水下電視在水下建筑物故障檢測中的應(yīng)用

李曉磊

水下電視在水下建筑物故障檢測中的應(yīng)用

李曉磊

（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司工程物探研究院 河南鄭州 450003）

以往水下建筑故障檢查多是靠人工探摸來確定故障情況的，撇開成本大、周期長、危險(xiǎn)源多不說，有些特定建筑更是因其空間狹小難以操作。水下電視檢測方法以其快捷、準(zhǔn)確、低成本等特點(diǎn)為管理人員做出應(yīng)急決策和工程修復(fù)提供依據(jù)。

水下電視 水下建筑 故障檢測

1 引言

隨著水利建設(shè)的發(fā)展，較之以往，水下工程建筑不斷增多，而水下工程建筑特別是水電站閘門及門槽的檢測技術(shù)發(fā)展卻較為緩慢。2011年中央關(guān)于水利建設(shè)的1號(hào)文件的下發(fā)，更是促進(jìn)了水利水電工程的發(fā)展，隨之帶來的就是對(duì)水下建筑工程檢查的難題，特別是水下閘門、門槽等建筑易受到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、地應(yīng)力的影響而發(fā)生異常變化。而這些建筑由于水位深、光線弱、壓強(qiáng)大等原因，更是難以檢測，留下了不少安全隱患。

2 水下電視的工作原理及儀器性能

2.1工作原理

水下電視通過安裝于探頭前部的攝像機(jī)，拍攝被檢測建筑的情況。探頭所處深度由控制器的測量輪測量，該深度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后再進(jìn)行編碼，并與攝像機(jī)拍攝的視頻圖像信號(hào)同步進(jìn)入動(dòng)態(tài)字符疊加器中。該字符疊加器將深度數(shù)值與視頻信號(hào)疊加后，以視頻信號(hào)方式輸出到攝像機(jī)中，進(jìn)行同步監(jiān)視和記錄。其特點(diǎn)是探測結(jié)果清晰直觀。由于攝像機(jī)安裝于探頭前部，這樣的觀察具有一定的空間效果，符合人眼觀察習(xí)慣，更顯直觀。該設(shè)備體積小，重量輕，攜帶方便，操作簡單，只須進(jìn)行簡單連接便可以直接使用。系統(tǒng)的連接示意圖見圖1。

2.2儀器性能

SD-2型水下電視是一種水下彩色電視系統(tǒng)，具有較高的靈敏度和較強(qiáng)的分辨能力。攝像機(jī)的自動(dòng)化程度比較高，能自動(dòng)平衡、自動(dòng)光圈、自動(dòng)聚焦，同時(shí)還可以遙控變焦距。由于該系統(tǒng)自帶有特殊照明光源，因此能夠在渾濁度小于800mg/L的渾水中進(jìn)行電視觀測錄像。其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

圖1 SD-2型水下電視系統(tǒng)連接示意圖

表1 SD-2型水下電視系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1工程概況

四川紫坪埔水利樞紐為大（I）型水利樞紐工程，是國家西部大開發(fā)“十大工程”之一，被列入四川省“一號(hào)工程”。該工程于2001年正式動(dòng)工興建，工程動(dòng)態(tài)投資72億元，靜態(tài)投資62億元。水庫正常蓄水位為877m，最大壩高156m，總庫容11.26億m3，其中調(diào)節(jié)庫容7.74億m3，水電站裝機(jī)容量760MW，2006年工程竣工投入使用。

紫坪鋪水利樞紐沖砂放空洞檢修閘門在“5.12”汶川地震中受損，閘門無法正常運(yùn)行。閘門底坎底高程769.4m，水面高程約839m，水深約69.6m。根據(jù)工程現(xiàn)場條件，主要檢查對(duì)象為閘門、閘門拉桿和閘門左、右側(cè)門槽。可為閘門的異常處理提供依據(jù)，防止二次損傷。

3.2檢測方法

門槽及導(dǎo)軌的檢查是通過水下電視探頭順門槽導(dǎo)軌與側(cè)壁夾角處向下逐漸滑動(dòng)觀察，得出檢查門槽和導(dǎo)軌的情況，并通過電纜上標(biāo)記的讀數(shù)得出目標(biāo)體的深度，再換算成高程。拉桿的檢查是通過操作人員利用一定的器械，將探頭順拉桿向下滑動(dòng)觀察，從而觀察到拉桿在水下的情況，并通過電纜標(biāo)記的讀數(shù)來換算得出高程位置。檢查工作采取邊監(jiān)視、邊錄像的方法。內(nèi)業(yè)根據(jù)外業(yè)檢查觀測記錄及錄像資料分別對(duì)門槽及拉桿情況進(jìn)行分析，獲取圖片，編輯錄像磁帶，編寫檢測工作報(bào)告。

