水域工程物探技术应用简要回顾（中铁大桥院 王自民 夏支埃）
水域工程物探技术应用简要回顾
一、水域工程物探概要
从工作领域分：
陆域物探、水域物探、航空物探、井中物探
◆ 发展过程：
1、观测系统---从陆域简单移植到专用一体化水域观测；
2、工作效率---从低效的定点式测量到高效的连续走航式测量；
3、资料处理自动化---手工处理到计算机处理；
4、应用率----从辅助勘察到重要的常用的勘察方法。
二、水域工程物探
1.水域工程物探之一：水域电法勘探
1956年在禹门口黄河大桥草勘中，大桥院物探前辈张玉善等，在水域开展了电测深勘探。
黄河禹门口段，水深流急，著名的“鲤鱼跳龙门”天险就在这里。在水深流急的天险，首先架设了一条跨河钢缆，用以固定测量工作船和水上三极测深电缆。共完成两个桥位的物探工作。
禹门口黄河大桥开展水域电法，这是大桥院第一次在水域应用物探技术，为日后开展水域物探打下了基础。
水域电法勘探——-电测深
（1）禹门口黄河大桥开展水域电测深勘探后，至上世纪七十年代末，先后在吉林松花江大桥、湖北枝城长江大桥、长江中下游三座大桥（九江、芜湖、南京）、广东肇庆西江大桥、河北迁安滦河桥等数十座大桥工程开展水域电测深勘探。
在物性条件满足的情况下，水域电测深勘探能够查明基岩埋藏深度，以“点”带“面”大范围的布置电测深点时，能划分出不同基岩的平面分布。
（2）上世纪六十年代在京九铁路九江长江大桥的桥式方案设计阶段，在水域、陆域大量采用了电测深勘探，划分出“高阻”的可溶岩的灰岩、钙质胶结砾岩与“低阻”的泥岩、砂岩的分布范围，经钻探验证，为桥梁墩台布置提供了依据。
作为常规的物探方法，水域电测深勘探在划分可溶岩和泥砂岩方面具有其他方法不可替代的优势。
2008年在福（州）银（川）高速公路九江长江公路桥初步设计阶段，原设计方案两个主塔墩都位于灰岩分布区，岩溶发育。中铁大桥院承担初、详勘后，在原设计主塔墩周边开展电测深勘探加钻探验证，最终在主跨818m不变的情况下，南北主塔墩整体南移，南主塔墩选在南岸边的砾岩分布区，北主塔墩选在泥砂岩分布区。节省了大量基础施工投资。
水域电法勘探---其他方法
◆走航式剖面法；
◆高密度电阻率法；
◆瞬变电磁法
2.水域工程物探之二：浅地层剖面勘探
一九九二年，铁道部基建总局引进一套美国产MEP-305系列浅层剖面仪，交大桥院管理使用，承担各设计院的相关勘察任务。
一九九三年到二零零二年，大桥院利用MEP-305系列浅层剖面仪，先后完成了京沪高速铁路南京过江工程大胜关、上元门桥位，石武客专武汉天兴洲大桥，宁波大榭岛跨海大桥，芜湖长江公铁大桥等数十座大桥的勘察任务。
承担了中铁第四勘察设计院委托的广珠铁路珠江六座大桥、万宜铁路宜昌长江大桥的勘察任务。
还承担了长江水利委员会委托的数项工程勘察任务。
3.水域工程物探之三：水域地震勘探
水域浅层地震勘探---折射波法
上世纪八十年代初，铁道部基建总局引进了大批物探设备，如日本、美国产ES-2415地震仪。
上世纪八十年代初，中铁第四勘察设计院顾兴亚、曹哲民等在浙赣铁路钱塘江二桥、衡广复线湘江迂回线勘察中利用“互换原理”开展水域地震折射勘探，取得较好地质效果。
“互换原理”：在岸边沿线位按折射法炮点位置布置三到四个检波器作为“炮点”，在水域沿线位按折射法检波点位置布置爆炸点作为“检波点”。
水域浅层地震勘探---反射波法
一九九四年，中铁第四勘察设计院在京沪高铁南京上元门过江隧道方案勘察中，开展了水域多次覆盖地震反射勘探（走航式连续采集）。
一九九四年中铁工程总公司引进四台美国产R24地震仪，分配给大桥院除地震仪外，还有一根12道手雷式地震电缆。一九九四年底，大桥院利用刚接收的R24地震仪和水域地震电缆，在石武客专武汉天兴洲长江大桥工地开展多次覆盖地震反射法勘探试验获得成功。
