瞬變電磁法在市政工程排除疑似炮彈爆炸物品的應(yīng)用

屈力

摘? ? 要：采用時(shí)間域瞬變電磁勘探方法，技術(shù)手段先進(jìn)，解決了危險(xiǎn)爆炸物品探測(cè)問題。為市政工程地質(zhì)復(fù)雜情況下的勘探，增加了一項(xiàng)可靠檢測(cè)手段。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁;危爆品;視電阻率;等值斷面;市政研究

1? 項(xiàng)目概況

西安市韓森東路A標(biāo)工程（幸福路--酒十路）道路全長(zhǎng)1103.19m，規(guī)劃紅線寬度40m，A標(biāo)段總造價(jià)4704萬元。

1.1? 事件概述

項(xiàng)目在2015年7月22日，進(jìn)行人工探溝作業(yè)時(shí)。接連挖出5枚疑似未引爆炮彈彈頭，施工項(xiàng)目部及時(shí)按規(guī)定報(bào)警，封鎖現(xiàn)場(chǎng)，并配合警方將已發(fā)現(xiàn)的5枚彈頭安全轉(zhuǎn)移。同時(shí)邀請(qǐng)北方兵器集團(tuán)公司保衛(wèi)處，技術(shù)處等專家對(duì)該區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)了解，初步估計(jì)該區(qū)域?yàn)榱⑵呤甏卮ū骷庸S的廢品堆料區(qū)，目前很難判斷炮彈彈頭的具體情況。

1.2? 工程區(qū)域地質(zhì)情況和地球物理特性

根據(jù)勘察揭露，設(shè)計(jì)道路范圍地層主要為：第四系人工填土，上更新統(tǒng)風(fēng)黃土、殘積古土壤，中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土組成。其中雜填土主要由水泥塊及磚瓦碎塊組成，局部地段含較多粘性土，成分雜亂，疏密不均。層厚0.5m～2.0m。（參考：巖土勘察報(bào)告2015年7月）工區(qū)地球物理特征復(fù)雜，主要多為建筑垃圾、廠房地梁等，該區(qū)原來是原秦川兵工廠區(qū)廠房、庫房等，其中地表土質(zhì)多含金屬粉狀物，金屬廢棄品等物質(zhì)。

1.3? 現(xiàn)場(chǎng)采取的措施

（1）經(jīng)過多方聯(lián)系，施工項(xiàng)目部聘請(qǐng)到陜西某綜合物探大隊(duì)的有關(guān)技術(shù)人員，對(duì)發(fā)現(xiàn)炮彈區(qū)域的地下狀況進(jìn)行了初次試探性勘探，由于施工現(xiàn)場(chǎng)該區(qū)域情況復(fù)雜，因此無法對(duì)地下狀況進(jìn)行確認(rèn)。

（2）施工項(xiàng)目部聯(lián)系到長(zhǎng)安大學(xué)物探系相關(guān)方面專家，經(jīng)過專家對(duì)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，及相關(guān)過程資料分析后，決定利用瞬變電磁法對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)爆炸物品排查作業(yè)。

1.4? 執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格按照《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計(jì)書的有關(guān)規(guī)定。

2? 瞬變電磁探測(cè)原理

瞬變電磁法的工作原理是在地表敷設(shè)不接地線框或接地電極，輸入階躍電流，當(dāng)回線中電流突然斷開時(shí)，在下半空間就要激勵(lì)起感應(yīng)渦流以維持?jǐn)嚅_電流前已存在的磁場(chǎng)，并且此渦流場(chǎng)隨時(shí)間以等效渦流環(huán)的形式向下傳播、向外擴(kuò)展，利用不接地線圈、接地電極或地面中心探頭觀測(cè)此二次渦流磁場(chǎng)或電場(chǎng)的變化情況，可用以研究淺層至中深層的地電結(jié)構(gòu)，由于是在沒有一次場(chǎng)背景的情形下觀測(cè)純二次場(chǎng)異常，因而異常更直接、探測(cè)效果更明顯、原始數(shù)據(jù)的保真度更高。

