王世秀

上海京海工程技術(shù)有限公司 上海 200137

在上海軌道交通14、15及18號(hào)線工程籌備、設(shè)計(jì)、施工各個(gè)階段均采用工程物探方法進(jìn)行過(guò)勘察，取得了一些較為成功的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)軌道交通探測(cè)工作的任務(wù)和目的，結(jié)合各地實(shí)地工作條件，并針對(duì)工作中的重難點(diǎn)內(nèi)容，綜合各類(lèi)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)討論研究，具體方法如下：

1 綜合地下管線探測(cè)方法綜述

軌道交通項(xiàng)目中地下管線探測(cè)方法如下表1；

表1 管線探測(cè)方法選擇

2 金屬管線探測(cè)方法與技術(shù)

對(duì)目標(biāo)管線施加一定頻率和適當(dāng)強(qiáng)度的交變電磁場(chǎng)，該目標(biāo)管線與大地之間便有相應(yīng)的交變電流通過(guò)，該交變電流在其周?chē)臻g產(chǎn)生相同頻率的交變電磁場(chǎng)，即在目標(biāo)管線周?chē)纬啥谓蛔冸姶艌?chǎng)異常，用接收裝置檢測(cè)該異常，便能確定目標(biāo)管線的位置，達(dá)到探測(cè)地下管線之目的。

探測(cè)方法分為主動(dòng)源和被動(dòng)源方法，其中主動(dòng)源法包括直接法、夾鉗法、感應(yīng)法。根據(jù)各類(lèi)管線特征采用相應(yīng)的方法。例如對(duì)電力電纜可采用被動(dòng)源法；而追蹤地下管線走向或區(qū)分地下管線時(shí)，可采用主動(dòng)源法（直接法、夾鉗法），該方法相對(duì)于被動(dòng)源法探測(cè)精度更精確。

3 非金屬管線探測(cè)方法與技術(shù)

對(duì)非金屬管線的探測(cè)方法，則根據(jù)管線的性質(zhì)及材質(zhì)，分別采用實(shí)地調(diào)查、地質(zhì)雷達(dá)、開(kāi)挖、管內(nèi)穿金屬線示蹤探測(cè)等方法。

實(shí)地調(diào)查方法是將窨井蓋打開(kāi)，在原有管線資料的基礎(chǔ)上，對(duì)明顯管線點(diǎn)及其附屬設(shè)施（包括接線箱、電信人孔、電信手孔、儀表井、檢修井、閥門(mén)、消火栓等）做詳細(xì)的調(diào)查、量測(cè)和記錄；查清各類(lèi)被調(diào)查管線的類(lèi)型、管徑、材質(zhì)、埋深、走向及管線的連接關(guān)系。對(duì)于雨、污水管線，當(dāng)檢修井內(nèi)有淤泥或雜物時(shí)，一般采用L型量桿來(lái)量測(cè)深度和判斷有幾個(gè)方向，量測(cè)深度時(shí)采用多次量測(cè)取平均值來(lái)確定，對(duì)于無(wú)法探底的管內(nèi)底埋深，采用了“頂深＋管直徑“來(lái)確定管內(nèi)底埋深。

對(duì)于沒(méi)有窨井的雨、污水管線不能采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法探查，則可采取地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行。

4 非開(kāi)挖管線探測(cè)方法與技術(shù)

4.1 導(dǎo)向儀示蹤法

對(duì)于非開(kāi)挖工藝施工的信息、電力管線，應(yīng)采用信標(biāo)示蹤法進(jìn)行探查。儀器信標(biāo)（也稱(chēng)傳感器）發(fā)出特定頻率的電磁波信號(hào)，通過(guò)軟桿逐步推進(jìn)信標(biāo)示蹤器，同時(shí)在地面上利用管線探查儀逐點(diǎn)探查信標(biāo)所經(jīng)過(guò)的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息、電力管線的連續(xù)追蹤。從而獲得非開(kāi)挖信息、電力管線的實(shí)際穿越軌跡與平面位置和埋深。工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 地下非開(kāi)挖信息、電力管線探查示意圖

4.2 井中磁梯度法

采用非開(kāi)挖工藝施工的燃?xì)?、給水等金屬管線，大多為埋深很大（一般埋深大于5米，有的埋深可達(dá)十幾米），但直徑相對(duì)又較小，一般無(wú)法采用管線儀探測(cè)。若采用探地雷達(dá)探測(cè)則往往受其分辨率的影響而收效甚微并較難識(shí)別與判定。因此，宜采用井中磁梯度法和DM電磁法進(jìn)行精確探測(cè)。

