联合剖面法在海底电缆探测中的应用

〔2019年第21期〕Engineering Technology and Application|工程技术与应用|•23•
联合剖面法在海底电缆探测中的应用
刘建学
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063）
摘要：海底电力电缆路由、埋深位置和裸露的定期精准检測是保障海缆长治久安及安全运营的根本，海缆精准检测技术方法的选择尤为重要。

文章通过分析海底电缆所处的地球物理环境条件，提出了采用直流电法的联合剖面装置探测浅海域海底电缆的方法，解决了海底管线探测的难题。

关键词：海底电缆；联合剖面法：探测应用
中图分类号：P75文献标志码：A文章编号：2096-2789（2019）21-0023-03
近年来我国持续加大海洋开发和海防建设力度，海上风电场勘察、海缆路由的勘察和运维检测需求越发紧迫，近海的桥梁工程、隧道工程和各种通信光缆、电力电缆铺设及后期检测工作也与日俱增"嘉此外，诸多海岛填海造陆和各种联网以及海洋环境、资源调查和保护等市场也己成规模，海洋开发前景相当明确广阔，同时机遇与挑战并存。

这其中，人们在近海进行工程建设的时候，经常会遇到铺设在近海海底的电缆，这时就需要准确探测出电缆的位置，以确定后续的工程措施。

例如20世纪90年代中期深圳蛇口工业区开发过程中遇到的香港一蛇口海底132kV输电电缆，厦门地铁2号线的海底供电电缆等，由于海底电缆所处的特殊的地球物理和场地环境条件，常规的管线探测技术未能取得理想的探测效果。

文章釆用传统直流电法的联合剖面装置进行探测试验gm,较为准确地对海底电缆进行了定位。

1方法原理
联合剖面法是根据测量电极沿着测线方向逐点进行测量，研究地电断面横向电性变化的一种常用电阻率剖面法，其装置示意图如图1所示。

主要由AMN和MNB 两组三极装置组成（其中AMN装置为供电电极A供电，MNB装置为供电电极B供电，而MN为测量电极），在每一测点0上，AC极供电时，可得到一个视电阻率值P sA；BC极供电时，可得到一个视电阻率值PsB。

然后将各测点的视电阻率值ps A和ps B分别连起来，通过图1联合剖面法装置（AB为供电电极，C为无穷远极，MN为测量电极，0为测点，mV为测量电极间的电位差，mA为供电电流）。

作者简介：刘建学（1963—）,男，本科，工程师，研究方向:铁路工程物探。

通过分析联合剖面视电阻率曲线的交点坐标可确定异常的地面投影位置，并由交点性质，可指明异常体相对围岩电阻率的高低tl3-'5）o其具有简单直观、分辨能力强和异常明显的优点，主要用来寻找良性导体。

2地球物理和场地环境条件
海底管缆埋藏在海底，会受到各种海洋环境以及海洋活动的影响，比如海浪的冲击、海水对管缆的腐蚀以及海洋生物的破坏，都会使得海底管缆的抗力减弱，造成巨大的经济损失以及海洋环境的污染。

