水下電視在水下建筑物故障檢測中的應用

李曉磊

水下電視在水下建筑物故障檢測中的應用

李曉磊

（黃河勘測規劃設計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、準確、低成本等特點為管理人員做出應急決策和工程修復提供依據。

水下電視 水下建筑 故障檢測

1 引言

隨著水利建設的發展，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發展卻較為緩慢。2011年中央關于水利建設的1號文件的下發，更是促進了水利水電工程的發展，隨之帶來的就是對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構應力、地應力的影響而發生異常變化。而這些建筑由于水位深、光線弱、壓強大等原因，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，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，該深度值轉化為數字量后再進行編碼，并與攝像機拍攝的視頻圖像信號同步進入動態字符疊加器中。該字符疊加器將深度數值與視頻信號疊加后，以視頻信號方式輸出到攝像機中，進行同步監視和記錄。其特點是探測結果清晰直觀。由于攝像機安裝于探頭前部，這樣的觀察具有一定的空間效果，符合人眼觀察習慣，更顯直觀。該設備體積小，重量輕，攜帶方便，操作簡單，只須進行簡單連接便可以直接使用。系統的連接示意圖見圖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，具有較高的靈敏度和較強的分辨能力。攝像機的自動化程度比較高，能自動平衡、自動光圈、自動聚焦，同時還可以遙控變焦距。由于該系統自帶有特殊照明光源，因此能夠在渾濁度小于800mg/L的渾水中進行電視觀測錄像。其主要技術指標見表1。

圖1 SD-2型水下電視系統連接示意圖

表1 SD-2型水下電視系統的技術參數

3 應用實例

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“十大工程”之一，被列入四川省“一號工程”。該工程于2001年正式動工興建，工程動態投資72億元，靜態投資62億元。水庫正常蓄水位為877m，最大壩高156m，總庫容11.26億m3，其中調節庫容7.74億m3，水電站裝機容量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，閘門無法正常運行。閘門底坎底高程769.4m，水面高程約839m，水深約69.6m。根據工程現場條件，主要檢查對象為閘門、閘門拉桿和閘門左、右側門槽。可為閘門的異常處理提供依據，防止二次損傷。

3.2檢測方法

門槽及導軌的檢查是通過水下電視探頭順門槽導軌與側壁夾角處向下逐漸滑動觀察，得出檢查門槽和導軌的情況，并通過電纜上標記的讀數得出目標體的深度，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觀察，從而觀察到拉桿在水下的情況，并通過電纜標記的讀數來換算得出高程位置。檢查工作采取邊監視、邊錄像的方法。內業根據外業檢查觀測記錄及錄像資料分別對門槽及拉桿情況進行分析，獲取圖片，編輯錄像磁帶，編寫檢測工作報告。

3.3成果分析

（1）閘門情況。通過水下電視檢查，發現閘門左側脫離導軌，右側門槽下游側在高程785～784m段見到閘門，閘門靠近門槽導軌，右側門槽上游側從高程784.9～778.4m段內都能看到閘門，看到有鋼塊、鋼管、混凝土等物件。并在高程779.4～778.4m段閘室側壁發生擠壓破碎現象，側壁上的破碎塊上沒有附著沉淀物。

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

根據檢測連桿時檢查到的閘門頂部高程為789.4m，底部高程為778.4m以及閘門邊與平臺側邊的夾角，繪制出的閘門在門槽內側墻上的投影示意圖見圖3，繪制的閘門現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拉桿基本垂直連續向下，自高程809.4m以下拉桿偏斜，與探頭距離越來越大，擺動探頭可見到一點拉桿的陰影，至高程804.4m時，拉桿完全看不見，說明拉桿偏斜較遠。

圖2 閘門底板橫置在左側上游平臺上

圖3 閘門在門槽內側墻上的投影示意圖

圖4 閘門現狀向下俯視示意圖

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

4 結語

此次水下電視檢測水下建筑物故障結果和工程修復時潛水員水下觀察結果完全一致，閘門脫落角度和拉桿位置的檢測和工程修復時觀察情況完全符合。為業主緊急決策和工程修復提供了重要依據，并節約了大量的時間成本和經濟成本。

水下工程的檢測以往多是由潛水員攜帶照明設備，進行水下探摸及水下相機攝像。撇開成本高、審批運輸周期長、人工探摸風險大不說，因潛水員配套設備多沉重，體積也較大，特定區域如狹小的門槽難以進入，遇到突發情況不能做出及時反應，有較高的安全隱患。而水下電視系統相對非常輕便，可隨身攜帶，在遇到突發情況時可快速做出反應，在其工作平臺就可快速、低風險、低成本解決問題。水下電視在水下建筑物運行故障檢測、水下建筑物完整性（缺陷、裂縫、沖刷狀態等）檢測、水庫滲漏檢測、江河隱蔽工程（護岸拋石、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用前景。

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

2 艾凱， 胡立明. 水下電視在病險水庫檢測中的應用[J].長江科學院院報，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。