鉆孔電視在工程檢測中的應用

周江

(武大珞珈工程結構檢測咨詢有限公司，湖北武漢 430223)

在工程建設中，地下基礎具有隱蔽性和大型鋼筋混凝土結構的不易檢測的特性，鉆孔電視因其良好的成像直觀、圖像清晰、方法簡便的特點，對壩體滲漏以及大體積混凝土的澆筑狀況可進行清楚有效地檢測，已被應用到地質勘測、管樁檢測、管道檢測、涵閘滲漏檢測、工程質量檢測等方面。

1 鉆孔電視的檢測原理及特點

鉆孔電視的基本原理是將攝像頭和帶有自動調節光圈的廣角鏡頭裝進防水承壓艙里，然后放入需監測的孔內，將拍攝到的孔壁四周及下部的全景圖像通過電纜傳送到地面監視器顯示，監測人員就可實時觀看孔壁四周的圖像，同時記錄下整個檢測過程中的圖像，也可根據需要記錄部分圖像。鉆孔電視儀器采用光學檢測方法，通過攝像頭采集圖片數據，再將數據傳輸到計算機進行處理。單畫面采用直接觀察的方式;全柱面采用間接觀察，通過反射鏡反射全景圖片，采集數據后傳到計算機利用特殊算法將圖像還原，并有其他輔助設備，提高檢測精度，增強了還原的真實性。鉆孔電視由攝像頭、傳輸電纜、主機控制箱、絞車等組成，具有防水、耐高壓、耐高溫等優點，還具有操作簡便、數據量大、實時圖像監測等特點。在干孔和清水孔條件下，均能實時獲得非常清晰的彩色圖像，為各種孔內事故處理提供可靠的依據，有獨特的直觀性和真實性。當用于管樁檢測時，可用于孔壁結構分析，能清晰直觀地看到樁內的各種異常和缺陷，它克服了小應變反射波法管樁檢測的不足，可定量分析接頭質量及破碎、斷裂、裂隙的長度、寬度及其傾向等，并能提供充分、真實、完整的檢測資料。

2 鉆孔電視的工作原理

鉆孔電視的圖像采集采用數碼攝像頭拍攝圖片并錄制視頻。數碼攝像機通過感光元件將光信號轉變成電流，再將模擬電信號轉變成數字信號，由專門的芯片進行處理和過濾后得到的信息還原出來就是我們看到的動態畫面了。為了得到鉆孔四周的情況，我們采用錐面反射的方式，原理如圖1所示。通過發光二極管給孔內照明，再通過錐面鏡將孔周圍的情況全部集中到鏡頭上錄下來，從而達到全柱面檢測的目的。深度計數采用數字式脈沖編碼器，當編碼器轉動一周，將會發出200個脈沖，通過計算固定在編碼器輪子的周長，換算出每個脈沖所對應的深度。當探頭下降時，通過電纜帶動編碼器輪子時，編碼器向計算機發出脈沖信號，通過計算機處理，并還原成為深度數據。方向定位采用電子羅盤，通過檢測地磁場來確定方位，精度極高，可精確到1°;電子羅盤如圖2所示放置時，將可以測量地球磁場，將磁場數據傳給計算機處理，從而得到探頭正向所對應的方位。

圖1 鉆孔電視錐面反射工作原理簡圖

圖2 鉆孔電視電子羅盤確定方位工作原理簡圖

彩色鉆孔電視具有低電壓、高精度、密封好的特點，全景錐面反射系統(適合地質鉆孔探測)，深度精度可達1 mm，方位數字化顯示。三維變換虛擬巖芯圖，能量化分析，確定孔壁構造特征。所有操作均在計算機上實現，探頭可調焦，適合鉆孔孔徑51 mm～320 mm。管樁探測系統(適合管樁探測)，適合管樁口徑：131 mm～1 000 mm。全景鉆孔電視的工作效率為單畫面鉆孔電視工作效率的3倍～10倍。檢測孔徑越大，工作效率倍率越高，全景圖像的精度不如單畫面圖像的精度;單畫面窗口圖像在縱向和橫向上顯示始終放大實際檢測對象;盡管隨著孔徑的加大，全景探頭觀測效率提高，但是圖像精度下降很大，因此全景探頭只適合于觀測小孔(孔徑50 mm～150 mm)或大孔粗查。

