物探技术在上海早期民防工程探查中的应用研究

李振海

(上海新地海洋工程技术有限公司，上海200083)

1 引言

上海市建设有公用民防工程约7.0×106m2。其中，1986年12月之前修建的民防工程大约7.0×105m2，这些早期民防工程修建时设计缺少审图环节、施工缺乏规范的施工监理和验收，施工质量堪忧，加之工程建造早、使用时间长、管理不当等原因，这类工程安全隐患尤为突出。因此，运用无损检测的物探技术快速准确地探查出早期民防工程的具体位置及埋深，对城市安全和建设具有重要意义[1]。

国内外早期民防工程探查的主要物探手段以传统的高密度电法、探地雷达法、瞬态瑞雷波法为主，但均只是讨论了单一方法和单一条件下的适应性，未考虑实际探查时的观测参数的影响，也未对勘察场地干扰问题开展讨论。

由于观测环境条件差，上海城市干扰严重，早期民防工程结构类型多样，且其内部情况并不明确等原因，并不是所有的物探方法对上海市早期民防工程都适用。本文研究发现当采用2种或以上的组合物探方法进行探查时，不同的方法在结果上能相互验证或者补充，可提高探查的准确性。

2 上海市民防工程特征及环境地质条件对物探的影响

上海市早期民防工程主要有单建式工程和附建式工程2种类型，并以附建式工程为主，大部分附建式工程上部为各类楼宇，很难开展常规的物探工作；单建式工程上部场地开阔，空间干扰相对较小，具备物探工作前提条件，故本文研究对象主要为单建式早期民防工程。

上海地区地下水位高、软土地层含水多，对电磁波传播具有较大吸收作用；城区的地下管线密布，地上楼房、桥梁、车辆等电磁干扰强；城区内地表多为混凝土及硬化路面，不便于检波器及电极与地面良好耦合，探测场地条件狭小，难以进行测线布设；早期民防工程材质及内部充填情况不明。上述这些特殊的地质条件、复杂的环境条件等对物探方法的使用以及测线布置造成比较严重的影响。

3 物探方法

目前可用于民防工程探查的方法主要有：探地雷达法、瞬态瑞雷波法、高密度电阻率法、地震反射波法、磁法、井中CT法、多频电磁法等。不同的探查方法具有不同的适用条件，在对目标体进行探查时有各自的优势。城市民防工程的探查具有工程环境复杂、地面干扰因素多、要求检测效率高、工期短等特点，因此上述方法并不全适用于城市民防工程的探查，应针对不同场地条件及周边干扰选择适合的方法进行综合探查。笔者在理论研究及多年实践的基础上，总结了不同探查方法在上海民防工程探测的适用性（见表1），并通过实例简述其应用效果。

表1 民防工程物探探查方法适用性

4 物探技术应用案例

4.1 案例一

上海市徐汇区肇嘉浜路绿化隔离带中存在人防工程。该区域地表为绿化，起伏较小。其中绿化区域内植被丰富，附近有栅栏阻拦，地下有2 800 mm×3 150 mm排水箱涵及轨道交通9号线，四周为肇嘉浜路车道。

实际探测中考虑了工区环境及适用的地球物理方法，本次采用高密度电法、多频电磁法、探地雷达法进行探测，探测测线布置见图1。

图1 探测测线布置示意图

4.1.1 高密度电法探查典型测线二维结果示例

测线L4-L3长18 m(见图2)，电极距0.6 m，在位于测线6.5~10.5 m处，顶部埋深约1 m附近存在略微偏低的电阻率异常，推断该位置存在人防。

图2 L4-L3测线高密度电阻率法探查数据反演视电阻率剖面图

4.1.2 多频电磁法探查结果示例

本次探测共采用8个不同频率对测区进行多频电磁法探查，数据点连续采集，不同测线间距0.5 m，测线长度40 m。在图3中可以看出粗线框位置异常明显，并且轮廓较为清晰，可推断为人防位置，并且从形态可看出为侧室形态。

图3 多频电磁法探查数据反演成果平面图

4.1.3 探地雷达结果示例

该区域位于绿化带上，种满了植被，采用100 MHz雷达天线进行探查，采用测点测量方式进行记录，相对介电常数设置为6，采样点数为1 024点。探地雷达进行探查时地表不平，难度较大，采用点测的方式进行探查。图4为探地雷达探查剖面图，对比高密度电阻率法探测结果，粗线框位置推断为人防区域，虽然有同相轴错断，但异常不明显，可以作为对比验证结果。

图4 探地雷达探查剖面图

4.1.4 综合结果分析

该案例使用了高密度电阻率法、多频电磁法和探地雷达法3种探查方法，探地雷达法探查结果不理想，未能分辨出民防工程位置及埋深，而高密度电阻率法和多频电磁法的探测效果良好。根据3种结果画出了推断人防位置（见图5），并且施工方根据探测结果进行了开孔验证及测量，验证及测量结果与推断结果匹配性良好。

图5 综合物探成果图

5 结论

通过对探地雷达法、高密度电阻率法、瞬态瑞雷波法、多频电磁法等物探方法在上海市民防工程探查中的应用研究表明：在一定条件下各方法具有独特的应用效果，但没有一种方法是万能的，不同物探方法适合不同类型和材质的民防工程探查，而现场周边环境干扰情况及场地条件又限制了物探方法的探查应用，因此实际工作中应根据民防工程类型、材质、环境干扰情况、场地条件等因素综合选择适用的探查方法，可以大大提高工作效率及探查效果。