導(dǎo)語：綜合物探探測在中馬友誼大橋的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對(duì)中馬友誼大橋所處珊瑚礁灰?guī)r區(qū)，存在欠缺礁灰?guī)r的工程分類參考資料問題，單一勘探方法很難取得好的勘察效果。結(jié)合勘察實(shí)例，采用側(cè)掃聲納、淺層地震反射和地震映像相結(jié)合的綜合物探技術(shù)，配合地質(zhì)鉆探，多種方法優(yōu)勢互補(bǔ)，互相印證，綜合解譯，對(duì)橋位區(qū)地質(zhì)分層、基巖變化情況和海底障礙物探測取得了良好的勘探效果。應(yīng)用結(jié)果表明:對(duì)于復(fù)雜多變的海底勘探，充分發(fā)揮物探探測的優(yōu)勢，可快速準(zhǔn)確達(dá)到探測目的，將現(xiàn)在以勘探點(diǎn)為主的勘察模式，發(fā)展到點(diǎn)、線、面相結(jié)合的水平，大大提高了勘察成果的準(zhǔn)確性和可靠性，本文勘察方案可為今后同類工程的勘察提供技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞:綜合物探;側(cè)掃聲納;地震映象;淺層地震反射

隨著“一路一帶”基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，越來越多國家的項(xiàng)目勘察需要在水域進(jìn)行作業(yè)，傳統(tǒng)勘察主要以鉆探點(diǎn)為基礎(chǔ)，查明勘區(qū)地質(zhì)情況。而工程物探作為水下勘探的主要手段，不僅在勘察前期提供線索，還可在勘察的各個(gè)階段發(fā)揮不可或缺的作用［1～7］，物探探測發(fā)展為點(diǎn)、線、面相結(jié)合的綜合勘察。工程物探技術(shù)具有范圍廣、速度快、效率高、經(jīng)濟(jì)可靠的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于查明工程區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況，與傳統(tǒng)地質(zhì)鉆探相比，具有較大優(yōu)勢［3～8］。在復(fù)雜的海域建設(shè)大型重點(diǎn)工程，綜合物探技術(shù)發(fā)揮了越來越重要的作用，配合地質(zhì)鉆探，多種方法優(yōu)勢互補(bǔ)，互相印證，綜合解譯，在工程區(qū)地質(zhì)分層、基巖變化情況勘察、海底地貌及海底障礙物探測方面取得了良好勘探效果［1，2］。本文結(jié)合援馬爾代夫某跨海大橋工程實(shí)踐，對(duì)橋址區(qū)域采用側(cè)掃聲納、淺層地震反射和地震映像綜合物探技術(shù)與鉆探相結(jié)合進(jìn)行勘察，大大提高了勘察成果的準(zhǔn)確性和可靠性，為橋址選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供了更詳細(xì)的地質(zhì)依據(jù)，可為類似項(xiàng)目的工程勘察提供參考。

1方法技術(shù)簡介

(1)側(cè)掃聲納勘探:側(cè)掃聲納左右各安裝一條換能器線陣，首先發(fā)射一個(gè)短促的聲脈沖，聲波按球面波方式向外傳播，遇到海底或水中物體會(huì)產(chǎn)生散射，其中的反向回波會(huì)按原傳播線返回?fù)Q能器被換能器接收，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成一系列電脈沖［1］。反射信號(hào)連續(xù)地記錄在記錄圖中，這些信號(hào)代表來自海床上的礫石、巖石露頭及管道等目標(biāo)的反射。根據(jù)目標(biāo)反射信號(hào)的強(qiáng)度和對(duì)記錄圖像的研究，就可對(duì)聲納反射信號(hào)做出地質(zhì)解釋，并估計(jì)海床上各種目標(biāo)的大小和高度。工作原理如圖1所示。圖1聲納系統(tǒng)工作示意圖Fig.1Workingschematicdiagramofsonarsystem本次工作采用英國C-MAX公司生產(chǎn)的CM2型數(shù)字聲納系統(tǒng)。配置MAXView實(shí)時(shí)采集軟件，拖魚的掃測頻率為325kHz，最大作業(yè)水深2000m，分辨率＜0.1m，掃描寬度(單側(cè))25～150m(可調(diào))。(2)淺層地震反射勘探:是一種根據(jù)地下介質(zhì)的物性不同和人工激發(fā)地震波在介質(zhì)中傳播速度不同來探測地下目標(biāo)物的一種物探方法，在不同點(diǎn)激發(fā)、不同點(diǎn)接收來自地下界面相同反射點(diǎn)的多個(gè)地震記錄道進(jìn)行動(dòng)校正后疊加。反射信號(hào)經(jīng)處理、成圖，反映地下各種地質(zhì)體的分布情況［4］。采用多次覆蓋地震反射勘探方法可有效地壓制多次波和衰減各種隨機(jī)干擾，因此該技術(shù)已在勘探中被廣泛采用。本次淺層地震反射勘探采用SWS-6型24通道工程地震儀。外業(yè)工作時(shí)采用的排列如圖2所示。圖2淺層地震反射波法工作示意圖Fig.2Schematicdiagramofshallowseismicreflectionmethod(3)地震映像勘探:又稱地震多波勘探，是基于反射波法中的最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來的一種常見的淺地層勘探方法［9］。利用了水中無面波干擾的特點(diǎn)，采用小偏移距或等偏移距，單道接收或多道接收，經(jīng)過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，以大屏幕密集顯示波阻抗界面的方法形成彩色數(shù)字剖面，再現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)形態(tài)，其工作原理見圖3。圖3地震映像工作原理示意圖Fig.3Schematicdiagramofworkingprincipleofseismicimage本次外業(yè)采用了SWS-6型工程地震儀、電火花震源、12道水上漂浮電纜、走航式地震共偏移距縱波反射技術(shù)，高通100Hz頻率1濾波檔采集，結(jié)果證明，對(duì)噪音干擾波的抑制效果較好。

