物探磁法在铁路勘察中的应用

杨朋祥 张岚峰 师亚璐

摘要：近年来磁法仪器设备、方法技术不断更新，如梯度测量、张量测量等可高分辨率地突出地表及近地表磁性体的异常，扩展了磁法在铁路勘察领域的应用。研究发现，通过合理选择磁测方法及仪器设备，结合现场实际情况，采取有效措施压制干扰场，采用适当的数据处理方法突出磁异常，磁法也能有效地应用于铁路地质勘察工作中，甚至能够解决其他物探方法难以解决的勘探难题，为铁路设计和施工提供更精准的科学依据。

关键词：物探磁法;铁路勘察;应用

1物探磁法分析

1.1磁法

磁法在过去几十年里主要用于寻找金属矿产，随着理论和实践水平的提升，其应用范围将日益广泛，因此在仪器研制方面需要研制高精度多参数磁测仪器，以提高综合信息采集能力及地面、航空磁测三分量测量精度。在数据处理方面，需要发展与高精度磁测相匹配的数据处理技术，研究磁异常弱信号提取技术，增强异常分辨能力，提高磁场的垂向分辨率，研究沿深度的分场方法;需要发展复杂条件下磁场多参数综合三维反演可视化解释技术;发展反演物性（磁）结构的“层析”成像技术，提高反演三维场源几何参数的能力;需要发展三维场源空间定位技术，采用人机交互实时三维可视化技术，实现三维场源屏幕正演解释，研究有机结合的多参数组合反演方法，形成以GIS为平台的多功能综合解释系统。同时，需要加强磁性多参数的基础研究，探索磁性多参数的应用新领域;开拓磁法应用新领域，充分发挥磁法在环境污染调查中的作用;在矿产资源勘探中，高精度多参数磁测与其配套的处理解释方法技术将有广阔的应用前景，将磁测和其他地球物理方法技术以及地质、遥感等进行综合，研究地质问题是发展的趋势。

1.2瞬变电磁法

对瞬变电磁仪器而言，大功率、大动态范围、高密度时序序列数据采样、三分量同步观测、低噪声仪器性能将是先进瞬变电磁仪器发展的主要趋势;在解释技术方面，急需解决的重要内容之一是数据处理技术，其中关键为消除干扰噪声和装置过渡过程的方法技术，这二方面是影响解释成果质量的重要因素，一维反演和二维电性分布成像仍将是近期主要的解释手段，三维反演解释技术将是长期的研究内容，其中三分量电阻率成像是研究的主要目标之一，目前尽管有多种仪器已实现了三分量数据采集，水平分量能较准确的圈定导电地质体的边界和产状，但对于水平分量信息的应用仍处于曲线形态特征探讨的较低水平;为实现复杂地电条件下快速确定导电地质体的空间位置和基本形态，需要发展和完善电磁偏移成像和电磁波场转换解释技术;瞬变电磁法的传感器通过加装高温超导磁强计后，优势明显，勘探深度增大1.5倍左右，但目前由于其抗干扰能力较差，应用范围受环境因素限制，解决好高温超导磁强计的抗干扰问题，使之能在多数干扰环境下应用，将大大推动瞬变电磁法在勘查应用领域的进步。

2物探磁法在铁路勘察中的应用

2.1桩基桩底埋深探测

在轨道交通建设过程中，经常会遇到已有建（构）筑物的桩基阻碍隧洞掘进情形的发生。为了保证隧道盾构施工安全，必须精确测量出这类桩基桩底的埋深。经统计，这类桩基大多是直立钢板桩、钻孔灌注桩等。由于城市电磁干扰大，探测精度要求高（例如H型钢板桩的钢板厚度仅20mm和10mm，且探测精度应在30cm以内），采用井中磁梯度或井中磁三分量测试能有效解决这类问题。在被测体有露头的情况下，可在被探测物体侧面0.5～1.0m处钻孔。以井中磁梯度测试为主，辅以井中磁三分量测试，互相映证，可以精确地探测到这类桩基桩底的深度。为探测上海轨道交通某地H型钢板桩桩底埋深，进行了磁法测孔工作。图1为该孔磁梯度测试结果，从图1中可以看出，从12.2m处开始磁场梯度快速衰减，至13.0m处基本恢复到正常场，按照梯度负异常峰值可以推断，距该测孔最近钢板桩的底部距孔口为12.2m。井中三分量磁测结果也验证了这一结论。该钢板桩被拔除后，确认其测量误差小于0.3m。

