淺談面波技術(shù)在機(jī)場道面檢測中的應(yīng)用

郭磊 任庚

摘 要：機(jī)場道面是機(jī)場運行安全的關(guān)鍵之一，機(jī)場道面檢測是對機(jī)場跑道病害“診斷”的方法。多道瞬態(tài)面波法是一種無損檢測方法，可用于針對道面土基情況檢測。

關(guān)鍵詞：機(jī)場道面;道面檢測;面波法;無損檢測

1 前言

機(jī)場道面（跑道、滑行道、停機(jī)坪）是機(jī)場的主要工程和重要設(shè)施，是保障飛機(jī)起降安全的重要場所。機(jī)場道面的檢測和維護(hù)是機(jī)場建設(shè)和管理中不可忽視的問題，傳統(tǒng)的破壞性試驗較直接，但對機(jī)場道面完整性造成一定的影響。所以開展機(jī)場道面無損檢測理論研究，將在深入認(rèn)識道面長期使用性能、優(yōu)化道面改擴(kuò)建方案及提高道面養(yǎng)護(hù)水平等方面具有重要意義。

2 工程實例

西北某支線機(jī)場位于黃土梁上，場址區(qū)域為坡耕地、林地、四荒地和未利用土地，機(jī)場布置在山梁上，梁體自然寬度在120m左右，長度約3.2km，場地中間被2條較大沖溝所分割。該機(jī)場飛行區(qū)等級為4C，跑道為2600m×45m，于2013年建設(shè)完工，開航后航空業(yè)務(wù)量增長十分迅速。該機(jī)場建設(shè)工程的地基處理十分復(fù)雜，跑道的地基沉降監(jiān)測時間較短，機(jī)場管理方在運行壓力較大的情況下，投入了大量精力對飛行區(qū)道面的情況進(jìn)行監(jiān)測巡查。在跑道日常巡查中發(fā)現(xiàn)：跑道局部區(qū)域出現(xiàn)了貫通式裂縫，對機(jī)場正常運行產(chǎn)生了較大安全隱患。

考慮機(jī)場運行安全，需查明跑道沉降區(qū)域的道面結(jié)構(gòu)層及土基狀況，為隨后的處治工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及技術(shù)支持，需對采取無損檢測手段，對跑道沉降區(qū)道面進(jìn)行了全面檢測及評估。

針對沉降區(qū)域土基情況，需選擇適當(dāng)?shù)臋z測手段，多道瞬態(tài)面波法是利用瑞利面波在地下地層傳播過程中，其振幅隨深度衰減，能量基本限制在一個波長范圍內(nèi)，某一面波波長的一半即為地層深度（半波長解釋法）。即同一波長的面波的傳播特性反映地質(zhì)條件在水平方向的變化情況，不同波長的面波的傳播特性反映不同深度的地質(zhì)情況。在地面通過錘擊、落重或炸藥震源，產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞利面波，再通過振幅譜分析和相位譜分析。

3 數(shù)據(jù)分析

首先對本次跑道沉降區(qū)道面損壞狀況調(diào)查，沿跑道中心線兩側(cè)自南向北連續(xù)布置。從現(xiàn)場狀況來看，沉降區(qū)域道面存在的主要病害為縱橫裂縫、補(bǔ)丁、車轍以及裂縫兩側(cè)不均勻沉降引起的沉陷。病害的主要形式包括：裂縫、補(bǔ)丁、沉陷等。場務(wù)部門在今年春季裂縫出現(xiàn)后，采取了灌縫、打補(bǔ)丁等措施進(jìn)行修復(fù);但是從現(xiàn)場情況來看，裂縫的縫隙寬度有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢，灌縫之后又從原始裂縫處裂開，有兩處修補(bǔ)的補(bǔ)丁上又出現(xiàn)了裂縫;裂縫兩側(cè)最大的沉陷處高差達(dá)13mm。

根據(jù)查閱的竣工資料，跑道沉陷區(qū)的道面病害（裂縫及其衍生病害）基本是沿著土方填挖交界分布的，主要分布在填方區(qū)域內(nèi)。

（1）裂縫深度探測

裂縫深度檢測點在裂縫兩側(cè)1米、3米處分別激發(fā)一次，用面波儀采集數(shù)據(jù)，利用兩次激發(fā)瑞利波的初至?xí)r間估算裂縫的深度。

依據(jù)各測點數(shù)據(jù)計算分析，本次探測位置裂縫發(fā)育深度均大于2.5米，其中發(fā)育深度最大值位于北側(cè)LF9點處。同時，結(jié)合裂縫測點位置與土方計算圖，可以發(fā)現(xiàn)裂縫深度大于5.0m的填方區(qū)域，填方厚度差大于5.0m;其中檢測點LF9，最大填方厚度差為15.0m，最小填方厚度差為1.0m，該點推測裂縫發(fā)育深度5.45m。

綜合上述分析，填方厚度的差異大小是影響跑道裂縫發(fā)育情況的因素之一，填方區(qū)裂縫發(fā)育深度基本沒有超出填方厚度，說明裂縫是從填方土體內(nèi)部形成的。

（2）土體密實度探測

面波探測利用同一波長的傳播特性反映地質(zhì)條件在水平方向的變化情況，從而反映土體密實度情況。根據(jù)對設(shè)計文件的分析，道面兩側(cè)的裂縫位于填挖邊線附近。本次探測測線垂直布置于裂縫的兩側(cè)，測線的各采集點自裂縫向外側(cè)偏移。

從裂縫兩側(cè)土體的Vr值可以初步判定：

①沿填挖邊線發(fā)育的裂縫兩側(cè)土體Vr值有較大變化，5m以上測線PX1與測線PX2的Vr值變化較為明顯，其余測線15m以下Vr值變化較為明顯。由此可見，填挖邊線附近發(fā)育的裂縫兩側(cè)土體密實度差別較大，填方一側(cè)的土體密實度較低。

②道面平行裂縫兩側(cè)的測線PX5與測線PX6的Vr值差距不大，土體密實度較為接近。

4 結(jié)論

根據(jù)面波測試儀結(jié)果表明：本機(jī)場跑道裂縫發(fā)育深度受填方厚度影響較大，填方區(qū)裂縫的深度基本沒有超過填土的厚度，裂縫兩側(cè)土體密實度有較大差別;初步推測跑道裂縫的產(chǎn)生與填方區(qū)域的沉降有關(guān)。

面波探測方法在機(jī)場跑道檢測中的運用，有助于對道面土基情況的了解，有利對跑道病害原因的分析。物探方法在機(jī)場道面檢測中的運用中，仍需采用多種手段進(jìn)行相互驗證。