2應(yīng)用實(shí)例

本項(xiàng)目位于馬爾代夫北島礁馬累—機(jī)場島珊瑚環(huán)礁上。橫跨CaadhooKoa海峽，連接機(jī)場島—馬累，橋長約1390m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土V型墩連續(xù)鋼構(gòu)橋，引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力T型梁。勘察宗旨為初步查明橋址區(qū)水下地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、覆蓋層厚度、基巖面起伏情況和沉船、管線等水底障礙物，為橋梁工程建設(shè)提供地質(zhì)依據(jù)?？眳^(qū)地層主要為覆蓋層(礁塊石、礫砂混礫塊、珊瑚混砂或砂混珊瑚)及礁灰?guī)r基巖層組成。2.1側(cè)掃聲納應(yīng)用于海底障礙物探測。在工程區(qū)域，往往因?yàn)闅v史原因，遺留一些沉船、管線等影響工程建設(shè)的障礙物，為了施工安全，探明這些障礙物是工程建設(shè)必須解決的問題，由于障礙物(比如巖堆)與海水介質(zhì)之間的物性差異顯著，采用聲納掃側(cè)取得了較好效果。海水聲波波速約1400～1500m/s，海底介質(zhì)聲波波速約1650～2000m/s，巖堆聲波波速約3000～3500m/s，采用聲納掃側(cè)，能夠較準(zhǔn)確地判別海底障礙物的分布情況。本次工作沿大橋中軸線布設(shè)了1條縱測線，在中軸線兩側(cè)按75m的間距各布設(shè)1條縱測線，各縱測線長約1000m;垂直中軸線按120m間距布設(shè)4條橫測線，各橫測線長約800m。在靠近馬累端橋位70m范圍存在巖堆區(qū)，見圖4。CS2測線發(fā)現(xiàn)一突起物，見圖5，尺寸約為6.3m×16.5m，突起物中心點(diǎn)坐標(biāo)為E73°31'24.28″，N4°10'22.60″，網(wǎng)格坐標(biāo)為X=61396.319，Y=6106.484，位于橋位線AK0+878m左52m處。2.2淺層地震反射法應(yīng)用于橋位區(qū)第四紀(jì)覆蓋層。探測外業(yè)工作采用等偏移距排列滾動(dòng)12道剖面采圖5突起物Fig.5Protuberance集觀測系統(tǒng)和6次覆蓋水平疊加觀測的工作方法，選擇18m偏移距，2m道間距，12道接收道數(shù)，震源為大錘，單邊錘擊，檢波器24個(gè)，SWS處理解釋軟件，AutoCAD成圖軟件。測線DZ5實(shí)際長度為656m。通過資料分析與處理，發(fā)現(xiàn)一個(gè)弱反射界面(深度5～7m)及三個(gè)強(qiáng)反射界面(深度分別約為10m、15m、20m)，深度5～7m處的弱反射界面推測為上覆地層與較破碎的準(zhǔn)礁灰?guī)r之間的界面，由于覆蓋層與破碎的礁灰?guī)r波阻抗差異較小，其反射能量較弱;深度約10m處反射界面為上層破碎的準(zhǔn)礁灰?guī)r與下部含礫砂層之間的界面，出現(xiàn)較大波阻抗差異，故產(chǎn)生強(qiáng)反射;深度15m處強(qiáng)反射為上部含礫砂層與下部較完整準(zhǔn)礁灰?guī)r之間的界面，界面同相軸連續(xù)平穩(wěn);深度20m處反射界面相對(duì)較弱，推測為上部較完整的準(zhǔn)礁灰?guī)r與下部完整的礁灰?guī)r之間的界面，同相軸局部不連續(xù)，是由于波阻抗差別不太大所致。DZ5測線探測剖面與解譯結(jié)果見圖6～圖8所示。2.3地震映像法探測橋位區(qū)基巖起伏情況。地震映像連續(xù)測線剖面的探測方法，能較好地探明基巖起伏及變化情況，同時(shí)能探明勘察區(qū)暗礁及風(fēng)化破碎帶等不良地質(zhì)體，配合地質(zhì)鉆探，會(huì)取得良好的勘察效果，其結(jié)果對(duì)橋址選擇、橋方案比選、基礎(chǔ)選型、工程安全及造價(jià)、結(jié)構(gòu)、施工工藝及工期等起到至關(guān)重要的作用?？辈靺^(qū)海水及海底介質(zhì)的波速見表1。本次布置物探線12條，測線總長8.5km，采用走航式地震映象勘探方法。布置測線時(shí)，考慮到布置間距調(diào)整為15m，縱測線9條;在水下地形陡變的位置，布置了3條橫測線。根據(jù)各測線的地震映象剖面圖進(jìn)行成果解釋，結(jié)合鉆孔資料，對(duì)應(yīng)地質(zhì)層位，形成各測線的地質(zhì)解釋剖面圖。以橋軸線YX5測線的地震映象圖(圖9)及地質(zhì)解釋剖面圖(圖10)為例進(jìn)行分析介紹。(1)海水深度該測線海水底部地震反射面清晰，海水深度7.10～47.60m，標(biāo)高在－7.66～－46.76m之間，與地形圖上的海床高程有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2)含礫中粗砂、含礫塊中粗砂、礁塊石等覆蓋層測線覆蓋層的底部反射波同相軸連續(xù)，地震反射特征明顯。層內(nèi)的時(shí)間段有較多斷斷續(xù)續(xù)的同相軸，顯示層內(nèi)存在有較多不同物理力學(xué)性質(zhì)的層位;時(shí)間剖面中層狀同相軸清晰可見，根據(jù)鉆孔資料，這些反射同相軸是由礁塊石、含礫塊中粗砂、含礫中粗砂等不同地層的反射引起的。本次物探測得覆蓋層分布較為連續(xù)，厚度起伏較大，其厚度從0.81～20.80m之間。從測線上看，呈中間厚、兩端薄的分布特征。鉆孔BH17孔覆蓋層厚度約為18.1m，該處地震映象測線上對(duì)應(yīng)的覆蓋層厚度為18.65m。綜合說明，地震映象成果資料與地質(zhì)分層吻合性較好。(3)巖面解釋巖面的反射波組特征明顯，具有連續(xù)同相軸，局部存在反射波組弱，原因?yàn)楦采w層對(duì)地震波能量吸收較強(qiáng)，引起同相軸斷斷續(xù)續(xù)。經(jīng)仔細(xì)分析，測線位置巖面起伏較大，巖面標(biāo)高分布在－10.41～－59.18m之間，高差達(dá)48.77m。在馬累島側(cè)陡坎的坡上與坡底的地震映象反射波頻率差異較大，經(jīng)與鉆孔資料對(duì)比，對(duì)應(yīng)為礁灰?guī)r。

