探地雷达技术在基坑支护工程中的应用研究

李文辉 王昆 牟斌 赵传杰

【摘要】随着经济社会的高速发展，城市基础建设工程面临越来越多的挑战。基坑工程项目往往面临周边重要地下管线众多、施工场地狭窄等工程难点，基坑超期使用往往存在较大的安全隐患问题。

【关键词】探地雷达;基坑支护工程

1、工程概述

捷能集团总部大楼项目位于青岛市市北区瑞海北路177号，基坑南侧紧邻奥润欢乐滨海城项目，其余三面均被市政道路（绿化带）包围。拟建项目基坑工程开挖周长约385.0m，基坑四周道路现状平均标高约3.50m，设计基底标高为-7.50m，基坑开挖深度约11.0m，采用桩锚支护体系，基坑安全等级为一级。

2、基坑周边潜在地下空洞

项目基坑设计使用期限为1年，为临时性支护体系。受建设单位开发计划等诸多因素影响，实际使用期限已远超过设计使用期限，支护结构耐久性等存在安全隐患。受基坑长期降水、锚杆施工部位砂质地层易流失、帷幕施工部位碎石桩影响成桩质量等众多因素影响下，基坑周边形成了一些地下空洞，对道路及行人的安全形成严重的威胁。受建设单位的委托，我方决定采用探地雷达技术探测潜在的地下空洞，进行回填加固处理，以消除地下空洞带来的巨大安全风险。

3、探地雷达工作原理及参数设置

3.1探地雷达探测基本原理

探地雷达（GPR）是一种基于电磁波传播理论的高分辨率探测技术，在近地表地球物理探测中，可以精确探测浅地层结构和其他目标体。

探地雷达开始工作后，首先通过发射天线向地下地层或目的体发射高频宽带短脉冲电磁波，经过地下地层或目的体反射后返回地面，为接收天线所接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的介电性质及几何形态的变化而变化。因此，根据接收到波的旅行时间、幅度与波形等资料，可探测地下介质或目的体的结构、构造及目的体的埋藏深度等，原理如图1所示。

3.2参数设置

本次探测采用意大利IDS公司的fastwave型探地雷达，该雷达整个系统由便携式主机、收发天线200M，综合控制电缆、数据采集和处理软件等组成。现场探地雷达采集参数如表1所示。

4、现场工作布置

现场完成实际工作量共6条测线，测线总长584m。

5、资料处理与解译

5.1探地雷达资料处理

由于原始采集到的数据包含许多干扰噪声，这些干扰因素的存在不利于资料的正确解释。因此，对原始数据进行了以下高分辨率处理过程：

预处理：去除废道、去直流分量、剖面连接。

背景消除：去除在水平和垂向上的一直保持不變的信号（固有信号），从而突出突变信号，发现有用目标。

带通滤波：消除高低频噪声干扰。

5.2探地雷达资料解译依据

探地雷达资料的地质解释是在数据处理后所得的探地雷达时间剖面图像，分析反射波组的波形与强度特征，追踪同相轴，确定反射波组的地质含义，构筑地质—地球物理解释剖面。

（1）地质雷达1线、2线及3线：此测线布设在场区西侧人行道上，据探测剖面显示，在测线18m-21m深约1.5m位置处、42m-48m深约1.5m位置处、56m-58m深约1.3m位置处，出现强反射回波，产生散射、弧状绕射等现象，推测为地下空洞的异常反应。见图1

（2）地质雷达4线、5线及6线：此测线布设在场区北侧人行道上，据探测剖面显示，此条测线未出现较强的反射回波，未发现此条测线下较明显的空洞异常反应。见图2

5.3探地雷达资料解译结果

根据探测资料解译结果，推测场区西侧可能存在3处地下空洞，我方对潜在地下空洞进行了砂石料回填及注浆加固等处理措施，及时消除了安全隐患。

结论：

本文以具体工程为案例，采用地质雷达探测技术探测地下潜在空洞，为解决该类问题提供了一定的借鉴意义，并能达到良好的经济性及安全性指标。

参考文献：

[1]邓祝君，孙菊香，何灵建.探地雷达及双液注浆在特大型基坑支护加固中的应用[J].南通职业大学学报，2017，031（002）：94-99.