这就能够看出，对海底管缆进行精确探测的重要性。

电缆探测是利用电缆与周围介质的电性差异而实现的，与陆上电缆探测相比，海上电缆探测所具有的场地环境条件和物理场的分布完全不同。

（1）电缆埋于海底淤泥中，有一定的水深和潮汐及海面风浪变化。

（2）海水及海底淤泥具有低电阻率（P=0.1〜0.5Qm）,高介电常数（e r>80）的物理特征，对于高频的电磁激励信号有极强的屏蔽特性。

（3）电缆的外保护层与周围的淤泥形成较强的电阻率差异。

根据上述条件，陆地上常用的管线雷达和管线探测仪等管线探测技术难以满足要求。

为了解决近海电缆探测难题，尝试釆用传统的直流电法中的联合剖面装置进行探测试验，取得了较好的效果。

3物理模拟
由于电缆的保护层与海底淤泥存在较大的电阻率差异，直流电法具备其应用条件。

为了避免海潮、风浪等场地条件影响，把联合剖面观测装置制成专用的观测电缆，并沉于海底进行观测，这时整个观测装置就置于一个准全空间中。

为了探测这一准全空间中电缆形成异常特征，故在水槽进行了模拟试验，并在己知电缆位置进行了验证测量。

模拟近海条件的水槽试验曲线如图2所示，选择了三芯电缆线（a）和裸铜管（b）进行模拟试验，取OA=OB=10cm、MN=2cm、点距2cm。

由图2可发现在准全空间环境中，电缆线和裸铜管的正上方都出现正交点，曲线平缓，没有明显的低阻或高阻特征和电流的吸引或排斥的异常特征。

近海已知海底电缆的实测验证曲线如图3所示，取OA=OB=10m、MN=2m、点距2m,该曲线与水槽的模拟试验曲线具有相似的异常特征。

试验结果表明在近海的场地环境条件下采用直流电法的联合剖面装置，
可以
(a)三芯电缆
图4香港一蛇口海底电缆探测平面成果图
(b)裸铜管
图2模拟海洋条件的水槽试验曲线
图3已知电缆的验证实测曲线
解决近海海底电缆的探测难题。

4现场试验
4.1深圳蛇口工业区香港一蛇口132kV海底供电电缆的探测效果
香港一蛇口132kV海底供电电缆通过深圳湾，蛇口端近海区水深3〜5m,电缆埋入淤泥2〜3m,探测区内电缆距海岸500〜600m。

20世纪90年代中期，蛇口开发区进行近海开发施工。

为了保证海上施工和蛇口工业区的用电安全，需要对该电缆进行准确定位。

根据电缆的陆上桩标和海上浮标，确定了电缆的大致位置并现场进行了试验，选定了合适的观测极距，在施工区内布置了4条测线，测线长300〜400m,每条测线都出现了唯一的正交点，且交点位置与电缆海上浮标和陆上桩标相关，结合试验资料确定交点位置即是电缆的平面位置，进一步确定了施工船只和施工机械停靠抛锚的红线范围。

香港一蛇口海底电缆探测平面成果图如图4所示。

4.2厦门地铁2号线本岛近海区海底供电电缆的探测效果
厦门地铁2号线在厦门本岛近海区进入地面，出海口附近有两条海沧一厦门的输电电缆，需要查明电缆的具体位置，为地铁出海口的安全评价和相应工程措施的确定提供依据。

近海区水深小于lm,海退后部分为滩涂，电缆埋深lm左右。

为查明两条电缆的平面位置，通过在已知电缆位置试验确定联合剖面的观测极距后，共布置了6条测线，每条测线都有明显的2个正交点，通过对既有资料的综合分析，认定交点为电缆的具体位置，为工程方案和工程措施的确定提供了可靠的依据。

厦门地铁2号线海沧一厦门输电线探测平面成果图如图5所示。

5结束语
文章主要针对联合剖面法水下探测响应特征进行分析研究，以期利用该方法为探测海底电缆，保障工程施工安全提供帮助，并进一步提高该方法的应用面。

文章主要从理论分析、物理模拟以及现场试验3个方面进行研究，综合可得直流电法的联合剖面装置在探测海底电缆方面确实是可行的。

参考文献：
[1] 王星，尚涛，黄贤球.海南联网海底电缆护套绝缘监测方法
[J].南方电网技术,2009,3(1):62-65.
[2] 刘杨华，林舜江.电力市场环境下海上风电场综合评估研
究[J].南方能源建设,2015,2(3):34-37.
(下转第68
页)
模性能符合要求。

