探地雷達技術在基坑支護工程中的應用研究

李文輝 王昆 牟斌 趙傳杰

【摘要】隨著經濟社會的高速發(fā)展，城市基礎建設工程面臨越來越多的挑戰(zhàn)。基坑工程項目往往面臨周邊重要地下管線眾多、施工場地狹窄等工程難點，基坑超期使用往往存在較大的安全隱患問題。

【關鍵詞】探地雷達;基坑支護工程

1、工程概述

捷能集團總部大樓項目位于青島市市北區(qū)瑞海北路177號，基坑南側緊鄰奧潤歡樂濱海城項目，其余三面均被市政道路（綠化帶）包圍。擬建項目基坑工程開挖周長約385.0m，基坑四周道路現狀平均標高約3.50m，設計基底標高為-7.50m，基坑開挖深度約11.0m，采用樁錨支護體系，基坑安全等級為一級。

2、基坑周邊潛在地下空洞

項目基坑設計使用期限為1年，為臨時性支護體系。受建設單位開發(fā)計劃等諸多因素影響，實際使用期限已遠超過設計使用期限，支護結構耐久性等存在安全隱患。受基坑長期降水、錨桿施工部位砂質地層易流失、帷幕施工部位碎石樁影響成樁質量等眾多因素影響下，基坑周邊形成了一些地下空洞，對道路及行人的安全形成嚴重的威脅。受建設單位的委托，我方決定采用探地雷達技術探測潛在的地下空洞，進行回填加固處理，以消除地下空洞帶來的巨大安全風險。

3、探地雷達工作原理及參數設置

3.1探地雷達探測基本原理

探地雷達（GPR）是一種基于電磁波傳播理論的高分辨率探測技術，在近地表地球物理探測中，可以精確探測淺地層結構和其他目標體。

探地雷達開始工作后，首先通過發(fā)射天線向地下地層或目的體發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，經過地下地層或目的體反射后返回地面，為接收天線所接收。電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的介電性質及幾何形態(tài)的變化而變化。因此，根據接收到波的旅行時間、幅度與波形等資料，可探測地下介質或目的體的結構、構造及目的體的埋藏深度等，原理如圖1所示。

3.2參數設置

本次探測采用意大利IDS公司的fastwave型探地雷達，該雷達整個系統(tǒng)由便攜式主機、收發(fā)天線200M，綜合控制電纜、數據采集和處理軟件等組成?，F場探地雷達采集參數如表1所示。

4、現場工作布置

現場完成實際工作量共6條測線，測線總長584m。

5、資料處理與解譯

5.1探地雷達資料處理

由于原始采集到的數據包含許多干擾噪聲，這些干擾因素的存在不利于資料的正確解釋。因此，對原始數據進行了以下高分辨率處理過程：

預處理：去除廢道、去直流分量、剖面連接。

背景消除：去除在水平和垂向上的一直保持不變的信號（固有信號），從而突出突變信號，發(fā)現有用目標。

帶通濾波：消除高低頻噪聲干擾。

5.2探地雷達資料解譯依據

探地雷達資料的地質解釋是在數據處理后所得的探地雷達時間剖面圖像，分析反射波組的波形與強度特征，追蹤同相軸，確定反射波組的地質含義，構筑地質—地球物理解釋剖面。

（1）地質雷達1線、2線及3線：此測線布設在場區(qū)西側人行道上，據探測剖面顯示，在測線18m-21m深約1.5m位置處、42m-48m深約1.5m位置處、56m-58m深約1.3m位置處，出現強反射回波，產生散射、弧狀繞射等現象，推測為地下空洞的異常反應。見圖1

（2）地質雷達4線、5線及6線：此測線布設在場區(qū)北側人行道上，據探測剖面顯示，此條測線未出現較強的反射回波，未發(fā)現此條測線下較明顯的空洞異常反應。見圖2

5.3探地雷達資料解譯結果

根據探測資料解譯結果，推測場區(qū)西側可能存在3處地下空洞，我方對潛在地下空洞進行了砂石料回填及注漿加固等處理措施，及時消除了安全隱患。

結論：

本文以具體工程為案例，采用地質雷達探測技術探測地下潛在空洞，為解決該類問題提供了一定的借鑒意義，并能達到良好的經濟性及安全性指標。

參考文獻：

[1]鄧祝君，孫菊香，何靈建.探地雷達及雙液注漿在特大型基坑支護加固中的應用[J].南通職業(yè)大學學報，2017，031（002）：94-99.