李振海

(上海新地海洋工程技術(shù)有限公司，上海200083)

1 引言

上海市建設(shè)有公用民防工程約7.0×106m2。其中，1986年12月之前修建的民防工程大約7.0×105m2，這些早期民防工程修建時(shí)設(shè)計(jì)缺少審圖環(huán)節(jié)、施工缺乏規(guī)范的施工監(jiān)理和驗(yàn)收，施工質(zhì)量堪憂，加之工程建造早、使用時(shí)間長、管理不當(dāng)?shù)仍?，這類工程安全隱患尤為突出。因此，運(yùn)用無損檢測(cè)的物探技術(shù)快速準(zhǔn)確地探查出早期民防工程的具體位置及埋深，對(duì)城市安全和建設(shè)具有重要意義[1]。

國內(nèi)外早期民防工程探查的主要物探手段以傳統(tǒng)的高密度電法、探地雷達(dá)法、瞬態(tài)瑞雷波法為主，但均只是討論了單一方法和單一條件下的適應(yīng)性，未考慮實(shí)際探查時(shí)的觀測(cè)參數(shù)的影響，也未對(duì)勘察場(chǎng)地干擾問題開展討論。

由于觀測(cè)環(huán)境條件差，上海城市干擾嚴(yán)重，早期民防工程結(jié)構(gòu)類型多樣，且其內(nèi)部情況并不明確等原因，并不是所有的物探方法對(duì)上海市早期民防工程都適用。本文研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用2種或以上的組合物探方法進(jìn)行探查時(shí)，不同的方法在結(jié)果上能相互驗(yàn)證或者補(bǔ)充，可提高探查的準(zhǔn)確性。

2 上海市民防工程特征及環(huán)境地質(zhì)條件對(duì)物探的影響

上海市早期民防工程主要有單建式工程和附建式工程2種類型，并以附建式工程為主，大部分附建式工程上部為各類樓宇，很難開展常規(guī)的物探工作；單建式工程上部場(chǎng)地開闊，空間干擾相對(duì)較小，具備物探工作前提條件，故本文研究對(duì)象主要為單建式早期民防工程。

上海地區(qū)地下水位高、軟土地層含水多，對(duì)電磁波傳播具有較大吸收作用；城區(qū)的地下管線密布，地上樓房、橋梁、車輛等電磁干擾強(qiáng)；城區(qū)內(nèi)地表多為混凝土及硬化路面，不便于檢波器及電極與地面良好耦合，探測(cè)場(chǎng)地條件狹小，難以進(jìn)行測(cè)線布設(shè)；早期民防工程材質(zhì)及內(nèi)部充填情況不明。上述這些特殊的地質(zhì)條件、復(fù)雜的環(huán)境條件等對(duì)物探方法的使用以及測(cè)線布置造成比較嚴(yán)重的影響。

3 物探方法

目前可用于民防工程探查的方法主要有：探地雷達(dá)法、瞬態(tài)瑞雷波法、高密度電阻率法、地震反射波法、磁法、井中CT法、多頻電磁法等。不同的探查方法具有不同的適用條件，在對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行探查時(shí)有各自的優(yōu)勢(shì)。城市民防工程的探查具有工程環(huán)境復(fù)雜、地面干擾因素多、要求檢測(cè)效率高、工期短等特點(diǎn)，因此上述方法并不全適用于城市民防工程的探查，應(yīng)針對(duì)不同場(chǎng)地條件及周邊干擾選擇適合的方法進(jìn)行綜合探查。筆者在理論研究及多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，總結(jié)了不同探查方法在上海民防工程探測(cè)的適用性（見表1），并通過實(shí)例簡述其應(yīng)用效果。

表1 民防工程物探探查方法適用性

4 物探技術(shù)應(yīng)用案例

4.1 案例一

上海市徐匯區(qū)肇嘉浜路綠化隔離帶中存在人防工程。該區(qū)域地表為綠化，起伏較小。其中綠化區(qū)域內(nèi)植被豐富，附近有柵欄阻攔，地下有2 800 mm×3 150 mm排水箱涵及軌道交通9號(hào)線，四周為肇嘉浜路車道。

實(shí)際探測(cè)中考慮了工區(qū)環(huán)境及適用的地球物理方法，本次采用高密度電法、多頻電磁法、探地雷達(dá)法進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)測(cè)線布置見圖1。

圖1 探測(cè)測(cè)線布置示意圖

4.1.1 高密度電法探查典型測(cè)線二維結(jié)果示例

測(cè)線L4-L3長18 m(見圖2)，電極距0.6 m，在位于測(cè)線6.5~10.5 m處，頂部埋深約1 m附近存在略微偏低的電阻率異常，推斷該位置存在人防。

圖2 L4-L3測(cè)線高密度電阻率法探查數(shù)據(jù)反演視電阻率剖面圖

4.1.2 多頻電磁法探查結(jié)果示例

本次探測(cè)共采用8個(gè)不同頻率對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行多頻電磁法探查，數(shù)據(jù)點(diǎn)連續(xù)采集，不同測(cè)線間距0.5 m，測(cè)線長度40 m。在圖3中可以看出粗線框位置異常明顯，并且輪廓較為清晰，可推斷為人防位置，并且從形態(tài)可看出為側(cè)室形態(tài)。

圖3 多頻電磁法探查數(shù)據(jù)反演成果平面圖

4.1.3 探地雷達(dá)結(jié)果示例

該區(qū)域位于綠化帶上，種滿了植被，采用100 MHz雷達(dá)天線進(jìn)行探查，采用測(cè)點(diǎn)測(cè)量方式進(jìn)行記錄，相對(duì)介電常數(shù)設(shè)置為6，采樣點(diǎn)數(shù)為1 024點(diǎn)。探地雷達(dá)進(jìn)行探查時(shí)地表不平，難度較大，采用點(diǎn)測(cè)的方式進(jìn)行探查。圖4為探地雷達(dá)探查剖面圖，對(duì)比高密度電阻率法探測(cè)結(jié)果，粗線框位置推斷為人防區(qū)域，雖然有同相軸錯(cuò)斷，但異常不明顯，可以作為對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果。

圖4 探地雷達(dá)探查剖面圖

4.1.4 綜合結(jié)果分析

該案例使用了高密度電阻率法、多頻電磁法和探地雷達(dá)法3種探查方法，探地雷達(dá)法探查結(jié)果不理想，未能分辨出民防工程位置及埋深，而高密度電阻率法和多頻電磁法的探測(cè)效果良好。根據(jù)3種結(jié)果畫出了推斷人防位置（見圖5），并且施工方根據(jù)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行了開孔驗(yàn)證及測(cè)量，驗(yàn)證及測(cè)量結(jié)果與推斷結(jié)果匹配性良好。

圖5 綜合物探成果圖

5 結(jié)論

通過對(duì)探地雷達(dá)法、高密度電阻率法、瞬態(tài)瑞雷波法、多頻電磁法等物探方法在上海市民防工程探查中的應(yīng)用研究表明：在一定條件下各方法具有獨(dú)特的應(yīng)用效果，但沒有一種方法是萬能的，不同物探方法適合不同類型和材質(zhì)的民防工程探查，而現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境干擾情況及場(chǎng)地條件又限制了物探方法的探查應(yīng)用，因此實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)民防工程類型、材質(zhì)、環(huán)境干擾情況、場(chǎng)地條件等因素綜合選擇適用的探查方法，可以大大提高工作效率及探查效果。