运输过程中，罐车的装载量应该以容量的2/3为宜，而且要使泵车保持一定的转速。

(2)混凝土的浇筑。

由于墩身高度一般都很高，一次浇筑一个完整的墩柱几乎是不可能的，因此施工现场一般采取分段浇筑的措施，这就导致了施工缝的存在。

为了减少施工缝，现场技术人员应对浇筑高度进行测算，使混凝土浇筑既能满足质量要求，又能减少施工缝数量。

在浇筑下一个节段的混凝土之前，要对前面浇筑的混凝土进行凿毛处理，使上下两节段混凝土连接紧密，为确保前后浇筑混凝土无色差，混凝土配合比应尽量保持一致。

对混凝土进行浇筑的作业时，应当确保工作平台坚实稳固，并且要采用泵送的方式进行浇筑作业。

如果泵送距离过长，可以设置二级泵站进行中转。

另外，还需要安排专业的模板及架体工人对模板、支架及钢筋等进行检查，发现问题及时进行处理，确保浇筑作业安全，保证预埋件位置准确。

最后，重中之重是要注意混凝土的振捣，要确保模板周边混凝土饱满密实，表面光滑无麻面。

当混凝土的强度达到50%左右时拆除侧模。

拆模过程中要确保轻拿轻放，避免模板发生损坏或者变形，给后续施工造成影响。

拆模完成后，要及时对混凝土进行覆膜或者洒水养护，结合场地气候情况和混凝土强度增长情况适当调整养护时间。

6其他注意事项
(1)在进行模板选择时，应对模板供应厂家进行实地考察，选择专业水平较高的厂家为供应商，加工过程中，要派技术工人进行指导，模板出厂前进行试拼作业，确保模板无缝隙，避免后期漏浆。

(2)钢筋要进行进场验收检查，检测合格后方能使用，钢筋作业用的焊条也应符合相关标准。

(3)要釆取培训上岗制度，关键工序要进行三级交底，确保工人素质合格。

7结束语
总而言之，桥梁在我国高速公路里面有着举足轻重的影响。

因此，利用现有的技术提高桥梁施工质量对我国经济发展有着深远的影响。

而在髙速公路桥梁建设里面，桥墩的难度是相当大的，因此，作为从业人员要对其施工难度进行深入的研究，并针对目前存在的问题及难度提出建设性的意见及施工技术，确保桥墩施工质量符合要求，为提升高速公路桥梁的整体质量提供保障。

参考文献：
［1］陈昌玉.浅析高速公路桥梁的施工技术［J］.黑龙江交通科技,2016(6):106.
［2］白瑞.关于高速公路桥梁施工中高墩施工技术的探讨［J］.
商品与质量：房地产研究,2018(4):436.
［3］杜阳阳.桥墩施工难点及关键性技术［J］.交通世界(建养.
机械),2013(10):206-207.
［4］孙志雨.高速公路桥梁高墩施工技术要点分析［J］.工程技术研究，2018(16):217-218.
(上接第24页)
［3］马海毅，曾亮，丁金伟，等.海上风电环境与勘測［J］.南方能源建设,2016,3(SI):151-153+157.
［4］陈永奇，李裕忠，杨仁.海洋工程测量［M］.北京：测绘出版社,1991.
［5］国家技术监督局.海洋调查规范海洋地质物理调查［S］.北京：中国标准出版社，1993.
［6］王红兵.高密度电法在岩溶勘察中的应用和研究［J］.工程地球物理学报,2012,9(5):551-554.
［7］邓凯，沈云发，张玉池.综合物探方法在高速公路岩溶塌陷探测中的应用分析［J］.工程地球物理学报,2012,9(1):54-
57.
⑻傅良魁.电法勘探教程［M］.北京：地质出版社,1983.
［9］王秀明.应用地球方法原理［M］.北京：石油工业出版社，
2000.
［10］张胜业，潘玉玲.应用地球物理学原理［M］.北京：中国地质大学出版社,2004.
［11］邹延延.地下管线探测技术综述［J］.勘探地球物理进展,2006,29(1):14-20.
［12］章剑锋，钱强强，俞杰，等.复杂情况下城市地下管线探測体会［J］.城市勘测,2010,6(3):148-151.
［13］张汉春.管线施工新技术与探測等问题研究［J］.广州建筑,2006(6):11-15.
［14］王水强，黄永进，李风生等.黴梯度法探測非开挖金厲管线的研究［J〕.工程地球物理学报,2005,2(5):353-357.［15］吴礼群.电阻率联合剖面法在岩土工程勘察中的应用［J］.
长春工程学院学报(自然科学版),2012,13(2):70-72.
Application of Composite Profiling Method in Submarine Cable Detection
Liu Jianxue
(China Railway Siyuan Survey and Design Group CO.,LTD,Wuhan,Hubei430063)
Abstract:Regular accurate detection of submarine power cable routing,buried depth and bareness is the fundamental to ensure the long-term stability and safe operation of submarine power cable,and the selection of accurate detection technology and methods is particularly important.By analyzing the geophysical environment conditions of submarine cables,this paper presents a method of detecting submarine cables in shallow waters by using a combined profiles device of direct current method,which solves the problem of detecting submarine pipelines.
Key Words:submarine cable.resistivity combined profiles method,detection application。