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城市物探技术管理论文
城市物探技术管理论文 1概况 天津市墙子河改造工程是市政府2000年二十件实事之一，主要为美化津城、 保护生态环境之目的，受到市民及各在津企事业单位的大力支持和欢迎，为此， 我院承担了墙子河改造工程三元村段穿堤管道的探测任务，其目的是查明穿堤管 道的介质性质――是水泥管道，还是金属管道？ 探测范围为垂直堤段地下管道长约10.0m，为配合并对比垂直堤段探测结 果，又在可见金属管道露头处设置电磁场源，顺堤追踪地下金属管道的走向(堤 顶迎水面一侧)，测试长度约50.0m。在电磁法探测的同时，应用地质雷达技术于 垂直堤段地下管道上方顺堤平行布置三条测线，线距约3.0m，单一测线长度为 10.0m，后又在已知金属管道上方设置一测试断面。2地形、地质简况及地球物理特征 2.1地形、地质简况 测试区为河堤顶面，宽约8.0～10.0m，现为简易公路，交通极为便利。
堤身介质为人工填筑土体，岩性为第四系冲洪积松散堆积物，由壤土、砂 壤土、粘土等组成，局部夹有碎石或碎砖块等杂物。
穿堤管道于70年代初修建，距今已近30年，当时的修筑图纸及使用管材已 无法查出或确定。现从堤顶迎水侧和堤顶背水侧的开挖点可以看出管道面为水泥 混凝土层，管径2.0m左右，与其连接的过河管道(有露头点)及部分顺堤管道为金 属管，直径约为1.5～2.0m。
2.2地球物理特征 根据理论分析及以往工程经验，混凝土材料的管道与金属材料的管道之间 具有很大的电磁特性差异，因此可用电磁法和地质雷达技术解决本工程的特定问 题。
3工作方法与技术 3.1工作布置电磁法：沿穿堤管道走向布设测线连续追踪，后又在堤顶迎水面一侧追踪 顺堤地下管道。
地质雷达：垂直过堤管道顺堤平行布置三条测试剖面，其中2#测线位于堤 顶中心，2#测线两侧分别布设1#、3#测线且距2#测线3m左右；
后又在过河金属 管道入堤处布设4#测线，取得金属管道的地质雷达图像，以便与1#、2#、3#测线 地质雷达剖面对比。
野外工作布置见图1。
3.2工作方法 ⑴电磁法：采用感应方式进行施测，为兼顾电磁感应信号的传播距离及其 耦合分辨率，联合使用中心频率为8kHz和29kHz的电磁波发射，以利于探测管道 的电磁耦合最大、感应良好、传播距离较长，使地面接收机的测试信号最强，便 于测读和定位。
使用仪器为美国DITCHWITCH科技有限公司生产的SUBSITE75R/T地下 管线探测系统。
⑵地质雷达：采用剖面法，为提高分辨率并兼顾探测深度，使用中心频率 为250MHz的屏蔽天线探测，发射、接收天线间距为0.4m。
使用仪器为瑞典MALA地质仪器公司生产的RAMAC/GPR地质雷达系统。
3.3测试技术 ⑴电磁法：根据图1提供的现场测试条件，首先使发射机(SUBSITE75T) 放在待测管道已开挖的出露点上(两开挖出露点均进行了测试，见图1中Ⅰ#、Ⅱ# 开挖点)，并发射一定频率的电磁波，应用接收机(SUBSITE75R)在待测管道走向 的上方接收电磁波，使其左右走动，若有接收信号且强度最大时，即为金属管道， 接收信号的最大位置为地下金属管道的平面位置；
如若没有接收信号，说明地下 管道为水泥混凝土材质。然后使发射机(SUBSITE75T)放在过河金属管道的出露 点上(靠近迎水面一侧的堤肩下坡处)，并发射一定频率的电磁波，应用接收机 (SUBSITE75R)在待测管道走向的上方接收电磁波，使其左右走动，若有接收信 号且强度最大时，即为金属管道，接收信号的最大位置为地下金属管道的平面位置，按照上述测试方法并远离发射信号点重新探测和定位(对于该管径的金属管 此频率的电磁信号有效传播距离与管道周围介质的物性有关)，两点连线即为地 下金属管的走向。在本工程的特定条件下(探测地下管道长度很短)，当没有接受 信号时，说明地下管道已变为水泥混凝土材质。
⑵地质雷达：首先在穿堤管道上方布置3条测线(见图1)进行测试，以层析 地下地质结构特征；