一般在均勻無(wú)鐵磁性物質(zhì)的土層中，電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度在理論上為均勻場(chǎng)，而如果土層中有金屬管線這類(lèi)鐵磁性物質(zhì)存在時(shí)，將會(huì)在其周?chē)植加休^強(qiáng)的感應(yīng)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生磁異常。而在金屬管線的上、下部，磁場(chǎng)強(qiáng)度又歸復(fù)到均勻場(chǎng)。由此，對(duì)于金屬管線所產(chǎn)生的磁梯度將會(huì)有明顯變化。通過(guò)探測(cè)管線側(cè)面磁梯度的變化，可以確定管線所處位置，進(jìn)而求得管線的實(shí)際埋設(shè)深度。

4.3 DM電磁法

DM探測(cè)管線使用甚低頻電流信號(hào)，該頻率的信號(hào)具有傳輸距離遠(yuǎn)和信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)。常規(guī)條件下發(fā)射機(jī)接收機(jī)間距1km之內(nèi)，效果穩(wěn)定準(zhǔn)確。

在測(cè)試樁上，DM發(fā)射機(jī)的紅色信號(hào)線連接到管道連線，黑色信號(hào)線連接到自設(shè)的接地電極或者陽(yáng)極連線。也可在閥門(mén)、凝水缸、出露管道等處施加發(fā)射機(jī)信號(hào)。在陰保整流器的接線柱上，必須首先斷開(kāi)管道連線和陽(yáng)極連線，若陰保整流器對(duì)多根管道實(shí)施陰極保護(hù)，則需要斷開(kāi)所有管道連線和陽(yáng)極連線。用DM 發(fā)射機(jī)代替陰保整流器，將管道連線和陽(yáng)極連線分別連接到DM 發(fā)射機(jī)的信號(hào)線，紅色信號(hào)線與目標(biāo)管道連線相連，黑色信號(hào)線與陽(yáng)極連線相連。

管道防腐層檢測(cè)系統(tǒng)，采用多頻管中電流衰減法和交流電位梯度法（ACVG）檢測(cè)技術(shù)，采用甚低頻管線定位頻率 （98Hz 或128Hz）和低頻管線定位頻率（512Hz 或640Hz）對(duì)目標(biāo)管線進(jìn)行定深定位。測(cè)量值穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，傳播距離較長(zhǎng)，可滿足長(zhǎng)距離檢測(cè)要求。

4.4 慣性陀螺儀探測(cè)

慣性陀螺定位儀三維定位技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)管線測(cè)量新技術(shù)。它結(jié)合了陀螺儀定向、慣性導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)三維計(jì)算等技術(shù)，拖拽慣性陀螺定位儀穿行于待測(cè)管線（電力管內(nèi)），自動(dòng)追蹤記錄其在管線（電力管）內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡，生成管道中心軸線的三維坐標(biāo)與位置圖。測(cè)量時(shí)受管道材質(zhì)、管道埋深、周?chē)h(huán)境和地質(zhì)影響較小，也不受電磁干擾，即可實(shí)現(xiàn)高精度的管線測(cè)量。

5 關(guān)于物探方法在軌道交通工程中應(yīng)用的思考

城市管道鋪設(shè)過(guò)程中部分管線材質(zhì)為PE，常規(guī)管線儀無(wú)法探測(cè)。城市內(nèi)埋設(shè)的市政和公用管線，如有損壞，將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失，施工前必須請(qǐng)相關(guān)權(quán)屬單位現(xiàn)場(chǎng)交底，尤其是需要開(kāi)挖的工程范圍內(nèi)，必須開(kāi)糟驗(yàn)證。

現(xiàn)有物探方法還不能有效探測(cè)出PE、PVC、砼等非金屬管線，和埋深超過(guò)5米的金屬管線；且包裹厚層防火、防腐蝕材料的金屬管線探測(cè)信號(hào)較弱，故有待于進(jìn)一步研究。

當(dāng)?shù)叵鹿芫€是上下兩根重疊或左右兩根距離很近時(shí)，只能探明其較淺管線，深部管線可能沒(méi)有探測(cè)信號(hào)，為確保施工安全，建議施工先期開(kāi)挖樣洞驗(yàn)證管線實(shí)際情況再進(jìn)行施工。