工程物探技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用分析

李慧琪++高濤

【摘要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)行業(yè)也得到了快速發(fā)展，而今傳統(tǒng)的城市建設(shè)工程技術(shù)已經(jīng)無法與社會(huì)發(fā)展保持高度一致，不少新技術(shù)開始應(yīng)用于城市建設(shè)當(dāng)中。各種勘探技術(shù)開始在建設(shè)工程中嶄露頭角，而工程物探技術(shù)作為較為先進(jìn)的、對(duì)工程建設(shè)無傷害的技術(shù)，近年來在工程中的應(yīng)用頻率呈上升趨勢(shì)。對(duì)此，本文將從現(xiàn)階段的工程物探常用技術(shù)出發(fā)，結(jié)合實(shí)例闡述了該技術(shù)在工程中的應(yīng)用途徑，并且對(duì)該技術(shù)的發(fā)展作出了展望。

【關(guān)鍵詞】建設(shè)；工程；物探技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

縱觀工程建設(shè)項(xiàng)目，可以看到工程物探技術(shù)是許多工程較為青睞的一種技術(shù)，工程物探技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)工程建設(shè)工作能夠按照工程設(shè)計(jì)人員預(yù)期的方向進(jìn)行，保證工程建設(shè)工作項(xiàng)目有條不紊的進(jìn)行，可以保證所有工程施工任務(wù)不出現(xiàn)任何損傷意外，無疑是工程建設(shè)領(lǐng)域最具市場(chǎng)應(yīng)用前景的工程技術(shù)。基于這種技術(shù)的重要性，筆者將從工程物探理論為切入點(diǎn)展開如下探討。

1. 工程物探概述

簡(jiǎn)而言之，工程物探技術(shù)就是借助于不同性質(zhì)的地質(zhì)、土層，可以依靠先進(jìn)探測(cè)工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施觀察，通過觀察發(fā)現(xiàn)它們之間的不同，從而得出不同地質(zhì)的分布情況，不同土層的歷史、厚度及形態(tài)。此外，通過探測(cè)還可以看出地質(zhì)巖土中存在的問題。物探技術(shù)面向的對(duì)象不一樣，因此不同工程所選擇的物探途徑也不一樣，通常情況下工程物探技術(shù)的應(yīng)用頻率相對(duì)較高。因?yàn)楣こ虒傩苑诸愝^多，所以現(xiàn)階段投入應(yīng)用的工程物探技術(shù)也很多，工程物探在城市建設(shè)中的應(yīng)用也是近兩年才興起的，算是在工程建設(shè)領(lǐng)域較為常用的技術(shù)，對(duì)此，下文將從工程物探不同技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，闡述工程物探最常見的基本途徑。

2. 工程物探基本途徑

城市建設(shè)工程對(duì)物探技術(shù)有一定要求，同時(shí)不同建設(shè)方面需要依靠不同物探方法加以支撐。歸納的來說，常用的工程物探方法主要有以下幾種：

（1）電法。該種方法主要包括電剖面技術(shù)、瞬變電磁技術(shù)等，利用這些技術(shù)來實(shí)現(xiàn)勘探目標(biāo)。

（2）地震勘探。該種方法主要是通過反射波等來達(dá)到勘探的目的，為勘探提供各種反射波技術(shù)支撐。

（3）探地雷達(dá)。該種方法的種類比較多，有寬角技術(shù)、投射技術(shù)等方面，在工程勘探中的應(yīng)用范圍通常也比較廣泛。

（4）彈性波勘探。該種方法包括地震波及聲波，且兩種方法的各個(gè)技術(shù)層面各不相同，而且應(yīng)用的選擇也要視情況而定。

（5）層析成像。該種方法基于聲波、地震波等之上形成的成像方法，通過成像對(duì)所要勘探對(duì)象進(jìn)行分析。

3. 工程物探技術(shù)應(yīng)用分析

3.1地質(zhì)構(gòu)造的探查定位。 在城市規(guī)劃過程中，遠(yuǎn)離重大地震帶是城市規(guī)劃建設(shè)者的一個(gè)重大課題。而解決這個(gè)課題的第一步就是對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探查定位。對(duì)地質(zhì)構(gòu)造探查較為有效的物探技術(shù)有：淺層地震勘探、瞬變電磁法、高密度電阻率法、瑞雷面波等。經(jīng)過地學(xué)領(lǐng)域研究者的不斷努力，現(xiàn)有的區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖基本上已經(jīng)勾畫出重大地質(zhì)構(gòu)造帶。但是由于以往技術(shù)、經(jīng)費(fèi)等因素的制約，有許多構(gòu)造帶的勾畫僅依據(jù)當(dāng)時(shí)資料與工作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)際位置可能差別數(shù)百米甚至上千米。雖然這個(gè)差別在區(qū)域構(gòu)造分析中并沒有太大影響，但是在城市規(guī)劃及場(chǎng)地建筑的設(shè)計(jì)中，影響卻十分嚴(yán)重。例如，某市計(jì)劃建設(shè)一個(gè)大型火電發(fā)電廠，在初始規(guī)劃時(shí)，定址在某江入?？诘囊粋€(gè)小島上。從表面上看來，這個(gè)地理位置對(duì)火電廠而言是十分理想的。但是在地質(zhì)技術(shù)人員對(duì)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域周邊經(jīng)過了一條較大的斷裂帶，盡管在區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖中，標(biāo)識(shí)的斷裂帶位置在小島對(duì)岸，但是技術(shù)人員十分重視資料準(zhǔn)確度對(duì)于電力建設(shè)的安全重要性，因此認(rèn)真開展物探工作，采用高密度電阻率法和淺層地震兩種物探技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)斷裂帶的實(shí)際位置竟然是小島中央，于是該火電廠立即移址別處建設(shè)。

