工程物探技術在城市建設實踐中的應用研究

尤 江，張 斌

（中國華西工程設計建設有限公司，四川 成都 610000）

現階段，城市基礎建設體系日益完善。在城市建設施工中，為提高城市建設施工質量及水平，通常要選擇科學的施工技術，對城市建設施工現場展開工程物探，制定可行性較強的城市建設方案。工程物探的原理是地球物理。利用工程物探技術，從比較全面的角度上勘探城市工程地質及水文情況，詳細記錄勘探所得的相關數據，形成數據資料，為城市建設施工方案的制定提供數據支持。隨著物探技術的更新與發(fā)展，城市建設施工中已經將工程物探技術作為重點施工內容。重視城市建設中的工程物探技術，可提高施工方案制定的科學性，保障城市建設施工質量及效率。從此種角度來看，本研究現實價值顯著。

1 工程物探技術的優(yōu)勢及方法

1.1 工程物探技術及優(yōu)勢

物探，全稱是地球物理勘探。物探技術作為探測手段，是分析探測地質對象及其周圍介質的物理差異。借助物探儀器，對地下介質土體相關信息獲取，通過深入分析獲取區(qū)域的地質特點，及時發(fā)現地下異常現象，并且提出應對方案。將工程物探技術應用于城市建設中有比較顯著的優(yōu)勢，工程物探可提高城市規(guī)劃的科學性，為城市建設方案的制定提供參考。在地質勘探中，工程物探技術能夠提高地下地質的勘探能力，對于工程地質勘探的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。而且，在工程物探技術下，可使城市建設工程方案更加合理，保障城市建設施工的質量及安全，對于提高城市建設水平有重要的作用。

1.2 工程物探技術的方法

在科學技術的不斷更新下，多種工程物探技術得到優(yōu)化。在城市建設期間，采用先進的工程物探技術，能夠精準判斷地質類型，對于提高施工質量有重要作用。常見的工程物探技術方法如下：

其一，地震波法。該方法的原理是地震波，通過對地震波特性的利用，發(fā)揮散射作用。在頻率改變的情況下，傳播相速度也會發(fā)生變化，可將地下介質特性有效反映出來。

其二，高密度電阻法。此種方法是通過對高密度電阻設施的利用，將導電條件較差的巖土結構作為基本載體，向地面放電，對地下放電電廠的分布進行觀測，獲取地下介質土體信息。

其三，電磁瞬變法。該方法的技術原理是感應類地球物理探測技術，以電磁波傳播時間域為主。在能力驅動下，導電介質會發(fā)生電子階躍，對電磁渦流產生激發(fā)作用，可通過對電磁渦流的觀測，實現對地下介質信息的獲取。

2 城市建設實踐中的工程物探技術應用分析

2.1 工程物探技術在地質構造探查定位中的應用

城市建設是城市化進程加快的體現，工程物探技術已經被應用于城市建設實踐中。通常來說，城市建設與規(guī)劃的關鍵問題是遠離地震帶。而遠離地震帶的基礎和前提是明確城市建設區(qū)域內的地質構造情況。因而在城市建設過程中，要采用科學的物探技術，探查地質構造。高密度電阻率、瞬變電磁和淺層地震勘探等技術，是城市建設中地質構造探查常用的技術。在地學科研者的不懈努力下，重大地質構造帶已經在區(qū)域構造地質圖中清晰地勾勒出來。不過，因經費和技術等因素的影響，不少構造帶在勾勒時，多以當時工作人員的經驗及資料為主。此種現象，可能會導致勾勒位置與實際位置存在差異。在構造區(qū)域分析中，此種差異對分析結果的影響不大。但是在城市建設中，則會產生較大的影響。舉例來說，某城市規(guī)劃建設火電發(fā)電廠時，位置初步規(guī)劃在小島。探查小島地質構造后，發(fā)現島周圍有較大斷裂帶。從區(qū)域構造圖中來看，斷裂帶被標識在小島對岸。出于安全考慮，技術人員對區(qū)域內的數據資料進行搜集，采用淺層地震與高密度電阻率聯合的方式勘探，結果發(fā)現斷裂帶位置在島中央。由此可見，將工程物探技術應用于地質構造探查中，可有效保障城市建設的安全性。

2.2 工程物探技術在地質災害調查中的應用

城市建設期間，地質災害時有發(fā)生。地質災害可由自然因素形成，也可由人為因素造成。泥石流、滑坡等都是常見類型，是破壞環(huán)境、威脅財產生命安全的地質現象。在城市建設地質災害調查中，淺層地震、地質雷達和高密度電阻率技術，都能夠取得較好的勘測效果。城市規(guī)劃負責人在制定規(guī)劃方案時，重視對地質災害的調查，可有效實現對災害的防范。物探技術在地質災害的邊坡調查中，效果比較顯著。舉例來說，香港作為我國特別行政區(qū)，因地理位置的關系，城市內有較多的邊坡。海邊、邊坡周圍的建筑物較多。香港始終關注城市建設中的地質災害問題，每年都會投入大量資金，將工程物探技術應用于地質災害調查中。據不完全數據統(tǒng)計，與實施工程物探技術前相比，香港實施工程物探技術后地質災害所造成的損失至少降低10%。此外，邊坡失穩(wěn)會增加滑坡概率。邊坡失穩(wěn)前，采用工程物探技術探查是十分有必要的。應用工程物探技術前，要對巖土層劃分情況、裂縫情況進行分析，合理確定滑坡的性質，做好護坡擋土作業(yè)。使用物探技術時要盡量控制鉆孔，避免對支護體結構造成破壞。

