郭勝利

(北京市水利規(guī)劃設計研究院，北京 100048)

暗渠災后檢測方法及其應用

郭勝利

(北京市水利規(guī)劃設計研究院，北京 100048)

傳統(tǒng)的暗渠檢測是在暗渠內(nèi)埋設監(jiān)控點，利用全站儀、斷面儀等進行檢測，不但費時費力，而且監(jiān)控點很容易被破壞，直接影響檢測數(shù)據(jù)的準確性。隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，測量機器人更多地應用于高精度的形變工程檢測中。本文以北拒馬河暗渠災后檢測為例，重點介紹了運用測量機器人對災后暗渠的水平位移、沉降及傾斜情況的檢測及分析過程,為同類項目的開展提供了借鑒。

測量機器人；暗渠；斷面;檢測

一、 工程概況

北拒馬河暗渠工程是南水北調(diào)中線干線工程，是穿越北拒馬河中支、北支的大型交叉建筑物，由渠首樞紐、輸水暗渠、退水系統(tǒng)3部分組成。其中輸水暗渠在樁號BH0+140—BH0+372段穿越中支河道，在樁號BH1+135—BH1+400段穿越北支河道。

“7·21”洪峰到達北拒馬河中支輸水暗渠斷面時，洪峰流量約800 m3/s，受暗渠下游側(cè)河道內(nèi)砂石坑影響，北拒馬河中支河道河床沖刷嚴重，導致穿越中支河道的輸水暗渠結(jié)構(gòu)外露，面臨失穩(wěn)的重大險情。

為評價工程安全狀態(tài)，在研究進一步對工程進行防護加固前，需對北拒馬河中支段輸水暗渠進行全面系統(tǒng)檢測。本文重點介紹測繪專業(yè)對暗渠的相關(guān)檢測。

經(jīng)排水目視檢測，暗渠內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好，暗渠箱體沒有明顯裂縫，存在零星滲水點，部分結(jié)構(gòu)縫材料破損。因此，本次暗渠檢測的重點在暗渠的形變上。由于暗渠的檢測要求測量精度高，暗渠內(nèi)傳統(tǒng)的GPS高精度定位無法實施，因此，采用高精度測量機器人和電子水準儀來獲取暗渠在水平、垂直方向上的變形數(shù)據(jù)，與初始數(shù)據(jù)進行比較，以分析暗渠的穩(wěn)定與安全。

二、檢測內(nèi)容

本次檢測針對洪水過后輸水暗渠的整體穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)安全等開展相關(guān)檢測工作，為能否繼續(xù)輸水提出意見。

輸水暗渠檢測范圍為北拒馬河中支河道段(樁號BH0+140—BH0+400)，長度260 m。檢測內(nèi)容為：輸水暗渠水平位移、沉降及傾斜情況。

三、現(xiàn)場檢測

1. 工作方法

根據(jù)場地實際條件，利用工程前期保留的C級GPS點作為起算控制點，在暗渠口外側(cè)穩(wěn)定、牢固、距離暗渠口較近的地方布設了一對靜態(tài)D級GPS監(jiān)測點，作為后續(xù)導線的起算點。利用Leica TS30 0.5 s測量機器人，從暗渠口向暗渠內(nèi)布設一條一級支導線，將暗渠外的坐標引入暗渠內(nèi)部進行觀測。暗渠內(nèi)部的檢測斷面設置在每段結(jié)構(gòu)縫的兩側(cè)20 cm的位置，這樣可以保證每段箱涵的兩端都能得到檢測；利用測量機器人的無棱鏡測距功能，測量出暗渠內(nèi)側(cè)下游邊墻中部位置的坐標，與設計坐標進行比較分析。

高程控制利用DNA03數(shù)字水準儀引測三等水準至暗渠入口，觀測順序為后前前后；再利用四等水準引測暗渠各段檢測斷面位置處底板中部頂高程，與設計高程進行比較。

2. 首級控制

起算控制點為C級GPS點：CJM3和CJM4。外業(yè)觀測使用的主要設備為4臺Trimble R8MODEL3 GPS接收機。

外業(yè)觀測技術(shù)指標為：

1) 觀測時段長度≥60 min；

2) 儀器對中誤差≤3 mm，氣泡居中；

3) 衛(wèi)星截止高度角≥15°；

4) 有效觀測衛(wèi)星總數(shù)≥4；

5) 觀測時段數(shù)≥2；

6) 靜態(tài)采樣間隔5～15 s；

7) 點位幾何圖形強度因子PDOP值≤6。

3. 水平位移檢測

(1) 檢測方法

通過測量BH0+086.6—BH0+375.0段輸水暗渠右孔內(nèi)側(cè)邊墻中部的位置坐標，確定輸水暗渠右側(cè)邊線位置，并與設計邊線坐標進行比較。

(2) 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見表1。

表1 輸水暗渠右孔水平偏差 m

(3) 結(jié)果與分析

根據(jù)北拒馬河暗渠工程招標文件要求，混凝土結(jié)構(gòu)表面的允許偏差見表2。

表2 混凝土結(jié)構(gòu)表面的允許偏差

從檢測結(jié)果可以看出，輸水暗渠右孔內(nèi)側(cè)邊墻輪廓線的位移偏差大部分都在原設計要求允許的10 mm范圍內(nèi)，僅樁號BH0+200.0處偏差較大，為18 mm。

因暗渠整體結(jié)構(gòu)輪廓偏差不大，且方向不一致，經(jīng)分析認為暗渠偏移是由施工誤差和測量誤差引起的，暗渠沒有因洪水發(fā)生向下游的水平位移。