3.2地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查。

（1）在自然或者人為因素作用下形成的，并對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境等造成破壞和損失的地質(zhì)現(xiàn)象被稱為地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害的主要形式有滑坡、泥石流、坍塌、地面塌陷等。隨著現(xiàn)代化城市的不斷發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與防治工作已經(jīng)成為了城市規(guī)劃建設(shè)中的重要工作之一。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查較為有效的物探技術(shù)有：高密度電阻率法、地質(zhì)雷達(dá)、淺層地震等。城市規(guī)劃建設(shè)者必須重視地質(zhì)災(zāi)害，防患于未然。在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與防治工作中，物探技術(shù)起到了十分重要的作用，尤其是邊坡的調(diào)查與治理。例如，香港屬于多邊坡城市，該市的許多建筑物都坐落在山上、海邊，邊坡周邊建設(shè)著許多房屋與街道，因此對(duì)于香港而言，地質(zhì)災(zāi)害的防治工作是至關(guān)重要的。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，香港政府每年投入到邊坡、擋土墻的監(jiān)測(cè)與探查工作中的經(jīng)費(fèi)數(shù)以千萬元計(jì)。

（2）邊坡穩(wěn)定性較低，容易引起滑坡，因此在邊坡失穩(wěn)之前要及時(shí)進(jìn)行勘查工作，采用護(hù)坡?lián)跬恋姆椒梢杂行Х乐够聻?zāi)害的發(fā)生。在對(duì)邊坡區(qū)域進(jìn)行物探工作之前，要充分掌握區(qū)內(nèi)巖土層劃分、裂縫、滑動(dòng)面等相關(guān)資料，確定滑坡性質(zhì)，然后進(jìn)行相應(yīng)的護(hù)坡?lián)跬凉ぷ鳌Ｔ诓捎梦锾郊夹g(shù)時(shí)，要盡可能的少鉆孔，避免破壞擋土墻厚度、護(hù)坡分層及厚度等支護(hù)體結(jié)構(gòu)，為驗(yàn)收、維護(hù)、改建等提供有效依據(jù)。

3.3不良地質(zhì)體的探測(cè)。

（1）在城市規(guī)劃建設(shè)中，巖溶、軟化體、空洞、孤石等不良地質(zhì)體都是施工建設(shè)人員難以解決的問題，其中最為常見的不良地質(zhì)體就是巖溶。巖溶是灰?guī)r區(qū)特有的地質(zhì)現(xiàn)象，而廣州市北部的灰?guī)r分布較廣，因此在工程建設(shè)中，巖溶的探查任務(wù)至始至終都不容忽視。

（2）在城市建設(shè)規(guī)劃中，許多重要建筑選址都要盡量避開巖溶區(qū)，尤其是巖溶發(fā)育地區(qū)，否則將造成無法挽回的損失。例如某市在建設(shè)移民安置小區(qū)時(shí)，定址在巖溶發(fā)育區(qū)，結(jié)果不久之后地面出現(xiàn)塌陷，導(dǎo)致?lián)p失慘重。因此為避免工程事故、地面塌陷等情況的發(fā)生，工程建設(shè)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要詳細(xì)探測(cè)巖溶發(fā)育情況。傳統(tǒng)的鉆探方法采用點(diǎn)狀勘探方式，所得出的結(jié)論并不全面，巖溶發(fā)育的規(guī)律性不明顯，地下形態(tài)極不規(guī)則，鉆探方法容易出現(xiàn)較大的判斷誤差。而物探技術(shù)具有連續(xù)性、范圍廣等勘探特點(diǎn)，與傳統(tǒng)鉆探方法相結(jié)合，對(duì)巖溶發(fā)育情況的探測(cè)有明顯效果。對(duì)巖溶探測(cè)較為有效的物探技術(shù)有：高密度電阻率法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)、淺層地震勘探等。正常情況下的基巖電阻率會(huì)明顯比表層高，但是當(dāng)基巖中的巖溶發(fā)育時(shí)，其電阻率會(huì)明顯降低。