在地質勘探中，因地質鉆孔孔徑較小，采用全景鉆孔電視探測，既滿足了精度要求，觀測效率也大大提高。在管樁檢測中，因管樁孔徑較大，用全景鉆孔電視配合單畫面鉆孔電視進行綜合探測，先用全景鉆孔電視進行粗查，再用單畫面鉆孔電視觀測細節。

3 鉆孔電視的工程檢測實例

某水力發電廠水利樞紐大壩左岸非溢流壩段(大壩3號壩段)多處出現裂縫，為查明大壩裂縫狀況，對左岸非溢流壩段(大壩3號壩段)進行裂縫檢查。考慮到高溫季節壩段內部仍存在開裂或裂縫發展的可能性，為獲得裂縫高溫季節檢查資料，結合現場的實際情況，對f13號裂縫進行裂縫寬度、深度檢查。2009年8月檢測人員現場利用原有的超聲對測法測試孔檢測裂縫深度，檢測時發現：壩體中部原有裂縫f13的超聲對測法測試孔(見圖3中的電視孔1號～6號)在注水時，水流從3號壩段處廊道內部的排水孔和3號～4號壩段下部的交界處流出，測試孔內水無法注滿，現場無法進行超聲對測法檢測裂縫深度。

2009年9月，對左岸非溢流壩3號壩段頂部的原有的6個鉆孔及新增加的2個鉆孔(見圖3中的電視孔1號～8號，其中電視孔7號和電視孔8號為本次檢測新增鉆孔)進行混凝土裂縫鉆孔電視錄像檢查，3號壩段壩頂面鉆孔電視錄像孔位見圖3。

圖3 大壩左岸非溢流壩3號壩段裂縫鉆孔電視孔位示意圖

首先在大壩3號壩段壩頂表面，增加檢測孔(孔7號，孔8號，鉆孔深均為7.5 m)用手持式激光測距儀和鋼卷尺等確定鉆孔的位置，在鉆孔過程中取芯，并保存芯樣，同時在鉆孔過程中做好記錄，與鉆孔電視圖像進行比對;鉆孔完畢后進行孔內電視錄像檢測，主要檢查孔內壁面混凝土質量、是否存在水平層間縫等。

現場鉆孔完畢后，將鉆孔電視探頭放入鉆孔內進行拍攝，將孔內壁全景柱狀圖像進行平面展開，以孔深推進1 cm保存一幅孔壁展開圖片。鉆孔電視探測方向沿鉆孔由上而下進行，鉆孔電視檢測中的深度零點從壩頂面標高104.00 m處開始起算，共檢測了8個鉆孔，檢測鉆孔總長度為65.4 m。鉆孔1號～鉆孔6號的上、下游孔的間距均為2 m。鉆孔的具體位置見圖3。鉆孔7號，鉆孔8號在鉆孔和檢測過程中未發現鉆孔失水現象，其中孔7號，孔8號的鉆芯結果與鉆孔電視的檢測結果比對相符。鉆孔電視檢測結果如表1所示，鉆孔電視圖像如圖4～圖7所示。

表1 3號壩段壩頂面鉆孔電視裂縫檢測結果

圖5 鉆孔3號裂縫示意圖

圖4 鉆孔2號裂縫示意圖

圖6 鉆孔7號取芯樣

圖7 鉆孔7號裂縫示意圖

4 結論與建議

本次混凝土裂縫鉆孔電視檢測的效果是成功的，令人滿意的，通過本次試驗可以得到以下結論：

1)鉆孔電視的精度是滿足工程檢測要求的;2)鉆孔電視檢測的圖像是直觀的，相比于鉆孔所取芯樣更能準確定位、定量;3)工程檢測需要檢測人員有豐富的現場檢測經驗及性能可靠的檢測儀器，在正確采集數據的前提下，依靠豐富的檢測經驗，便能得到清晰、直觀的檢測結果;同時，在實際檢測中收集施工資料，就是收集不可缺少的判斷依據，當發現信號出現異常時，這些施工資料可幫助我們對信號進行分析及處理，以做出準確判斷，保證工程檢測的質量。

［1］ 武漢巖海《鉆孔電視使用手冊》［Z］.