由于瞬變電磁測(cè)深法是在一次場(chǎng)斷電后測(cè)量純二次場(chǎng)，不存在一次場(chǎng)源的干擾，此外，由付里葉變換可知，一個(gè)階躍脈沖實(shí)際上是由各種高頻和低頻諧波疊加而成的，產(chǎn)生的場(chǎng)是一種寬頻帶電磁波。

3? 測(cè)量工作置

在測(cè)量區(qū)域內(nèi)沿設(shè)計(jì)道路縱向布設(shè)測(cè)線，測(cè)線間隔4m，測(cè)點(diǎn)2m，在重點(diǎn)區(qū)域測(cè)線距為2m?，F(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，測(cè)線布置在線號(hào)為360-640段測(cè)線為南北方向，測(cè)線距4m，點(diǎn)距2m;在644～770段測(cè)線為東西向，線距4米，點(diǎn)距2米。

本次探測(cè)工作量有效測(cè)點(diǎn)2043個(gè)點(diǎn)，檢查點(diǎn)92個(gè)，占4.5%，總測(cè)點(diǎn)為2135個(gè)。

4? 資料解釋結(jié)果

4.1? 視電阻率斷面圖分析

本次測(cè)量工作量大，測(cè)線多，每條測(cè)線的詳細(xì)視電阻率等值斷面圖見附錄，在此只列舉幾個(gè)比較典型的等值斷面圖，介紹一下異常的解釋規(guī)律，最終的解釋結(jié)果見平面異常展布圖。圖2和圖3分別是464和466線視電阻率斷面圖，從圖中可以看出，有5個(gè)不同的低阻異常，該異常等值線封閉，且這兩條線的異常形態(tài)和位置很相似，具有一定的相關(guān)性，表明該相鄰測(cè)線的異常比較可靠，該區(qū)域地下有良導(dǎo)體存在，有可能是金屬廢料，也有可能是金屬管道或電纜等，在開挖時(shí)必須注意。同理，圖4和圖5分別是490線和494線視電阻率斷面圖，也存在類似的規(guī)律。是否是管道或電纜在異常平面圖的解釋中可以進(jìn)行排除。

4.2? 平面異常展布圖

本次測(cè)量以剖面式測(cè)量為主，所有解釋以測(cè)線為主，解釋也以每條測(cè)線的異常為主。首先，我們把采集的數(shù)據(jù)以測(cè)線為單位，每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行圓滑濾波處理，直到每條測(cè)線每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)合理可信。之后，我們經(jīng)過一系列的處理，濾波，計(jì)算視電阻率，通過時(shí)深轉(zhuǎn)換計(jì)算視深度，繪制平面等值斷面圖，根據(jù)視電阻率的相對(duì)高低，圈出低阻異常范圍。

經(jīng)過一系列處理后，低阻異常范圍基本確定。為了更清楚直觀的在平面上看到異常的分布，我們采用異常平面展布圖，即把測(cè)線和測(cè)點(diǎn)繪制在平面上，以測(cè)線為單位，把每條測(cè)線上的視電阻率異常繪制在測(cè)線上，如圖6。由于工區(qū)地下結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，各種鋼梁，電纜，金屬片，管道等縱橫交錯(cuò)，為了使炮彈異常進(jìn)一步縮小，我們根據(jù)異常分布規(guī)律，把連在一起的可能是電纜或水管等異常作為二級(jí)異常，把其他的可能性較大的異常作為一級(jí)異常，即重點(diǎn)異常，在重點(diǎn)異常處開挖時(shí)特別注意，在二級(jí)異常處開挖注意電纜及其相關(guān)金屬物件，同時(shí)也不排除炮彈和電纜混雜在一起，這在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