2.3 工程物探技術在不良地質體探測中的應用

現代城市建設中，存在較多不良地質問題，包括空洞、軟化體和巖溶等。不良地質會影響城市建設施工的整體質量，增加施工難度。巖溶是常見不良地質。在灰?guī)r區(qū)，巖溶是常見地質現象，在城市建設中需要采用工程物探技術，對巖溶進行科學的探查。基于工程物探技術，合理規(guī)劃城市建設地址，使城市建設規(guī)避巖溶區(qū)。通過調查發(fā)現，某市在城市建設期間，未應用工程物探技術，將小區(qū)建設在巖溶發(fā)育區(qū)域。小區(qū)建設不到2 年就發(fā)生地面塌陷，造成較大的財產損失。針對此種現象，在城市建設不良地質體進行探測時，可加強對工程物探技術的應用。傳統(tǒng)鉆探方法，在不良地質體探測方面的效果并不顯著。主要是巖溶并沒有典型的發(fā)育規(guī)律，形態(tài)無固定規(guī)則，鉆探可能有誤差。工程物探技術的勘探范圍比較廣泛，且能夠連續(xù)勘探。地質雷達、瞬變電磁及高密度電阻率等勘探技術，在不良地質探測中的應用效果均較好。以高密度電阻率技術來說，與表層電阻率相比，基巖電阻率更高。若基巖中的巖溶處于發(fā)育狀態(tài)時，電阻率降低幅度較大。

2.4 工程物探技術在地下管線探測中的應用

在城市化進程中，地下管線是維持生產生活的重要基礎，是提高城市建設水平的關鍵要素。我國不少城市從20 世紀末開始，就已經認識到地下管線的重要性，展開了對地下管線的普查。目前，我國各城市為提高城市建設質量，為城市發(fā)展提供充足的技術空間，始終定期測量地下管線。城市不同，其建設規(guī)劃的內容及重點也存在差異。在此種情況下，不同建設地塊的地下管線數據信息有差異，并不能夠統(tǒng)一滿足施工要求。城市建設負責人在對城市建設工程規(guī)劃時，要通過對工程物探技術的利用，將施工區(qū)域內地下管線分布情況探測清楚，為城市建設工程施工的安全性奠定基礎。如圖1 所示，是工程物探技術探測地下管線的示意圖。借助物探技術，可全面了解城市建設工程地下管線的布設情況。不同城市建設施工場地內，地下管線的布設不同，所應用的工程物探技術也不同。金屬管線探測儀，是常見的城市建設地下管線探測技術。除此之外，高密度電阻率法、地質雷達法等也是重要的地下管線探測技術，在地下管線探測中能夠取得較好的探測效果。

圖 1 工程物探技術探測地下管線

2.5 工程物探技術在地下構筑物探測中的應用

在城市居住與交通壓力增大的情況下，地下建筑數量不斷增多。城市建設期間，就不可避免地會遇到地下建筑物。地下車庫、防空洞等都是常見的地下建筑物類型。在城市建設過程中，不少地下構筑物的資料不夠完善，會影響規(guī)劃方案的科學性與合理性。為保障城市建設的質量，務必要全面梳理地下構筑物的相關信息，包括構筑物的深度、地理位置等，制定合理的構筑物保護方案。通常來說，要結合地下構筑物的性質及施工實際情況，選擇物探技術對構筑物進行探測。瑞雷面波、地質雷達和高密度電阻率等，都是常用的探測技術。舉例來說，在應用高密度電阻率技術對地下防空洞進行探測時，若發(fā)現探測區(qū)域出現異常的低阻現象，且低阻頻率比較規(guī)則，提示區(qū)域內有兩條防空洞。低阻現象的原因，是防空洞的建設時間相對較長，有不少區(qū)段存在滲水現象。

2.6 工程物探技術在地下水勘探中的應用

城市建設中，工程物探技術在地下水勘探中也有比較廣泛的應用。與南方相比，我國北方地區(qū)的氣候環(huán)境相對干燥，部分區(qū)域缺水現象嚴重。而城市建設規(guī)劃過程中，較低的水資源水位，會影響城市建設施工質量。針對此種現象，可加強工程物探技術在地下水勘探中的應用。如圖2 所示，是工程勘探技術勘探地下水的示意圖。對地下水進行勘探時，施工人員要通過對工程物探技術的應用，實現對區(qū)域內地質狀況的判斷。在此基礎上，掌握施工區(qū)域內的巖石構成，評估巖脈走向情況。詳細分析施工區(qū)域內的巖脈后，施工人員就可推斷出水源位置，及時找到水資源，解決城市建設期間可能會面臨的水資源短缺問題。除此之外，施工人員可通過對聲波探測技術的利用，對地下水深度、位置等進行探測，詳細記錄探測結果，確定最佳的施工位置，從根本上保障城市建設工程施工的安全性。

圖 2 工程物探技術勘探地下水

3 結語

現代化城市建設時，為保障城市建設的質量，工程物探技術已經被廣泛應用于城市建設工程項目施工中。工程物探技術，是將先進的技術手段作為基礎，可探測出施工區(qū)域內的地質和地形情況。根據所探測的地質結果，能夠為城市建設施工方案的合理制定，提供相應的數據參考。在城市建設中應用工程物探技術，可保障城市建設工程的施工安全性。文章在分析工程物探技術優(yōu)勢及方法的基礎上，分別從地質構造、地質災害、不良地質體、地下管線、地下構筑物、地下水、文物及場外放射等方面，分析工程物探技術在城市建設實踐中的具體應用。期望在本次相關內容的探討下，能夠為日后提高工程物探技術在城市建設中的應用水平提供建議。