3物探綜合成果分析

側(cè)掃聲納結(jié)果顯示，橋位線水域部分海床面起伏較大。近岸淺灘海底分布有較多礁灰?guī)r碎塊、活珊瑚等，形成的地形凹凸不平;深水區(qū)海床較平整，主要為砂質(zhì)海底，礁灰?guī)r及活珊瑚較少。工程區(qū)分布有突起物、大小不等的坑洞及海底臺(tái)階。通過地震映象及淺層地震反射方法探測地層，橋位線在馬累島陸域覆蓋層厚度3～10m，主要由礁灰?guī)r塊混砂、粗砂礫砂及粉細(xì)砂組成;橋位線在機(jī)場島陸域覆蓋層厚度5～23m;水上地震映象成果顯示，該部分水域覆蓋層分布較為連續(xù)，厚度起伏較大，呈中間厚，兩端(馬累島、機(jī)場島)薄的分布特征，覆蓋層厚度0.3～20.1m?；鶐r為準(zhǔn)礁灰?guī)r、礁灰?guī)r層，基巖面變化大，巖面標(biāo)高約為－59.0～－10.5m，高差達(dá)48.5m。

4結(jié)論與建議

(1)側(cè)掃聲納是利用周圍介質(zhì)與障礙物的差異性特點(diǎn)，確定障礙物的位置及分布，但對(duì)于不同障礙物(沉船、光纜、電纜等)，需要根據(jù)不同物性選擇合適的探測方法。(2)淺層地震反射法，能較好地劃分海水、覆蓋層分布及地層層位，能宏觀劃分區(qū)域地層。(3)地震映像法能較好地查明水深，劃分水底沉積層，確定基巖界面起伏及埋深。(4)任何單一的物探方法都不是萬能的，只有根據(jù)勘察的目的和要求，采用綜合物探技術(shù)，并與鉆探等勘察手段相結(jié)合，相互印證，互為補(bǔ)充，才能提高勘察精度，縮短作業(yè)周期，節(jié)約工程成本，提供可靠的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，更好地為工程建設(shè)服務(wù)。

作者:林劍鋒 袁海龍 張明 趙家明 單位:中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司