水下电视在水下建筑物故障检测中的应用

李晓磊

水下电视在水下建筑物故障检测中的应用

李晓磊

（黄河勘测规划设计有限公司工程物探研究院 河南郑州 450003）

以往水下建筑故障检查多是靠人工探摸来确定故障情况的，撇开成本大、周期长、危险源多不说，有些特定建筑更是因其空间狭小难以操作。水下电视检测方法以其快捷、准确、低成本等特点为管理人员做出应急决策和工程修复提供依据。

水下电视 水下建筑 故障检测

1 引言

随着水利建设的发展，较之以往，水下工程建筑不断增多，而水下工程建筑特别是水电站闸门及门槽的检测技术发展却较为缓慢。2011年中央关于水利建设的1号文件的下发，更是促进了水利水电工程的发展，随之带来的就是对水下建筑工程检查的难题，特别是水下闸门、门槽等建筑易受到结构应力、地应力的影响而发生异常变化。而这些建筑由于水位深、光线弱、压强大等原因，更是难以检测，留下了不少安全隐患。

2 水下电视的工作原理及仪器性能

2.1工作原理

水下电视通过安装于探头前部的摄像机，拍摄被检测建筑的情况。探头所处深度由控制器的测量轮测量，该深度值转化为数字量后再进行编码，并与摄像机拍摄的视频图像信号同步进入动态字符叠加器中。该字符叠加器将深度数值与视频信号叠加后，以视频信号方式输出到摄像机中，进行同步监视和记录。其特点是探测结果清晰直观。由于摄像机安装于探头前部，这样的观察具有一定的空间效果，符合人眼观察习惯，更显直观。该设备体积小，重量轻，携带方便，操作简单，只须进行简单连接便可以直接使用。系统的连接示意图见图1。

2.2仪器性能

SD-2型水下电视是一种水下彩色电视系统，具有较高的灵敏度和较强的分辨能力。摄像机的自动化程度比较高，能自动平衡、自动光圈、自动聚焦，同时还可以遥控变焦距。由于该系统自带有特殊照明光源，因此能够在浑浊度小于800mg/L的浑水中进行电视观测录像。其主要技术指标见表1。

图1 SD-2型水下电视系统连接示意图

表1 SD-2型水下电视系统的技术参数

3 应用实例

3.1工程概况

四川紫坪埔水利枢纽为大（I）型水利枢纽工程，是国家西部大开发“十大工程”之一，被列入四川省“一号工程”。该工程于2001年正式动工兴建，工程动态投资72亿元，静态投资62亿元。水库正常蓄水位为877m，最大坝高156m，总库容11.26亿m3，其中调节库容7.74亿m3，水电站装机容量760MW，2006年工程竣工投入使用。

紫坪铺水利枢纽冲砂放空洞检修闸门在“5.12”汶川地震中受损，闸门无法正常运行。闸门底坎底高程769.4m，水面高程约839m，水深约69.6m。根据工程现场条件，主要检查对象为闸门、闸门拉杆和闸门左、右侧门槽。可为闸门的异常处理提供依据，防止二次损伤。

3.2检测方法

门槽及导轨的检查是通过水下电视探头顺门槽导轨与侧壁夹角处向下逐渐滑动观察，得出检查门槽和导轨的情况，并通过电缆上标记的读数得出目标体的深度，再换算成高程。拉杆的检查是通过操作人员利用一定的器械，将探头顺拉杆向下滑动观察，从而观察到拉杆在水下的情况，并通过电缆标记的读数来换算得出高程位置。检查工作采取边监视、边录像的方法。内业根据外业检查观测记录及录像资料分别对门槽及拉杆情况进行分析，获取图片，编辑录像磁带，编写检测工作报告。

3.3成果分析

（1）闸门情况。通过水下电视检查，发现闸门左侧脱离导轨，右侧门槽下游侧在高程785～784m段见到闸门，闸门靠近门槽导轨，右侧门槽上游侧从高程784.9～778.4m段内都能看到闸门，看到有钢块、钢管、混凝土等物件。并在高程779.4～778.4m段闸室侧壁发生挤压破碎现象，侧壁上的破碎块上没有附着沉淀物。

在右侧门槽上游侧边角附近可见闸门底部平搁在778.4m平台上，闸门边与平台侧边呈约75°夹角，电视检查图片如图2所示。

根据检测连杆时检查到的闸门顶部高程为789.4m，底部高程为778.4m以及闸门边与平台侧边的夹角，绘制出的闸门在门槽内侧墙上的投影示意图见图3，绘制的闸门现状向下俯视示意图见图4。

（2）拉杆、门槽情况。拉杆在水面以上基本垂直向下，但与门槽方向偏斜大约30°左右（右岸侧向上游偏斜）。水下电视探头顺拉杆向下探查，至高程809.4m拉杆基本垂直连续向下，自高程809.4m以下拉杆偏斜，与探头距离越来越大，摆动探头可见到一点拉杆的阴影，至高程804.4m时，拉杆完全看不见，说明拉杆偏斜较远。

图2 闸门底板横置在左侧上游平台上

图3 闸门在门槽内侧墙上的投影示意图

图4 闸门现状向下俯视示意图

右侧门槽在下游侧至门槽底部完好，局部稍有擦痕；右侧门槽在上游侧至高程785.4m以上段完好，局部稍有擦痕。右侧门槽导轨下游侧至门槽底部基本完好，局部稍有擦痕；右侧门槽导轨上游侧在高程785.4m以上段基本完好，自高程785.4m以下段从右侧上游角检查至底部，在高程785.4m向下逐渐看到闸门的影像，至高程784.9m观察到闸门体的侧角（也可能是滑块）将门槽导轨上游侧刻划成锲形擦痕。

4 结语

此次水下电视检测水下建筑物故障结果和工程修复时潜水员水下观察结果完全一致，闸门脱落角度和拉杆位置的检测和工程修复时观察情况完全符合。为业主紧急决策和工程修复提供了重要依据，并节约了大量的时间成本和经济成本。

水下工程的检测以往多是由潜水员携带照明设备，进行水下探摸及水下相机摄像。撇开成本高、审批运输周期长、人工探摸风险大不说，因潜水员配套设备多沉重，体积也较大，特定区域如狭小的门槽难以进入，遇到突发情况不能做出及时反应，有较高的安全隐患。而水下电视系统相对非常轻便，可随身携带，在遇到突发情况时可快速做出反应，在其工作平台就可快速、低风险、低成本解决问题。水下电视在水下建筑物运行故障检测、水下建筑物完整性（缺陷、裂缝、冲刷状态等）检测、水库渗漏检测、江河隐蔽工程（护岸抛石、铰链沉排、模袋混凝土、岸坡冲刷等）检测等方面具有良好的运用前景。

1 何迈. 全景水下电视在长江堤防隐蔽工程中的应用[J].岩土力学，2003，24(增)：162-164.

2 艾凯， 胡立明. 水下电视在病险水库检测中的应用[J].长江科学院院报，2003，20（2）：54-56.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.02.019

TV698.1

B

1672-2469（2014）02-0068-02

李晓磊（1982年- ），男，工程师。