明顯的波峰與波谷，說明管道十分靠近孔ZK6，故深度點取靠近ZK6的位置可最好的保證平面位置的精度。管道中心深度則根據儀器特性，取ZK6曲線的波谷位置即9.25 m。

圖1 面波剖面(測線ZL3)

圖2 ZK4、5、6磁梯度曲線

綜合上述成果，編制了該非開挖管段的物探成果圖(圖3)，成果圖中包括平面圖與剖面圖。可以看出，非開挖管段在平面上有弧度，而不是一條直線；同時在剖面上也不是一條“完美”的弧線，而是有一定程度的彎曲。這是由管道自身的剛性、鉆機導向準確性以及地質條件三個因素共同作用的?？梢哉f，綜合物探成果更直觀、準確地描述了該非開挖管段的空間分布。

圖3 浦東非開挖天然氣管段物探(張家浜)成果

2 難點和問題

2.1 復雜條件下的管線探測

當地下管線分布十分密集時，現(xiàn)有技術手段探測分辨率不高，尤其是在淺部管線間距很小(小于50 cm)時。施工開挖樣洞表明:管線漏測情況主要集中在一些密排的、小口徑、上下重疊或非金屬的管線上。

因此，我們一方面要認識到物探技術存在的局限性，另一方面需要敦促物探單位做好資料調查的工作，此外，施工前也要請各管線單位現(xiàn)場交底。在此基礎上，再由物探人員實地探測以確認管線位置和深度，方能保證施工安全。

2.2 綜合物探技術難點

目前常用的地下障礙物探測方法包括面波法、高密度電法和磁法等。這些方法對場地平整度、場地范圍以及環(huán)境干擾(震動、電磁)等都有一定的要求，而天然氣管網一般沿市政或高速道路兩側敷設，或穿越房屋、河流、防汛墻等，有時探測條件未必理想，探測精度也會受到較大影響。

如何提高探測技術的適宜性，探測人員要多動腦筋，但更多的還需要行業(yè)技術的發(fā)展。我們作為成果的使用者，也要對可能存在的誤差保持清醒的認識。

3 展望

物探技術正在日益發(fā)展，很多先進的技術和方法正不斷的應用到工程建設中來。有以下兩點可以考慮為我們管網建設所用。

3.1 承載力檢測

在場站建設中進行地基承載力測試，一般采用原位測試法，較多的采用靜荷載試驗。這種方法耗時長，花費多。而面波法用于地基承載力測試，不僅方便快捷而且費用低，已經廣泛應用于上海及周邊地區(qū)的地鐵車站建設中。

3.2 非開挖管段的驗收

一般的管線跟蹤測量只能針對開挖直埋段進行，對于非開挖段主要是參考竣工圖。即便如前文所述采用綜合物探方法來探測，也由于經費或現(xiàn)場條件的原因只能是非常離散地進行。如果能在管段驗收時就采用物探裝備如陀螺儀、重力三分量儀器等進行探測，則可以采集連續(xù)的精確數據(平面和深度誤差一般可控制在0.5m以內)，這就為日后的維護和改造提供了準確的數據。

4 結語

物探是一門重要的技術手段，它廣泛地服務于市政工程、各類管網建設中。對于我們燃氣管網企業(yè)來說，不論是設計人員還是工程建設人員都要對物探工作有準確的認識，揚長避短，讓其為我所用。