多道瞬態面波法在爆破擠淤地基處理效果檢測中的應用

劉艷軍

摘 要：本文闡述了多道瞬態面波法的檢測原理。通過工程實例介紹了多道瞬態面波法在爆破擠淤地基處理效果檢測中的應用。通過與鉆孔探摸結果的對比證實：多道瞬態面波法檢測爆破擠淤地基處理效果精度較高，結果直觀，且輕便、快速，可在地基處理效果檢測中廣泛應用。

關鍵詞：多道瞬態面波發 爆破擠淤 地基處理 軟土 檢測

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0072-02

隨著國民經濟快速發展，填海造地、圍堰、防波堤、碼頭等工程全面開展，面臨的軟土地基越來越多。而軟土不僅直接影響工程的造價，同時直接影響工程的安危，即它關系到整個工程的質量、投資和進度，其重要性已愈來愈多地被人們所認識[1]。因此，為提高軟土地基的強度，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎的沉降和不均勻沉降[2]，對軟土進行地基處理是必然趨勢。目前海域常用的軟土處理方法有拋石擠淤法、振沖置換法、塑料排水板法、爆破擠淤法、水下深層水泥攪拌法。然而采用何種方法對地基處理效果進行檢驗，將直接影響后續工程的開展，本文結合工程實例，介紹多道瞬態面波法技術在爆破擠淤地基處理中的檢測效果。

1 面波檢測法原理

多道瞬態面波法作為一種輕便、快速的檢測方法，可在巖土工程施工過程中進行地基檢測并及時提供數據資料[3]，利用人工振源在諸如地面的自由表面激發，產生具一定頻帶的豐富頻率成分的沿自由表面并在一定深度內傳播的瑞雷面波。通過振幅譜、相位譜分析，把記錄中不同頻

率的面波分離開來，從而得到一條速度頻率曲線或速度波長曲線。解譯方法是根據一次導數法推斷深度，采用相應地層速度計算方法結合層厚度進行綜合解釋，現場簡便的工作方式[4]，結果資料直觀明了且精度較高。

瑞雷面波是由P型和SV型非均勻平面波組成。點狀震源產生的球面波在地表自由面上傳播時，就可能發生瑞雷面波，其振幅隨深度增大而迅速減小。均勻各向同性半空間中形成的瑞雷波不具有頻散特性，其速度與頻率無關。在彈性分層的半空間中，瑞雷面波表現出頻散特征，包含了各個分層界面彈性差異的影響。其中除了地表自由面的瑞雷波外，還有各個分層的界面波的作用，以及低速層中的導波和高速覆蓋層中的漏能式導波的影響。由此，我們從地表采集的地震面波數據，是多個界面波、導波及其相互作用的合成，對于同一頻率的波形數據，可能存在幾個不同相速度的組分，從面波總體的頻散數據譜，也可以區分出基階和高階的不同面波組分歸屬。利用面波的頻散特性了解地下巖土介質性質，進而解決地質問題。

2 工程實例

2.1 工程概況

某防波堤堤頂設計為現澆反“L”型混凝土擋浪墻，擋浪墻底寬為6.0 m，頂寬1.0 m，底高程為4.0 m，頂高程9.3 m。堤心回填1～500 kg塊石，外側安放一層6t扭王字塊護面。防波堤采用爆破擠淤的處理方法進行地基處理，處理軟弱土層為①1淤泥、①2-1淤泥質粉質粘土、①2-2粉質粘土，持力層為粉土、粉砂、粘土及粉質粘土層。檢測場地原始海底高程-19.40～-16.10 m，爆破擠淤處深度要求達到軟弱土層底面高程-29.70～-24.80 m以下，處理深度5.30～13.20 m。軟弱土層及爆破擠淤處理深度詳見圖1。

2.2 多道瞬態面波法檢測設計

本次多道瞬態面波法檢測范圍為某防波堤K0+919.00～K5+712.00段。在堤頂中心布置縱向剖面線一條，每隔25 m布置一個面波檢測點，計193個點；垂直縱向剖面線每隔50 m布置一個橫剖面，每個橫剖面布置3個面波檢測點，檢測點間距10 m，計291個點（其中間點與縱向剖面點重合）。縱、橫剖面面波檢測點合計484個。

