物探技術在上海早期民防工程探查中的應用研究

李振海

(上海新地海洋工程技術有限公司，上海200083)

1 引言

上海市建設有公用民防工程約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設計缺少審圖環節、施工缺乏規范的施工監理和驗收，施工質量堪憂，加之工程建造早、使用時間長、管理不當等原因，這類工程安全隱患尤為突出。因此，運用無損檢測的物探技術快速準確地探查出早期民防工程的具體位置及埋深，對城市安全和建設具有重要意義[1]。

國內外早期民防工程探查的主要物探手段以傳統的高密度電法、探地雷達法、瞬態瑞雷波法為主，但均只是討論了單一方法和單一條件下的適應性，未考慮實際探查時的觀測參數的影響，也未對勘察場地干擾問題開展討論。

由于觀測環境條件差，上海城市干擾嚴重，早期民防工程結構類型多樣，且其內部情況并不明確等原因，并不是所有的物探方法對上海市早期民防工程都適用。本文研究發現當采用2種或以上的組合物探方法進行探查時，不同的方法在結果上能相互驗證或者補充，可提高探查的準確性。

2 上海市民防工程特征及環境地質條件對物探的影響

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，很難開展常規的物探工作；單建式工程上部場地開闊，空間干擾相對較小，具備物探工作前提條件，故本文研究對象主要為單建式早期民防工程。

上海地區地下水位高、軟土地層含水多，對電磁波傳播具有較大吸收作用；城區的地下管線密布，地上樓房、橋梁、車輛等電磁干擾強；城區內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，探測場地條件狹小，難以進行測線布設；早期民防工程材質及內部充填情況不明。上述這些特殊的地質條件、復雜的環境條件等對物探方法的使用以及測線布置造成比較嚴重的影響。

3 物探方法

目前可用于民防工程探查的方法主要有：探地雷達法、瞬態瑞雷波法、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，在對目標體進行探查時有各自的優勢。城市民防工程的探查具有工程環境復雜、地面干擾因素多、要求檢測效率高、工期短等特點，因此上述方法并不全適用于城市民防工程的探查，應針對不同場地條件及周邊干擾選擇適合的方法進行綜合探查。筆者在理論研究及多年實踐的基礎上，總結了不同探查方法在上海民防工程探測的適用性（見表1），并通過實例簡述其應用效果。

表1 民防工程物探探查方法適用性

4 物探技術應用案例

4.1 案例一

上海市徐匯區肇嘉浜路綠化隔離帶中存在人防工程。該區域地表為綠化，起伏較小。其中綠化區域內植被豐富，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號線，四周為肇嘉浜路車道。

實際探測中考慮了工區環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、探地雷達法進行探測，探測測線布置見圖1。

圖1 探測測線布置示意圖

4.1.1 高密度電法探查典型測線二維結果示例

測線L4-L3長18 m(見圖2)，電極距0.6 m，在位于測線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測線高密度電阻率法探查數據反演視電阻率剖面圖

4.1.2 多頻電磁法探查結果示例

本次探測共采用8個不同頻率對測區進行多頻電磁法探查，數據點連續采集，不同測線間距0.5 m，測線長度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，并且從形態可看出為側室形態。

圖3 多頻電磁法探查數據反演成果平面圖

4.1.3 探地雷達結果示例

該區域位于綠化帶上，種滿了植被，采用100 MHz雷達天線進行探查，采用測點測量方式進行記錄，相對介電常數設置為6，采樣點數為1 024點。探地雷達進行探查時地表不平，難度較大，采用點測的方式進行探查。圖4為探地雷達探查剖面圖，對比高密度電阻率法探測結果，粗線框位置推斷為人防區域，雖然有同相軸錯斷，但異常不明顯，可以作為對比驗證結果。

圖4 探地雷達探查剖面圖

4.1.4 綜合結果分析

該案例使用了高密度電阻率法、多頻電磁法和探地雷達法3種探查方法，探地雷達法探查結果不理想，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效果良好。根據3種結果畫出了推斷人防位置（見圖5），并且施工方根據探測結果進行了開孔驗證及測量，驗證及測量結果與推斷結果匹配性良好。

圖5 綜合物探成果圖

5 結論

通過對探地雷達法、高密度電阻率法、瞬態瑞雷波法、多頻電磁法等物探方法在上海市民防工程探查中的應用研究表明：在一定條件下各方法具有獨特的應用效果，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的民防工程探查，而現場周邊環境干擾情況及場地條件又限制了物探方法的探查應用，因此實際工作中應根據民防工程類型、材質、環境干擾情況、場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。