淺談物探技術(shù)在房建工程地基勘察中的應(yīng)用

常新民 劉叢滿 王浩宇 王國龍 徐偉

【摘要】在山東省棗莊市中醫(yī)醫(yī)院二期建設(shè)項(xiàng)目地基勘察過程中，物探技術(shù)憑借獨(dú)特優(yōu)勢在地基勘察過程中發(fā)揮了重要的作用，本文以該工程為實(shí)例重點(diǎn)介紹地震影像法物探探測技術(shù)在房建工程地基勘察中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】地震影像;人工擊振;圖像分析

【中圖分類號(hào)】TU997

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）11-0082-02

地震映像物探測技術(shù)以其高分辨率又直觀的圖像、準(zhǔn)確解釋等優(yōu)點(diǎn)逐漸被人們熟知和認(rèn)可，在地下障礙物、溶洞、地下管線和人防工事等方面探測中常取得顯著的效果。地震映像法是采用錘擊激發(fā)震源形式，在離震源一定距離設(shè)置單道檢波器接收地下反射波，并由地震儀記錄顯示，逐點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)接收，檢波器與震源同時(shí)等距同向平移，來獲取地下豐富的波場特征資料，對采集到的地震記錄，經(jīng)計(jì)算機(jī)在時(shí)間域和頻率域上進(jìn)行處理后，可推斷地下地層結(jié)構(gòu)信息。

1.工程概況

1.1項(xiàng)目概況

棗莊市中醫(yī)醫(yī)院二期項(xiàng)目建設(shè)場地，位于棗莊市薛城區(qū)太行山路與長江路交叉口東北側(cè)。其中擬建的腫瘤中心綜合樓高約34m，8層;報(bào)告廳高約5m，1層;科研教學(xué)規(guī)培基地綜合樓高約34m，8層。基坑開挖過程中，在科研教學(xué)規(guī)培基地綜合樓基礎(chǔ)處揭露兩處灰?guī)r溶洞，位置見圖1，溶洞直徑約1m左右。溶洞具有一定規(guī)模，說明該區(qū)域的灰?guī)r較容易由于溶蝕作用形成溶洞，如果溶洞較大，就會(huì)對建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定性形成影響。為確定該擬建區(qū)中的腫瘤中心綜合樓、報(bào)告廳、科研教學(xué)規(guī)培基地綜合樓以及南側(cè)的地下車庫處是否還有較大的灰?guī)r溶洞，以及灰?guī)r是否有臨空現(xiàn)象，需要采用物探方法進(jìn)行探測。根據(jù)工程要求，在該處的探測深度應(yīng)于開挖基坑底部向下大于8m，根據(jù)現(xiàn)場條件，結(jié)合物探方法的適宜性，選擇地震映像法對該場地進(jìn)行探測，地震映像法分辨率和準(zhǔn)確性較高，探測深度較大，而且采用人工激振方法探測，接收的為激振波，不受外界電場干擾，是探測淺層地質(zhì)異常的比較有效方法。

1.2作業(yè)條件簡述

在本工程進(jìn)行物探地震映像法探測施工的場地大部分為已經(jīng)基本開挖完成的基坑內(nèi)，大部分區(qū)域完全揭露灰?guī)r層，整個(gè)場地高差較小，但平整度較差，南半部清理較好，北半部碎石較多，且局部有碎石堆，對于物探剖面的布設(shè)與探測施工略有影響，但大部分場地基本能夠滿足物探施工條件。

2.物探方法與實(shí)施

2.1方法選擇及理論

根據(jù)地質(zhì)條件及目的任務(wù)，為比較準(zhǔn)確地探測確定前述基礎(chǔ)處是否有較大的空洞型灰?guī)r溶洞及其深度、規(guī)模等情況，選擇使用地震映像法投入實(shí)際探測工作，其方法原理、特點(diǎn)為采用人工激振，由精密的數(shù)字儀器探測記錄振動(dòng)波在地層中的傳播速度、振幅、相位等信息。在地下地層發(fā)生變化及有灰?guī)r溶洞處，其振動(dòng)波在該位置會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)激振波傳播速度的變化及其他特征的變化，即可推斷、確定灰?guī)r溶洞的位置以及深度、范圍等。而且該方法分辨率高，比較適合對于淺部地層地質(zhì)異常的探測。

2.2探測設(shè)備選擇

本次地震映像探測使用的儀器為北京中地遠(yuǎn)大生產(chǎn)的ZD11型多功能地震儀器。該儀器穩(wěn)定性較好，采樣時(shí)窗較大，分辨率較高。

2.3物探現(xiàn)場平面布置

根據(jù)探測深度大于8m的要求，經(jīng)過在3剖面的38m點(diǎn)附近采用不同炮檢距進(jìn)行探測計(jì)算，淺部地層的波速為500m/s左右，選擇采樣間隔0.1ms，即有效采樣時(shí)窗=100ms時(shí)，采用炮檢距=5m，探測的最大深度接近25m，遠(yuǎn)大于8m深度的要求，所以在本測區(qū)內(nèi)采用炮檢距=5m、有效采樣時(shí)窗選用100ms，完全能夠滿足探測深度的要求，可以達(dá)到探測目的[1]。