3.4地下管線的探測(cè)。 城市的地下管線相當(dāng)于城市的“血脈”，對(duì)于城市建設(shè)而言至關(guān)重要。早在上世紀(jì)90年代，許多城市就開始進(jìn)行全面的地下管線普查工作，并且持續(xù)開展管線工程的測(cè)量工作，這些都為城市規(guī)劃建設(shè)工作提供了大量的有效信息與技術(shù)發(fā)展空間。由于工程建設(shè)的著重點(diǎn)有所不容，地下管線的數(shù)據(jù)信息要具體到每一建設(shè)地塊時(shí)，都無法完全滿足施工要求的詳細(xì)度與準(zhǔn)確度。因此，對(duì)于城市規(guī)劃建設(shè)者而言，探測(cè)清楚具體場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下管線分布情況是確保施工安全和管道安全的重要任務(wù)。具體場(chǎng)地的地下管線分布有所不同，管線探測(cè)技術(shù)也有所差異，許多建設(shè)工程中除了采用金屬管線探測(cè)儀之外，還會(huì)采用地質(zhì)雷達(dá)、高密度電阻率法、磁法勘探等物探技術(shù)。

3.5地下構(gòu)筑物的探測(cè)。 許多城市在城市規(guī)劃建設(shè)中通常會(huì)遇到地下建筑物存在的情況，例如建筑物基礎(chǔ)、地下防空洞、防汛墻、地下車庫等。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，許多地下構(gòu)筑物的資料并不健全，必須將其地理位置、地下深度等相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查清楚才能采取相應(yīng)措施進(jìn)行保護(hù)或清除工作。根據(jù)場(chǎng)地條件及地下構(gòu)筑物的性質(zhì)不同，對(duì)地下構(gòu)筑物探測(cè)可選用的物探技術(shù)有：高密度電阻率法、淺層地震勘探、地質(zhì)雷達(dá)、瑞雷面波等。如圖所示為利用高密度電阻率法探測(cè)地下防空洞的成果圖，在剖面18m、32m以及頂部深度4m左右的地方，都有明顯的低阻異常，且較為規(guī)則，這表示區(qū)內(nèi)有兩條防空洞。而該防空洞建設(shè)時(shí)間較為長(zhǎng)遠(yuǎn)，許多區(qū)段嚴(yán)重滲水，從而在成果圖中表現(xiàn)出低阻形態(tài)。該成果圖形象的反映出地下防空洞的實(shí)際形態(tài)，屬于物探技術(shù)中防空洞探測(cè)的典型案例。

4. 總結(jié)及前景展望

總之，現(xiàn)階段的物探技術(shù)在各工程的廣泛應(yīng)用不僅僅能夠保護(hù)工程建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)，還能夠保證工程建設(shè)不破壞施工地下的結(jié)構(gòu)和文物古跡。從工程物探技術(shù)在上述管道工程建設(shè)施工各方面的應(yīng)用可以看出，該技術(shù)擁有十分可觀的發(fā)展前景。除了在工程上的應(yīng)用以外，物探技術(shù)還有許多發(fā)展方向，筆者就物探技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來說從以下三方面對(duì)其發(fā)展進(jìn)行展望。

（1）首先，物探理論的發(fā)展方面。隨著物力技術(shù)的研發(fā)，許多含有全新物力參數(shù)的理論正在進(jìn)一步研究當(dāng)中，因此，不久的將來會(huì)有許多全新的物探方法基于物探理論之上被發(fā)明出來，并應(yīng)用到水陸空工程當(dāng)中。

（2）其次，物探技術(shù)的發(fā)展方面。工程建設(shè)與地質(zhì)有著密切聯(lián)系，因此，今后物探技術(shù)應(yīng)該會(huì)面向地質(zhì)方向，精細(xì)化分析工程地質(zhì)信息，從地質(zhì)物質(zhì)分析和結(jié)構(gòu)分析入手來提高更加精確的工程地質(zhì)數(shù)據(jù)資料。

（3）再次，物探技術(shù)的整合方面。今后的物探技術(shù)會(huì)超出物理、地質(zhì)研究方面，與工程管理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)及庫存技術(shù)相結(jié)合，以工程建設(shè)的所有需求為主，在工程施工、工程管理、工程進(jìn)度方面提供更綜合完整的勘測(cè)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]賈學(xué)天，羅傳根.工程物探在水域勘察中的應(yīng)用[J].中國(guó)市政工程，2003（6）.

[2]張?zhí)K營(yíng).淺談工程物探新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（21）.

[3]王秀麗， 趙振軍，張敬東.淺談工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及前景[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（23）.

[4]陳新球，彭緒.特殊條件下的物探檢測(cè)及其應(yīng)用效果[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2004（4）.

[5]吳國(guó)曉，楊鳳根.物探新技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其進(jìn)展[J].西部探礦工程，2007（1）.