2.2地下深埋管线探测

在城市轨道交通施工之前，最重要的勘探工作就是进行管线排查。管线探测的物探方法很多，例如电磁感应法、地震映像法、地质雷达法、高密度电法等。对于浅埋管线，很多方法都能解决，但是对于深埋管线，大部分物探方法都无能为力，而磁法是探测深埋管线的有效物探方法之一。金属管道、通电后的光缆电缆等，其周围空间会产生磁异常，给磁法探测提供了非常好的地球物理前提。在干扰较小时，可以通过观测其磁异常ΔT（或ΔZ）场的变化来探测;而在电磁干扰复杂的情况下，可以采用井中磁梯度测量，来判定异常体的平面位置及埋深。以长沙某地深埋供水管线的磁异常ΔT剖面探测为例，通过现场踏勘大致判定管线方向，布置4条剖面，由图2可见管线产生的磁异常非常明显，准确揭示了管线的平面位置。通过反演解释，推断管线埋深在6m左右，与设计资料相符。

2.3实例应用

某铁路建设工程位于桂西的岩溶山区，隧道深度约为40-400m，区域地势起伏较大且复杂，具有特殊地形，增加了施工难度和勘测难度，很多常规物探技术难以实施或者勘测数据准确性差，因此需要利用综合物探技术。①利用电磁测深法，勘测岩溶地区岩石分布情况，可以选择在高阻覆盖地带开展勘测工作，发挥该种方式勘测效率高、深度大等优势;②对于一定体量的溶洞，可以选择“微重力”的方式，结合“地震折射法”等技术，开展更细致的地质调查。在施工前应结合工程实际情况，选择合适的综合物探技术，动态勘察岩溶变化情况，避免不良地质灾害的发生。

3加强铁路工程地质钻探施工管理

3.1建立健全地质钻探施工管理体系

要想建立地质钻探施工安全管理系统，最重要的是要确保钻探工程每个环节，都可以依靠一个综合管理制度，建立一套完善的安全施工体系。具体体现在以下几个方面。①建立和完善相关的安全管理制度。在地质钻探过程中，应结合国家法律法规，同时结合钻探工程的特点，不断完善和补充施工的安全，为我们提供更多的安全保障。②牢牢记住安全管理的理念。地质钻探工作是一个高风险的工作，因此，各岗位负责人与管理人员需要建立强有力的安全理念，深刻认识到安全管理的重要性，不论是在设计规划，或在随后的维护阶段，应该永遠记住安全第一，安全管理进行到底。③完善安全生产责任制。在地质钻探施工过程中，要对每个人讲安全责任，负责安全意识培养的相关负责人、安全管理人员对各方面的实施，从源头上消除隐患。

3.2规范安全事故的处理流程

在铁路地质钻探施工过程中，要制定一套完善的安全事故处理流程，当事故发生时，可以尽快处理，采取措施尽量减少损失。①事故发生时，有必要对事故等级和事故发生区域进行判断，掌握第一手信息，为后续工作打下基础。②详细记录事故情况，计算相关数据，与之前的数据进行比较，及时向上级报告。③当事故发生时，选择合适的机械工具以及勘测手段，及时处理，做好事故动态变化的时刻记录，针对不同类型的事故，采取不同的解决方案。

4结束语

总而言之，上述铁路勘察实例证明，磁测技术探测桩基桩底埋深、探测深埋管线等方面有较好的勘探效果。可见，磁法勘探有轻便易用、效率高、成本低、不受地域限制等优点，在铁路勘察中充分利用磁法勘探技术，有利于提高地质勘察效率，为铁路设计和施工提供更精准的地质依据。

参考文献

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[2]廖勇.综合物探勘察方法在锦承线铁路东南山隧道的应用研究[J].科技创新与应用，2014，08：183-184.

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（作者单位：辽宁省冶金地质四〇二队有限责任公司）