物探剖面的位置，是根據(jù)已放置南側(cè)灰?guī)r溶洞坐標(biāo)進(jìn)行剖面定位。各剖面的位置采用高精度手持S750型衛(wèi)星定位儀進(jìn)行現(xiàn)場測量定位、布置物探剖面，該定位儀定位誤差一般小于1m，能夠滿足探測施工要求。物探剖面基本為東西方向布設(shè)，為對該場地進(jìn)行較詳細(xì)的探測，物探測網(wǎng)采用較密集的布置方法，在探測區(qū)域內(nèi)，以6m的剖面間距布設(shè)，剖面內(nèi)的點(diǎn)距為2m。

3.地震映像資料分析與解釋

地震映像法的資料，是根據(jù)現(xiàn)場探測采集的地震波資料，傳輸至微機(jī)，采用專業(yè)軟件，進(jìn)行濾波等專門處理后，形成地震映像圖像。

各剖面的地震映像圖像結(jié)果見下附圖。各圖的橫坐標(biāo)為距離，剖面的點(diǎn)號(hào)即為剖面的距離位置。

（1）實(shí)例1剖面，地震映像圖像見圖2，該剖面長度138m，其中18m～48m段，受碎石堆影響，未能進(jìn)行探測。根據(jù)探測結(jié)果的圖像分析，在該剖面的66m點(diǎn)位附近、92m點(diǎn)位附近、110m點(diǎn)位附近以及128m～138m段，地震波的初至?xí)r間較長，說明上述段的淺部灰?guī)r較破碎，風(fēng)化程度較強(qiáng)。最大深度2m左右，局部有巖石的小型豎向裂隙。其下巖石較完整，在10m深度內(nèi)未見較大的灰?guī)r溶洞異常。

（2）實(shí)例2剖面，地震映像圖像見圖3，該剖面長度138m，其中22m～62m段，受碎石堆影響，未能進(jìn)行探測。根據(jù)探測結(jié)果的圖像分析，在該剖面的2m～10m點(diǎn)位段、88m點(diǎn)位附近、106m點(diǎn)位附近以及128m～138m段，地震波的初至?xí)r間較長，說明上述段的淺部灰?guī)r較破碎，風(fēng)化程度較強(qiáng)。最大深度2m左右。其下巖石較完整，在114m處，地震波有異常現(xiàn)象，同相軸發(fā)生變化較大。應(yīng)為旁側(cè)灰?guī)r溶洞坑影響形成。其他位置在10m深度內(nèi)未見較大的灰?guī)r溶洞異常。

（3）實(shí)例6剖面，地震映像圖像見圖4，該剖面長度122m，該剖面全部揭露灰?guī)r。根據(jù)探測結(jié)果的圖像分析，在該剖面的52m～68m段灰?guī)r有土夾層，在62m～64m段，淺部波形有超寬現(xiàn)象，推斷為小范圍的灰?guī)r臨空面現(xiàn)象，深度3m左右。其他位置局部灰?guī)r有土夾層，但未見臨空面異常，在10m深度內(nèi)未見較大的灰?guī)r溶洞異常。

（4）根據(jù)上述特征實(shí)例剖面的推斷解釋結(jié)果，在探測區(qū)域內(nèi)，淺部巖石強(qiáng)風(fēng)化層變化較大，強(qiáng)風(fēng)化巖石最大深度3m左右，以下巖石較完整。在6剖面的62m與64m點(diǎn)位處，有灰?guī)r臨空面現(xiàn)象，深度小于4m。在已經(jīng)揭露的兩個(gè)灰?guī)r溶洞處（見圖4），周圍未見溶洞異常，推斷其溶洞主要是豎向溶洞，向外側(cè)延伸較小。溶洞1處，向下延伸深度小于5m。有東西向豎向破碎，應(yīng)與溶洞有縫隙相連。在溶洞2處，溶洞為豎向，向南略有延伸，但延伸長度小于1m。溶洞1與溶洞2之間沒有較大的空洞相連。

4.結(jié)語

總結(jié)該工程的實(shí)際地質(zhì)探測經(jīng)驗(yàn)，地震映像物探探測技術(shù)與傳統(tǒng)的房建工程地基勘察技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)勢，如成像分辨率高、探測位置精確;探測操作簡單、費(fèi)用成本低;人工激振方法探測，接收的為激振波，不受外界電場干擾。地震映像物探探測技術(shù)在房建工程地基勘察中的應(yīng)用，將在市政、建筑等領(lǐng)域做出顯著的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王振東.淺層地震應(yīng)用勘探技術(shù)[J].地質(zhì)出版社，1994（07）.

（作者單位：中建八局第二建設(shè)有限公司）