淺談物探技術在房建工程地基勘察中的應用

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醫院二期建設項目地基勘察過程中，物探技術憑借獨特優勢在地基勘察過程中發揮了重要的作用，本文以該工程為實例重點介紹地震影像法物探探測技術在房建工程地基勘察中的應用。

【關鍵詞】地震影像;人工擊振;圖像分析

【中圖分類號】TU997

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0082-02

地震映像物探測技術以其高分辨率又直觀的圖像、準確解釋等優點逐漸被人們熟知和認可，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震源形式，在離震源一定距離設置單道檢波器接收地下反射波，并由地震儀記錄顯示，逐點進行激發接收，檢波器與震源同時等距同向平移，來獲取地下豐富的波場特征資料，對采集到的地震記錄，經計算機在時間域和頻率域上進行處理后，可推斷地下地層結構信息。

1.工程概況

1.1項目概況

棗莊市中醫醫院二期項目建設場地，位于棗莊市薛城區太行山路與長江路交叉口東北側。其中擬建的腫瘤中心綜合樓高約34m，8層;報告廳高約5m，1層;科研教學規培基地綜合樓高約34m，8層。基坑開挖過程中，在科研教學規培基地綜合樓基礎處揭露兩處灰巖溶洞，位置見圖1，溶洞直徑約1m左右。溶洞具有一定規模，說明該區域的灰巖較容易由于溶蝕作用形成溶洞，如果溶洞較大，就會對建筑物基礎穩定性形成影響。為確定該擬建區中的腫瘤中心綜合樓、報告廳、科研教學規培基地綜合樓以及南側的地下車庫處是否還有較大的灰巖溶洞，以及灰巖是否有臨空現象，需要采用物探方法進行探測。根據工程要求，在該處的探測深度應于開挖基坑底部向下大于8m，根據現場條件，結合物探方法的適宜性，選擇地震映像法對該場地進行探測，地震映像法分辨率和準確性較高，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，是探測淺層地質異常的比較有效方法。

1.2作業條件簡述

在本工程進行物探地震映像法探測施工的場地大部分為已經基本開挖完成的基坑內，大部分區域完全揭露灰巖層，整個場地高差較小，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.物探方法與實施

2.1方法選擇及理論

根據地質條件及目的任務，為比較準確地探測確定前述基礎處是否有較大的空洞型灰巖溶洞及其深度、規模等情況，選擇使用地震映像法投入實際探測工作，其方法原理、特點為采用人工激振，由精密的數字儀器探測記錄振動波在地層中的傳播速度、振幅、相位等信息。在地下地層發生變化及有灰巖溶洞處，其振動波在該位置會發生變化，根據激振波傳播速度的變化及其他特征的變化，即可推斷、確定灰巖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異常的探測。

2.2探測設備選擇

本次地震映像探測使用的儀器為北京中地遠大生產的ZD11型多功能地震儀器。該儀器穩定性較好，采樣時窗較大，分辨率較高。

2.3物探現場平面布置

根據探測深度大于8m的要求，經過在3剖面的38m點附近采用不同炮檢距進行探測計算，淺部地層的波速為500m/s左右，選擇采樣間隔0.1ms，即有效采樣時窗=100ms時，采用炮檢距=5m，探測的最大深度接近25m，遠大于8m深度的要求，所以在本測區內采用炮檢距=5m、有效采樣時窗選用100ms，完全能夠滿足探測深度的要求，可以達到探測目的[1]。

物探剖面的位置，是根據已放置南側灰巖溶洞坐標進行剖面定位。各剖面的位置采用高精度手持S750型衛星定位儀進行現場測量定位、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，為對該場地進行較詳細的探測，物探測網采用較密集的布置方法，在探測區域內，以6m的剖面間距布設，剖面內的點距為2m。

3.地震映像資料分析與解釋

地震映像法的資料，是根據現場探測采集的地震波資料，傳輸至微機，采用專業軟件，進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果見下附圖。各圖的橫坐標為距離，剖面的點號即為剖面的距離位置。

（1）實例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，未能進行探測。根據探測結果的圖像分析，在該剖面的66m點位附近、92m點位附近、110m點位附近以及128m～138m段，地震波的初至時間較長，說明上述段的淺部灰巖較破碎，風化程度較強。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深度內未見較大的灰巖溶洞異常。

（2）實例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，未能進行探測。根據探測結果的圖像分析，在該剖面的2m～10m點位段、88m點位附近、106m點位附近以及128m～138m段，地震波的初至時間較長，說明上述段的淺部灰巖較破碎，風化程度較強。最大深度2m左右。其下巖石較完整，在114m處，地震波有異常現象，同相軸發生變化較大。應為旁側灰巖溶洞坑影響形成。其他位置在10m深度內未見較大的灰巖溶洞異常。

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

（4）根據上述特征實例剖面的推斷解釋結果，在探測區域內，淺部巖石強風化層變化較大，強風化巖石最大深度3m左右，以下巖石較完整。在6剖面的62m與64m點位處，有灰巖臨空面現象，深度小于4m。在已經揭露的兩個灰巖溶洞處（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.結語

總結該工程的實際地質探測經驗，地震映像物探探測技術與傳統的房建工程地基勘察技術相比具有顯著的優勢，如成像分辨率高、探測位置精確;探測操作簡單、費用成本低;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在房建工程地基勘察中的應用，將在市政、建筑等領域做出顯著的貢獻。

參考文獻

[1]王振東.淺層地震應用勘探技術[J].地質出版社，1994（07）.

（作者單位：中建八局第二建設有限公司）