在上海工程建設中,經常會遇到各種地下障礙物,如隱埋的爆炸物、礦渣、人防工程、舊建筑的基礎、地下管線等,這些物體有的可能威脅建筑物的安全,有的可能使建筑物地下施工(如打樁、開挖、掘進等)受阻,有的可能造成地下管線的破壞。在建筑物設計與施工之前,必須查明這些物體的分布、性質和埋藏情況,工程物探在這方面發揮了獨特的作用。
一、隱埋爆炸物探測
磁法勘探是用于尋找金屬礦床或進行地質填圖的一種物探手段,已有成熟的工作方法和經驗,但在建筑施工場地具有強磁干擾情況下探尋爆炸物,在國內外尚不多見。上海勘察院采用磁梯度法和不同高度磁測對比法,在強磁干擾背景下準確地分辨出鐵磁性爆炸物所產生的異常,并通過初測、復測和終測,確保不遺漏爆炸物。自1978年起,先后在石化總廠和寶鋼各期工程中,用磁法尋找隱埋爆炸物,共清除炸彈、炮彈和地雷等各種爆炸物2000多枚,總量約30多噸,消除了工程建設中的隱患,保證了工程的安全。
1990年4月,在石化總廠滌綸廠三期工程輪胎及礦用簾子布原料車間建筑場地進行探測時,查出并排除6枚100磅炸彈,其中5號彈坑在挖出1枚炸彈后,經復測發現仍有磁異常存在,再經過降低高度的加測發現異常增,斷定坑內還有鐵磁性物體,繼續開挖結果,又挖出了1枚炸彈。
二、礦渣層探測
在上海一些廠區或區段,特別是黃浦江沿岸的一些廠,其地下和岸邊都埋有量鋼渣層(當時為保護堤岸用)。1988年,高橋熱電廠由于擴建工程需要,在距黃浦江岸35米處建一循環泵房,進水管道采用頂管,計劃于地下深度8.5米穿過鋼渣底部頂進黃浦江。上海勘察院利用三極電測深法,圈出了地下鋼渣層的分布、埋深和厚度,為廠方節約工程費用20多萬元。
三、水域埋設物探測
在鋪設黃浦江上游引水工程南市水廠到楊樹浦水廠過江輸水管道、合流污水閘北電廠過江管道、福州路過江電纜等工程中,在疏浚長江口南水道、黃浦江下游三岔港水域、杭州灣北岸水域等航道口工作中,以及建設新的核電廠、新港區等工程建設中,都要求查明水域內河床(或海灘)的水深、河底微地貌、淤積層的結構以及河床可能存在的障礙物。1985年起,地礦部第一海洋地質調查隊、海洋地質綜合研究隊等單位為上述工程在黃浦江、長江口和杭州灣等水域開展地球物理調查。采用的方法是回聲水深測量、雙側旁掃聲納、淺地層剖面、磁法等。定位采用微波測距系統。在黃浦江下游三岔港水域地球物理調查中,發現一處磁異常,經挖掘為1箱手榴彈,從而為航道疏浚提供了安全保證。吳淞口外長江南岸,高橋鎮以北的一片深水域,是建港有利地段,但近半個世紀以來,在該地區的海圖上一直標著“危險區”的符號,使這段岸線長期未得到利用。上海港務監督委托地礦部海洋地質調查局,開展了水域地球物理調查。測網按1∶1000比例尺布置,主測線間距10米。通過調查繪出江底侵蝕特征分布圖,發現區內存在1條水下壩體,查明了該壩體的性質與形態。利用磁法圈出11處磁異常,經水下探摸證實,是電纜、沉船、鐵板等鐵磁性物體,排除了爆炸物存在的可能性,消除了該區誤為“危險區”的標志。
四、地下管線探測
清同治三年(1864年),上海埋設第一根地下煤氣管道后,各種管線相繼向地下發展。新中國成立前,上海城市地下管線總長3126公里。新中國成立后,特別是1978年改革開放以來,上海城市建設飛速發展,地下管線鋪設越來越多,到1992年底,上海地下管線總長已達1.4萬公里,并以每年500~800公里的敷設量增加。由于地理因素和歷史等原因,形成了上海城市道路和地下管線“老”、“密”、“亂”的狀況,地下管線與地面建設之間的矛盾十分突出,在建筑施工中經常發生挖斷或損壞地下管線的重事故,使城市人民生活和建筑施工安全受到嚴重影響。為了避免這類事故的發生,要求開展地下管線探測,為規劃、設計、施工、建設和管理部門提供準確、可靠的地下管線賦存情況資料。80年代初期開展的地下管線普查主要靠地面測繪,對隱埋于地下的管線,采用開挖樣洞的辦法來檢驗地下管線的分布。這種辦法成本高、效率低,特別是在交通繁忙的道路上嚴重影響交通。80年代后期,鐵道部第三設計院和上海勘察院開始應用物探手段,為地鐵一號線的各站臺施工場地開展地下管線探測,取得良好的效果,保證了地鐵施工的安全。之后,上海的許多重點市政工程建設、施工場地和廠區中,廣泛運用物探技術開展地下管線探測,其中有楊浦橋主墩工程、內環線和南北高架道路工程、石化總廠和高橋化工廠等。為有效地開展地下管線探測,1990年上海市建委委托上海勘察院和上海市地礦局物探隊開展“地下管線探測設備評估和選型及其推廣應用”科研工作,推動了上海市地下管線探測工作的發展。上海微波技術研究所研制成功M9300型地下管線儀,達到了90年代初國際先進水平。上海勘察院受建設部委托主編的中華人民共和國行業標準《城市地下管線探測技術規程》(CJJ61-94),已于1994年12月5日獲正式批準,自1995年7月1日起施行。地下管線探測技術逐步走向規范化。
五、掩埋煤氣凝水井探測
上海煤氣管道鋪設,已有一百多年的歷史。至1992年,煤氣管道總長2400多公里。為了排除煤氣管道內積存的凝結水,每隔一定距離必須設置1個凝水井,定期抽水疏通管道。但由于道路修建、房屋改造,凝水井被掩埋在瀝青路面、人行道、街心花壇、綠化地帶下面,有些在地面上的也已無法辨認,給定期抽水帶來很困難。上海勘察院受煤氣公司委托,自1989~1991年,成功地利用磁梯度法尋找出掩埋凝水井200多只,為煤氣管道的正常疏通作出了貢獻。