圖6是線號(hào)360-456線區(qū)域，根據(jù)已知5枚炮彈位置分別再向兩邊各延長(zhǎng)20米，加密測(cè)線。該區(qū)域?qū)儆谥攸c(diǎn)區(qū)域，異常也要特別注意。

5? 綜合資料排爆

根據(jù)瞬變電磁法的全面積測(cè)探結(jié)果，對(duì)可疑區(qū)域采取保護(hù)性謹(jǐn)慎開挖。開挖工作應(yīng)在有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。由于施工現(xiàn)場(chǎng)多處埋有地下管線、管溝，并多處為廢棄廠房基礎(chǔ)、地梁、建筑垃圾等，尤其該區(qū)域是原秦川廠區(qū)廠房、庫房等，其中地表土質(zhì)多含金屬粉狀物、金屬廢品等物質(zhì)。考慮挖掘過程作業(yè)人員的安全因素，本次挖掘過程全部采用分區(qū)域、灌水軟化土層法人工挖掘方式。其次本次挖掘?qū)ο笫桥趶棌楊^根據(jù)軍品有關(guān)規(guī)定，應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)物品采取除靜電操作，濕法挖掘可以有效避免產(chǎn)生靜電，做到相對(duì)安全操作。

6? 結(jié)論

6.1? 結(jié)論

本次在西安市韓森東路A標(biāo)段采用瞬變電磁法，探測(cè)疑似未爆炮彈作業(yè)，對(duì)所掌握資料進(jìn)行了反復(fù)分析解釋，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)有些出露的鋼筋和已知的鋼筋地梁等，盡量排除相關(guān)干擾異常，使目標(biāo)物的可能性范圍進(jìn)一步縮小，為下一步施工縮小排查范圍，降低排爆作業(yè)危險(xiǎn)，提供較為可靠的信息，并按要求成功排除了疑似炮彈爆炸物品共計(jì)21枚。本項(xiàng)目取得的成果歸納如下：

（1）采用時(shí)間域瞬變電磁勘探方法，技術(shù)手段先進(jìn)，解決了未爆炸炮彈探測(cè)問題。

（2）依據(jù)平面異常展布圖，從中發(fā)現(xiàn)了未知地下管道，管線，鋼梁。隨后對(duì)其進(jìn)行了排查確認(rèn)，圈出了重點(diǎn)異常區(qū)域，以便在開挖時(shí)特別注意。

（3）為今后在類似事件（危險(xiǎn)品排除探測(cè)）方面的處理，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（4）該方法可在以后的市政建筑工地，對(duì)排除地下管線等障礙物方面提供理論依據(jù)和建立實(shí)踐基礎(chǔ)。

6.2? 存在的問題

（1）由于工區(qū)地下結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，存在著鋼梁，鋼筋混凝土地梁，金屬、非金屬等多條管線以及相關(guān)軍品金屬廢料、工業(yè)殘?jiān)?，這些都會(huì)形成低阻異常，使得瞬變電磁的異常解釋非常復(fù)雜，要排除這些異常比較困難，我們通過出露的鋼筋以及已知的管道，結(jié)合異常的分布規(guī)律，排除了一部分相關(guān)異常干擾。

（2）受區(qū)內(nèi)局部變電站的影響，在東區(qū)部分?jǐn)?shù)據(jù)受到影響，使得附近瞬變電磁數(shù)據(jù)采集質(zhì)量有所下降。在野外數(shù)據(jù)采集及資料處理中已采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，解釋成果的可靠性會(huì)受到一定的影響，在使用該資料時(shí)請(qǐng)注意。

6.3? 影響及意義

通過本次廠區(qū)工況復(fù)雜情況的測(cè)量作業(yè)，對(duì)以后市政工程地下管線障礙物探測(cè)積累經(jīng)驗(yàn)。尤其在地質(zhì)狀況不明及地下管線復(fù)雜的城市環(huán)境，其他技術(shù)手段無法滿足要求的情況下，增加了一個(gè)更穩(wěn)妥可靠的選擇。

參考文獻(xiàn)：

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