3.3成果分析

（1）閘門情況。通過水下電視檢查，發(fā)現(xiàn)閘門左側(cè)脫離導(dǎo)軌，右側(cè)門槽下游側(cè)在高程785～784m段見到閘門，閘門靠近門槽導(dǎo)軌，右側(cè)門槽上游側(cè)從高程784.9～778.4m段內(nèi)都能看到閘門，看到有鋼塊、鋼管、混凝土等物件。并在高程779.4～778.4m段閘室側(cè)壁發(fā)生擠壓破碎現(xiàn)象，側(cè)壁上的破碎塊上沒有附著沉淀物。

在右側(cè)門槽上游側(cè)邊角附近可見閘門底部平擱在778.4m平臺(tái)上，閘門邊與平臺(tái)側(cè)邊呈約75°夾角，電視檢查圖片如圖2所示。

根據(jù)檢測連桿時(shí)檢查到的閘門頂部高程為789.4m，底部高程為778.4m以及閘門邊與平臺(tái)側(cè)邊的夾角，繪制出的閘門在門槽內(nèi)側(cè)墻上的投影示意圖見圖3，繪制的閘門現(xiàn)狀向下俯視示意圖見圖4。

（2）拉桿、門槽情況。拉桿在水面以上基本垂直向下，但與門槽方向偏斜大約30°左右（右岸側(cè)向上游偏斜）。水下電視探頭順拉桿向下探查，至高程809.4m拉桿基本垂直連續(xù)向下，自高程809.4m以下拉桿偏斜，與探頭距離越來越大，擺動(dòng)探頭可見到一點(diǎn)拉桿的陰影，至高程804.4m時(shí)，拉桿完全看不見，說明拉桿偏斜較遠(yuǎn)。

圖2 閘門底板橫置在左側(cè)上游平臺(tái)上

圖3 閘門在門槽內(nèi)側(cè)墻上的投影示意圖

圖4 閘門現(xiàn)狀向下俯視示意圖

右側(cè)門槽在下游側(cè)至門槽底部完好，局部稍有擦痕；右側(cè)門槽在上游側(cè)至高程785.4m以上段完好，局部稍有擦痕。右側(cè)門槽導(dǎo)軌下游側(cè)至門槽底部基本完好，局部稍有擦痕；右側(cè)門槽導(dǎo)軌上游側(cè)在高程785.4m以上段基本完好，自高程785.4m以下段從右側(cè)上游角檢查至底部，在高程785.4m向下逐漸看到閘門的影像，至高程784.9m觀察到閘門體的側(cè)角（也可能是滑塊）將門槽導(dǎo)軌上游側(cè)刻劃成鍥形擦痕。

4 結(jié)語

此次水下電視檢測水下建筑物故障結(jié)果和工程修復(fù)時(shí)潛水員水下觀察結(jié)果完全一致，閘門脫落角度和拉桿位置的檢測和工程修復(fù)時(shí)觀察情況完全符合。為業(yè)主緊急決策和工程修復(fù)提供了重要依據(jù)，并節(jié)約了大量的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本。

水下工程的檢測以往多是由潛水員攜帶照明設(shè)備，進(jìn)行水下探摸及水下相機(jī)攝像。撇開成本高、審批運(yùn)輸周期長、人工探摸風(fēng)險(xiǎn)大不說，因潛水員配套設(shè)備多沉重，體積也較大，特定區(qū)域如狹小的門槽難以進(jìn)入，遇到突發(fā)情況不能做出及時(shí)反應(yīng)，有較高的安全隱患。而水下電視系統(tǒng)相對(duì)非常輕便，可隨身攜帶，在遇到突發(fā)情況時(shí)可快速做出反應(yīng)，在其工作平臺(tái)就可快速、低風(fēng)險(xiǎn)、低成本解決問題。水下電視在水下建筑物運(yùn)行故障檢測、水下建筑物完整性（缺陷、裂縫、沖刷狀態(tài)等）檢測、水庫滲漏檢測、江河隱蔽工程（護(hù)岸拋石、鉸鏈沉排、模袋混凝土、岸坡沖刷等）檢測等方面具有良好的運(yùn)用前景。

1 何邁. 全景水下電視在長江堤防隱蔽工程中的應(yīng)用[J].巖土力學(xué)，2003，24(增)：162-164.

2 艾凱， 胡立明. 水下電視在病險(xiǎn)水庫檢測中的應(yīng)用[J].長江科學(xué)院院報(bào)，2003，20（2）：54-56.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.02.019

TV698.1

B

1672-2469（2014）02-0068-02

李曉磊（1982年- ），男，工程師。