本次多道瞬態面波檢測法檢測儀器使用重慶奔騰數控技術研究所研制生產的WZG-24工程地震儀，道間距選擇4 m，排列長度44 m，偏移距4 m，記錄長度2048采樣點，采樣間隔0.2 ms，激發方式為落重法，錘重20～63.5 kg，檢波器為4 Hz低頻檢波器。現場環境噪音主要有2種，第一種是施工排土車輛往來穿梭，震動較大，檢測時已經避開有車輛通過時采集數據；第二種是現場風力較大，檢測時采用深埋檢波器或用沙袋壓埋檢波器的方法減少風對數據采集的影響。

檢測執行規范中華人民共和國行業標準《多道瞬態面波勘察技術規程》JGJ/T143-2004。

2.3 資料整理及成果解釋

資料處理工作首先將外業原始資料回放到計算機，進行逐點檢查，對測點明顯畸變的數據進行平滑處理；經校正后，數據采用核工業部北京地質研究院編寫的swsBT12面波處理系統軟件進行解譯。面波數據處理工作主要分四個步驟進行，這四個步驟分別在不同的處理頁面上逐步進行，每個處理頁面都具備窗口顯示和多頁的操作控制。按處理順序排列，四個步驟為：X-T時距域、F-K頻率波速域、X-F距離-頻率域、Z-V深度速度域，最后利用深度速度數據進行反演，采用Surfer8軟件生成深度速度斷面，生成縱剖面圖見圖2。

從反演圖中看出，上部素填土層檢測波速240～500 m/s，平均316.6 m/s，檢測波速值較高，地基土從上至下連續性較好，強度較高，未發現有軟弱夾層；下部原狀土檢測波速160～240 m/s，平均213.6 m/s，檢測波速明顯低于上部素填土層。由多道瞬態面波法確定的填土底面高程-32.22～-22.65 m。

多道瞬態面波法解譯確定的填土底面高程（即原狀土頂面高程）與防波堤地層剖面圖進行對比分析，其結果顯示采用爆破擠淤處理的地基標高均在與設計要求到達的持力層頂面高程之下，誤差±0.5 m，滿足設計要求。

為驗證多道瞬態面波檢測的精確性，在全部檢測范圍內布置驗證鉆孔20個，鉆孔深度要求進入下臥原狀土層不少于2.0 m。通過多道瞬態面波檢測解譯地層與鉆探揭示地層資料進行對比，檢驗爆破擠淤地基處理效果并對多道瞬態面波檢測效果進行驗證，多道瞬態面波檢測解譯地層與鉆探揭示地層結果對比詳見表1。

從表1可以看出，采用多道瞬態面波法確定的填土底面高程與鉆孔揭示的填土底面高程相差-0.61～0.64 m，平均值為0.21 m。

3 結論

（1）爆破擠淤處理軟土地基是可行的，在本工程中最大處理深度達13.2 m，且經過多道瞬態面波法檢測，其處理效果良好。

（2）多道瞬態面波法確定的填土底面高程與設計處理高程誤差在±0.5 m之間。

（3）通過多道瞬態面波法與鉆孔探摸確定的填土底面高程相差-0.61～0.64 m，平均值為0.21 m，多道瞬態面波法在爆破擠淤地基處理檢測中效果良好。

參考文獻

[1] 張琪，董志強.淺談軟土地基的處理方法[J].中國科技博覽，2011（29）.

[2] 劉前林.簡述路橋工程中幾種軟土地基的處理方法[J].廣東科技，2011（8）.

[3] 田玉民，史殿勝，孫建宏.綜合物探方法在軟土地基處理檢測中的應用[J].工程地球物理學報，2009（6）.

[4] 李學軍.瞬態面波法在工程勘察中的應用及效果[C].1999年中國地球物理學會年刊—中國地球物理學會第十五屆年會論文集，1999.

[5] JGJ/T143-2004.多道瞬態面波法勘察擊數規程[S].