为确定地下金属管道在地质雷达图像上的特征，又在已知金 属管道上方布置雷达测试剖面(图1中4#测线)。
由野外获得的雷达原始资料，使用RADPRO软件进行处理，处理流程为直 流调整、增益恢复、带通滤波、道平均、道间均衡、动校正等，以压制余振、干 扰并突出异常之目的。
在一定发射功率下，地质雷达反射波的振幅、频率主要取决于介质接触界 面的反射系数和被穿透介质的衰减系数。反射系数主要取决于界面两侧介质的相 对介电常数，而衰减系数与界面两侧介质的相对介电常数和电阻率有关。电磁波 在有耗介质中传播时，其反射特征如下：
①界面两侧介质的相对介电常数差异越大则反射能量越强；
反之，反射能 量越弱。
②被穿透介质的电阻率低、相对介电常数大，则电磁波衰减剧烈，反射波 以窄、细同相轴出现，波幅较小；
反之，反射波以宽、粗同相轴出现，波幅较大。
③介质松散或存在有蜂窝、空隙或结构面时，将在其异常处发生反射或散 射，地质雷达反射图像杂乱、无明显连续的同相轴或出现双曲线型、线型反射；
反之，反射波同相轴连续、稳定，易追踪。
④当介质中存在有金属物时，地质雷达图像上将出现强反射弧。
4测试结果 ⑴电磁法：当发射机放在Ⅰ#开挖出露点发射电磁波时，其穿堤管道走向 上方的接收机未能接收到任何信号，推测该穿堤地下管道为水泥混凝土材质；
当发射机放在Ⅱ#开挖出露点发射电磁波时，其穿堤管道走向上方的接收 机距Ⅱ#开挖出露点1～4.5m内均接收到较强的电磁信号，同比信号强度为60～70，推测该段穿堤地下管道为金属材质；
而接收机距Ⅱ#开挖出露点大于4.5m到Ⅰ# 开挖出露点范围内，接收到很弱的电磁信号，同比信号强度为20～30，推测该穿 堤地下管道为水泥混凝土材质。
当发射机放在过河金属管道的出露点时(靠近迎水面一侧的堤肩下坡处)， 接收机在待测管道走向的上方接收到很强的电磁信号，接收信号最强的位置为顺 堤地下金属管道的平面位置，按照上述测试方法在不到穿堤管道处并远离发射信 号点重新探测时，所接受到的电磁信号很强，且可以定位，两点连线与已知顺堤 地下金属管道走向一致。当重新测试线位于穿堤地下管道走向上方时，接收机距 Ⅱ#开挖出露点1～4.5m内接收到较强的电磁信号，同比信号强度为60～70，推测 该段穿堤地下管道为金属材质；
而接收机距Ⅱ#开挖出露点大于4.5m到Ⅰ#开挖出 露点范围内，接收到很弱的电磁信号，同比信号强度为20～30，推测该穿堤地下 管道为水泥混凝土材质(对电磁信号的传导很差)。
⑵地质雷达：综合对比分析1#、2#、3#、4#测线地质雷达图像，可把其分 为三类：①1#测线雷达图像；
②2#和3#测线雷达图像；
③4#测线雷达图像。下面 分述其特征：
①1#测线雷达图像：图中反射同相轴变化较小，一般可连续追踪，只有在 该剖面中间测点5m处第三同相轴(15ns)出现双曲型反射同相轴，但幅值较小，不 利于分辨，说明两测线地面以下不存在金属管道的反射特征。
②2#和3#测线雷达图像：图中反射同相轴变化较大，一般可追踪，在该剖 面中间测点5m处第二同相轴和第三同相轴间(8～20ns)出现一板状夹层，推测为 混凝土盖板；
该层以下(20～40ns)反射同相轴变化较大，且有弧状反射，强度较 大，易于分辨，说明此测线地面以下存在金属管道的反射特征。
③4#测线雷达图像：为已知金属管道上方地质雷达图像，图中反射同相轴 变化较大，可连续追踪，在该剖面中间测点1m处第三同相轴(15ns)以下出现强弧 状反射同相轴，强度很大，易于分辨，可利用此特征划分地面以下是否存在金属 管道。
5结论 综合电磁法、地质雷达探测成果可以得出：穿堤地下管道由金属管和水泥 混凝土管两部分组成，且地下金属管和水泥混凝土管的结合部(点)距Ⅱ#开挖点 约4.5m，距Ⅰ#开挖点约4.0m。其中靠近Ⅱ#开挖点的地下管道为金属材质，靠近Ⅰ#开挖点的地下管道为水泥混凝土材质。
此结论已为工程施工开挖所证实，得到甲方的好评和赞誉。
由于水平有限，文中不妥之处敬请指正。
