浅谈物探技术在房建工程地基勘察中的应用

常新民 刘丛满 王浩宇 王国龙 徐伟

【摘要】在山东省枣庄市中医医院二期建设项目地基勘察过程中，物探技术凭借独特优势在地基勘察过程中发挥了重要的作用，本文以该工程为实例重点介绍地震影像法物探探测技术在房建工程地基勘察中的应用。

【关键词】地震影像;人工击振;图像分析

【中图分类号】TU997

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）11-0082-02

地震映像物探测技术以其高分辨率又直观的图像、准确解释等优点逐渐被人们熟知和认可，在地下障碍物、溶洞、地下管线和人防工事等方面探测中常取得显著的效果。地震映像法是采用锤击激发震源形式，在离震源一定距离设置单道检波器接收地下反射波，并由地震仪记录显示，逐点进行激发接收，检波器与震源同时等距同向平移，来获取地下丰富的波场特征资料，对采集到的地震记录，经计算机在时间域和频率域上进行处理后，可推断地下地层结构信息。

1.工程概况

1.1项目概况

枣庄市中医医院二期项目建设场地，位于枣庄市薛城区太行山路与长江路交叉口东北侧。其中拟建的肿瘤中心综合楼高约34m，8层;报告厅高约5m，1层;科研教学规培基地综合楼高约34m，8层。基坑开挖过程中，在科研教学规培基地综合楼基础处揭露两处灰岩溶洞，位置见图1，溶洞直径约1m左右。溶洞具有一定规模，说明该区域的灰岩较容易由于溶蚀作用形成溶洞，如果溶洞较大，就会对建筑物基础稳定性形成影响。为确定该拟建区中的肿瘤中心综合楼、报告厅、科研教学规培基地综合楼以及南侧的地下车库处是否还有较大的灰岩溶洞，以及灰岩是否有临空现象，需要采用物探方法进行探测。根据工程要求，在该处的探测深度应于开挖基坑底部向下大于8m，根据现场条件，结合物探方法的适宜性，选择地震映像法对该场地进行探测，地震映像法分辨率和准确性较高，探测深度较大，而且采用人工激振方法探测，接收的为激振波，不受外界电场干扰，是探测浅层地质异常的比较有效方法。

1.2作业条件简述

在本工程进行物探地震映像法探测施工的场地大部分为已经基本开挖完成的基坑内，大部分区域完全揭露灰岩层，整个场地高差较小，但平整度较差，南半部清理较好，北半部碎石较多，且局部有碎石堆，对于物探剖面的布设与探测施工略有影响，但大部分场地基本能够满足物探施工条件。

2.物探方法与实施

2.1方法选择及理论

根据地质条件及目的任务，为比较准确地探测确定前述基础处是否有较大的空洞型灰岩溶洞及其深度、规模等情况，选择使用地震映像法投入实际探测工作，其方法原理、特点为采用人工激振，由精密的数字仪器探测记录振动波在地层中的传播速度、振幅、相位等信息。在地下地层发生变化及有灰岩溶洞处，其振动波在该位置会发生变化，根据激振波传播速度的变化及其他特征的变化，即可推断、确定灰岩溶洞的位置以及深度、范围等。而且该方法分辨率高，比较适合对于浅部地层地质异常的探测。

2.2探测设备选择

本次地震映像探测使用的仪器为北京中地远大生产的ZD11型多功能地震仪器。该仪器稳定性较好，采样时窗较大，分辨率较高。

2.3物探现场平面布置

根据探测深度大于8m的要求，经过在3剖面的38m点附近采用不同炮检距进行探测计算，浅部地层的波速为500m/s左右，选择采样间隔0.1ms，即有效采样时窗=100ms时，采用炮检距=5m，探测的最大深度接近25m，远大于8m深度的要求，所以在本测区内采用炮检距=5m、有效采样时窗选用100ms，完全能够满足探测深度的要求，可以达到探测目的[1]。

物探剖面的位置，是根据已放置南侧灰岩溶洞坐标进行剖面定位。各剖面的位置采用高精度手持S750型卫星定位仪进行现场测量定位、布置物探剖面，该定位仪定位误差一般小于1m，能够满足探测施工要求。物探剖面基本为东西方向布设，为对该场地进行较详细的探测，物探测网采用较密集的布置方法，在探测区域内，以6m的剖面间距布设，剖面内的点距为2m。

3.地震映像资料分析与解释

地震映像法的资料，是根据现场探测采集的地震波资料，传输至微机，采用专业软件，进行滤波等专门处理后，形成地震映像图像。

各剖面的地震映像图像结果见下附图。各图的横坐标为距离，剖面的点号即为剖面的距离位置。

（1）实例1剖面，地震映像图像见图2，该剖面长度138m，其中18m～48m段，受碎石堆影响，未能进行探测。根据探测结果的图像分析，在该剖面的66m点位附近、92m点位附近、110m点位附近以及128m～138m段，地震波的初至时间较长，说明上述段的浅部灰岩较破碎，风化程度较强。最大深度2m左右，局部有岩石的小型竖向裂隙。其下岩石较完整，在10m深度内未见较大的灰岩溶洞异常。

（2）实例2剖面，地震映像图像见图3，该剖面长度138m，其中22m～62m段，受碎石堆影响，未能进行探测。根据探测结果的图像分析，在该剖面的2m～10m点位段、88m点位附近、106m点位附近以及128m～138m段，地震波的初至时间较长，说明上述段的浅部灰岩较破碎，风化程度较强。最大深度2m左右。其下岩石较完整，在114m处，地震波有异常现象，同相轴发生变化较大。应为旁侧灰岩溶洞坑影响形成。其他位置在10m深度内未见较大的灰岩溶洞异常。

（3）实例6剖面，地震映像图像见图4，该剖面长度122m，该剖面全部揭露灰岩。根据探测结果的图像分析，在该剖面的52m～68m段灰岩有土夹层，在62m～64m段，浅部波形有超宽现象，推断为小范围的灰岩临空面现象，深度3m左右。其他位置局部灰岩有土夹层，但未见临空面异常，在10m深度内未见较大的灰岩溶洞异常。

（4）根据上述特征实例剖面的推断解释结果，在探测区域内，浅部岩石强风化层变化较大，强风化岩石最大深度3m左右，以下岩石较完整。在6剖面的62m与64m点位处，有灰岩临空面现象，深度小于4m。在已经揭露的两个灰岩溶洞处（见图4），周围未见溶洞异常，推断其溶洞主要是竖向溶洞，向外侧延伸较小。溶洞1处，向下延伸深度小于5m。有东西向竖向破碎，应与溶洞有缝隙相连。在溶洞2处，溶洞为竖向，向南略有延伸，但延伸长度小于1m。溶洞1与溶洞2之间没有较大的空洞相连。

4.结语

总结该工程的实际地质探测经验，地震映像物探探测技术与传统的房建工程地基勘察技术相比具有显著的优势，如成像分辨率高、探测位置精确;探测操作简单、费用成本低;人工激振方法探测，接收的为激振波，不受外界电场干扰。地震映像物探探测技术在房建工程地基勘察中的应用，将在市政、建筑等领域做出显著的贡献。

参考文献

[1]王振東.浅层地震应用勘探技术[J].地质出版社，1994（07）.

（作者单位：中建八局第二建设有限公司）