淺談面波技術(shù)在機(jī)場(chǎng)道面檢測(cè)中的應(yīng)用

郭磊 任庚

摘 要：機(jī)場(chǎng)道面是機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵之一，機(jī)場(chǎng)道面檢測(cè)是對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道病害“診斷”的方法。多道瞬態(tài)面波法是一種無損檢測(cè)方法，可用于針對(duì)道面土基情況檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)道面;道面檢測(cè);面波法;無損檢測(cè)

1 前言

機(jī)場(chǎng)道面（跑道、滑行道、停機(jī)坪）是機(jī)場(chǎng)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(chǎng)所。機(jī)場(chǎng)道面的檢測(cè)和維護(hù)是機(jī)場(chǎng)建設(shè)和管理中不可忽視的問題，傳統(tǒng)的破壞性試驗(yàn)較直接，但對(duì)機(jī)場(chǎng)道面完整性造成一定的影響。所以開展機(jī)場(chǎng)道面無損檢測(cè)理論研究，將在深入認(rèn)識(shí)道面長(zhǎng)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(shí)例

西北某支線機(jī)場(chǎng)位于黃土梁上，場(chǎng)址區(qū)域?yàn)槠赂亍⒘值?、四荒地和未利用土地，機(jī)場(chǎng)布置在山梁上，梁體自然寬度在120m左右，長(zhǎng)度約3.2km，場(chǎng)地中間被2條較大沖溝所分割。該機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)等級(jí)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(zhǎng)十分迅速。該機(jī)場(chǎng)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(cè)時(shí)間較短，機(jī)場(chǎng)管理方在運(yùn)行壓力較大的情況下，投入了大量精力對(duì)飛行區(qū)道面的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(duì)機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行產(chǎn)生了較大安全隱患。

考慮機(jī)場(chǎng)運(yùn)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(duì)采取無損檢測(cè)手段，對(duì)跑道沉降區(qū)道面進(jìn)行了全面檢測(cè)及評(píng)估。

針對(duì)沉降區(qū)域土基情況，需選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)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(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，某一面波波長(zhǎng)的一半即為地層深度（半波長(zhǎng)解釋法）。即同一波長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)情況來看，裂縫的縫隙寬度有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)，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(cè)

裂縫深度檢測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算分析，本次探測(cè)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(diǎn)處。同時(shí)，結(jié)合裂縫測(cè)點(diǎn)位置與土方計(jì)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(cè)點(diǎn)LF9，最大填方厚度差為15.0m，最小填方厚度差為1.0m，該點(diǎn)推測(cè)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(shí)度探測(cè)

面波探測(cè)利用同一波長(zhǎng)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(shí)度情況。根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)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(cè)測(cè)線垂直布置于裂縫的兩側(cè)，測(cè)線的各采集點(diǎn)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(cè)線PX1與測(cè)線PX2的Vr值變化較為明顯，其余測(cè)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(shí)度差別較大，填方一側(cè)的土體密實(shí)度較低。

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

4 結(jié)論

根據(jù)面波測(cè)試儀結(jié)果表明：本機(jī)場(chǎng)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(shí)度有較大差別;初步推測(cè)跑道裂縫的產(chǎn)生與填方區(qū)域的沉降有關(guān)。

面波探測(cè)方法在機(jī)場(chǎng)跑道檢測(cè)中的運(yùn)用，有助于對(duì)道面土基情況的了解，有利對(duì)跑道病害原因的分析。物探方法在機(jī)場(chǎng)道面檢測(cè)中的運(yùn)用中，仍需采用多種手段進(jìn)行相互驗(yàn)證。