当时采用的方法是抛锚定位式，顺江布置电缆，完成一次数据采集后，放2米缆绳，再进行下一次采集。激发方式为震源弹或电火花震源。
之后，在浙江椒江大桥等十余项工程勘察中应用水域多次覆盖地震反射法勘探。
一九九八年芜湖长江公铁大桥初勘阶段，原设计的北主塔墩位置基岩为破碎角岩，按摩擦桩设计。大桥院在原北主塔墩两侧采用水域多次覆盖地震反射法勘探，在南侧发现基岩反射波组连续，得到钻探验证为完整的角岩。墩位向南调整15米后，避开了破碎角岩，按嵌岩桩设计，节省大量基础投资。 中铁第二勘察设计院于一九九七年完成了厦门海沧大桥初勘、详勘的地震勘探任务、二零零二年完成厦门翔安海底隧道工可阶段地震勘探任务。
中铁第二勘察设计院二零一零年引进了一套海洋地震仪，投入琼州海峡通道工程勘察。
东通道工程预可和工可阶段勘察也布置了地震反射勘探，由于数据采集方法的缺陷，虽单炮记录信噪比较高，但经多次覆盖数据处理后得到的时间-深度剖面上地层界面不连续，海底界面都呈锯齿状，未探明弱微风化花岗岩岩面起伏情况，更未发现构造异常。
经过调研，从激发时间、激发频率、激发能量等多参数比较，选择了合适的激发震源和适宜的采集系统，采用水域浅层地震反射勘探发现了四条与隧道线位相交的构造破碎带，破碎带处全～强风化带异常深厚而形成的风化深槽/囊。经过钻探验证，证实这些风化深槽/囊的存在。
东通道工程的补充初勘（2003年8月~2003年11月）和详勘（2004年8月~2004年11月）业主指定大桥院承担。在初勘、补充初勘和详勘过程中，采用了以水域多次覆盖地震反射勘探为主的综合勘探方法，海上钻孔由物探人员布置，项目总工根据设计方案（竖井、横通道等）补充，既验证了物探成果，又满足了隧道勘察设计规范要求。取得较好地质效果，为海底隧道的线位确定、施工方案提供了详实资料。
东通道工程于2004年4月开工，2009年10月全线贯通，施工期间没有因为地质原因发生变更。
厦门东通道工程勘察的成功开展，扩展了大桥院勘察的市场，2005年完成了国内第二条海底隧道—青岛胶州湾海底隧道（2011年建成通车）施工图设计阶段工程勘察。
规划的厦门第二西通道（海底隧道）、厦漳跨海通道（海底隧道）、厦门地铁2号线过西海域段、青岛地铁1号线过海段、青岛第二海底隧道等均由中铁大桥院承担，采用的方法仍然是以水域多次覆盖地震反射勘探为主的综合勘探方法。
琼州海峡跨海工程
采用采用SF-2050M DGPS接收机定位，Spectra导航系统进行导航、数据采集及数据传输。
2003年以来，大桥院在国内长江流域近十座公路、铁路大桥工程，平潭跨海大桥，港珠澳大桥，琼州海峡跨海工程开展水域多次覆盖地震反射勘探，还承担了柬埔寨柏威夏铁路沙密港跨海大桥的勘察，都取得较好地质效果和经济效益。
4.水域工程物探之四：水域磁法勘探
琼州海峡跨海工程开展了水域磁法勘探。
采用SF-2050M DGPS接收机定位，HYPACK导航系统进行导航、数据采集及数据传输。本次调查使用HYPACK MAX 6.2a版本。
三、水域工程物探体会与展望
◆ 水域工程物探是水域工程勘察可行有效并且是重要的方法；
◆ 有针对性地选择物探方法，对于有条件的选择两种以上的综合物探；
◆ 物探方法要与地质等方法结合并加以印证；
◆在工程实践中勇于探索和创新，通过改善条件来消除或减少物探方法本身的局限性；
◆“海洋强国”的建设，将为水域工程物探提供更多的机会，水域工程物探也将发挥更大更重要的作用。
水域工程物探伴随着国家铁路公路建设走过了近六十年的历程，水域工程物探技术的发展离不开科技进步，离不开科研院所的技术支撑，更离不开铁路几代物探工作者的辛勤奉献。
