浅谈面波技术在机场道面检测中的应用

郭磊 任庚

摘 要：机场道面是机场运行安全的关键之一，机场道面检测是对机场跑道病害“诊断”的方法。多道瞬态面波法是一种无损检测方法，可用于针对道面土基情况检测。

关键词：机场道面;道面检测;面波法;无损检测

1 前言

机场道面（跑道、滑行道、停机坪）是机场的主要工程和重要设施，是保障飞机起降安全的重要场所。机场道面的检测和维护是机场建设和管理中不可忽视的问题，传统的破坏性试验较直接，但对机场道面完整性造成一定的影响。所以开展机场道面无损检测理论研究，将在深入认识道面长期使用性能、优化道面改扩建方案及提高道面养护水平等方面具有重要意义。

2 工程实例

西北某支线机场位于黄土梁上，场址区域为坡耕地、林地、四荒地和未利用土地，机场布置在山梁上，梁体自然宽度在120m左右，长度约3.2km，场地中间被2条较大冲沟所分割。该机场飞行区等级为4C，跑道为2600m×45m，于2013年建设完工，开航后航空业务量增长十分迅速。该机场建设工程的地基处理十分复杂，跑道的地基沉降监测时间较短，机场管理方在运行压力较大的情况下，投入了大量精力对飞行区道面的情况进行监测巡查。在跑道日常巡查中发现：跑道局部区域出现了贯通式裂缝，对机场正常运行产生了较大安全隐患。

考虑机场运行安全，需查明跑道沉降区域的道面结构层及土基状况，为随后的处治工程提供基础数据及技术支持，需对采取无损检测手段，对跑道沉降区道面进行了全面检测及评估。

针对沉降区域土基情况，需选择适当的检测手段，多道瞬态面波法是利用瑞利面波在地下地层传播过程中，其振幅随深度衰减，能量基本限制在一个波长范围内，某一面波波长的一半即为地层深度（半波长解释法）。即同一波长的面波的传播特性反映地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的面波的传播特性反映不同深度的地质情况。在地面通过锤击、落重或炸药震源，产生一定频率范围的瑞利面波，再通过振幅谱分析和相位谱分析。

3 数据分析

首先对本次跑道沉降区道面损坏状况调查，沿跑道中心线两侧自南向北连续布置。从现场状况来看，沉降区域道面存在的主要病害为纵横裂缝、补丁、车辙以及裂缝两侧不均匀沉降引起的沉陷。病害的主要形式包括：裂缝、补丁、沉陷等。场务部门在今年春季裂缝出现后，采取了灌缝、打补丁等措施进行修复;但是从现场情况来看，裂缝的缝隙宽度有继续扩大的趋势，灌缝之后又从原始裂缝处裂开，有两处修补的补丁上又出现了裂缝;裂缝两侧最大的沉陷处高差达13mm。

根据查阅的竣工资料，跑道沉陷区的道面病害（裂缝及其衍生病害）基本是沿着土方填挖交界分布的，主要分布在填方区域内。

（1）裂缝深度探测

裂缝深度检测点在裂缝两侧1米、3米处分别激发一次，用面波仪采集数据，利用两次激发瑞利波的初至时间估算裂缝的深度。

依据各测点数据计算分析，本次探测位置裂缝发育深度均大于2.5米，其中发育深度最大值位于北侧LF9点处。同时，结合裂缝测点位置与土方计算图，可以发现裂缝深度大于5.0m的填方区域，填方厚度差大于5.0m;其中检测点LF9，最大填方厚度差为15.0m，最小填方厚度差为1.0m，该点推测裂缝发育深度5.45m。

综合上述分析，填方厚度的差异大小是影响跑道裂缝发育情况的因素之一，填方区裂缝发育深度基本没有超出填方厚度，说明裂缝是从填方土体内部形成的。

（2）土体密实度探测

面波探测利用同一波长的传播特性反映地质条件在水平方向的变化情况，从而反映土体密实度情况。根据对设计文件的分析，道面两侧的裂缝位于填挖边线附近。本次探测测线垂直布置于裂缝的两侧，测线的各采集点自裂缝向外侧偏移。

从裂缝两侧土体的Vr值可以初步判定：

①沿填挖边线发育的裂缝两侧土体Vr值有较大变化，5m以上测线PX1与测线PX2的Vr值变化较为明显，其余测线15m以下Vr值變化较为明显。由此可见，填挖边线附近发育的裂缝两侧土体密实度差别较大，填方一侧的土体密实度较低。

②道面平行裂缝两侧的测线PX5与测线PX6的Vr值差距不大，土体密实度较为接近。

4 结论

根据面波测试仪结果表明：本机场跑道裂缝发育深度受填方厚度影响较大，填方区裂缝的深度基本没有超过填土的厚度，裂缝两侧土体密实度有较大差别;初步推测跑道裂缝的产生与填方区域的沉降有关。

面波探测方法在机场跑道检测中的运用，有助于对道面土基情况的了解，有利对跑道病害原因的分析。物探方法在机场道面检测中的运用中，仍需采用多种手段进行相互验证。