4. 沉降位移檢測

(1) 檢測方法

利用Leica DNA03數(shù)字水準儀，測量BH0+078.2—BH0+390.0段輸水暗渠每個檢測斷面處底板頂高程，并與竣工圖結(jié)構(gòu)高程進行比較。

1) 右孔：以結(jié)構(gòu)縫為界，對暗渠逐節(jié)進行測量。每節(jié)測2個斷面(兩端各1個)，每個斷面測3個點(底板腋角處各1個、洞中1個)。

2) 左孔：以結(jié)構(gòu)縫為界，每3節(jié)對暗渠進行一次測量。

(2) 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見表3、表4。

表3 輸水暗渠右孔豎直偏差 m

表4 輸水暗渠左孔豎直偏差 m

(3) 結(jié)果與分析

從上述檢測結(jié)果可以看出，輸水暗渠右孔最大豎直偏差斷面發(fā)生于樁號BH0+285.0斷面處，偏差值為24 mm；結(jié)構(gòu)縫前后最大相對豎直偏差發(fā)生于樁號BH0+345.0處，最大相對偏差值為8 mm；輸水暗渠左孔最大豎直偏差斷面發(fā)生于樁號BH0+125.0斷面處，豎直偏差值為27 mm，結(jié)構(gòu)縫前后最大相對豎直偏差發(fā)生于樁號BH0+125.0處，最大相對豎直偏差值為9 mm。

經(jīng)對輸水暗渠內(nèi)部進行現(xiàn)場觀察，輸水暗渠結(jié)構(gòu)縫前后底板平整度較差，主要是受施工階段底板混凝土表面修補及暗渠輸水沖刷影響(水流沖刷導致混凝土表面修補材料脫落)。因此，可判斷輸水暗渠實際沉降值應小于上述檢測結(jié)果。

根據(jù)現(xiàn)場檢測及分析，可以認定穿越北拒馬河中支段輸水暗渠豎直偏差主要是施工誤差、測量誤差造成的，且數(shù)值較小、沒有規(guī)律性，可以認為暗渠本身沉降位移不會影響工程的結(jié)構(gòu)安全。

5. 橫向傾斜計算

(1) 檢測方法

根據(jù)每節(jié)輸水暗渠不同斷面左右測點的沉降位移及水平距離計算結(jié)構(gòu)傾斜度，從而判斷輸水暗渠結(jié)構(gòu)傾斜情況。

(2) 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見表5。

表5 輸水暗渠結(jié)構(gòu)傾斜情況

(3) 結(jié)果與分析

從上述檢測結(jié)果可以看出，有13節(jié)輸水暗渠向上游傾斜，有9節(jié)輸水暗渠向下游傾斜。而根據(jù)工程險情的實際情況，“7·21”洪水只能使輸水暗渠向下游段斜。由此可見，以上結(jié)構(gòu)傾斜度的檢測結(jié)果與實際情況偏差較大，且沒有規(guī)律性，主要是受洞內(nèi)左右測點底板頂高程的施工誤差及測量誤差的影響，可以認為穿越北拒馬河中支段的輸水暗渠沒有發(fā)生傾斜。

四、結(jié) 論

本文從測繪專業(yè)角度分析了暗渠監(jiān)測的方法和過程。此外，本次檢測還應用了物探專業(yè)的地質(zhì)雷達、高密度地震映象及多道瞬態(tài)面波3種方法，進一步分析了暗渠地基的掏空或滲透變形情況，并對輸水暗渠內(nèi)部裂縫和滲水點進行了檢查分析。

經(jīng)檢測，“7·21”洪水后輸水暗渠沒有受到破壞，暗渠結(jié)構(gòu)縫完整，止水效果良好。零星滲水雖有但不是本次洪水造成的，不影響結(jié)構(gòu)安全。暗渠頂漿砌石護砌結(jié)構(gòu)完整，對暗渠防沖起到了重要的保護作用。暗渠頂漿砌石勾縫有脫落現(xiàn)象，經(jīng)重新勾縫后能發(fā)揮原設計功能。洪水沖刷沒有影響暗渠地基，根據(jù)物探成果分析，暗渠地基密實穩(wěn)定，沒有發(fā)生沖刷或滲透破壞。暗渠沒有發(fā)生沉降與位移。暗渠可以繼續(xù)承擔供水任務，發(fā)揮工程效益。

[1] 段偉，王敏.地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用[J].測繪通報，2015(9):91-94.

[2] 李長青.隧道三維信息化監(jiān)測技術(shù)與工程應用[J].測繪通報，2015(6):75-78.

[3] 張奇，付云升.南水北調(diào)中線(北京段)輸水暗涵工程檢修及缺陷處理關(guān)鍵技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2015(9):37-41.

[4] 史玉峰，張俊.基于地面三維激光掃描技術(shù)的隧道安全監(jiān)測[J]. 東南大學學報，2013(S2)：34-37.

[5] 王令文，程效軍.基于三維激光掃描技術(shù)的隧道檢測技術(shù)研究[J].工程勘察，2013(7)：53-57.

[6] 李霄凱，童正洪.高速鐵路隧道地質(zhì)雷達法檢測技術(shù)[J].鐵道標準設計，2012(2)：88-91.

[7] 高橋松，許國富.“5·12”汶川大地震后公路隧道震害檢測及分析[J].資源環(huán)境與工程，2008(S2)：108-112.

[8] 陳榮彬，林澤耿.測量機器人在地鐵隧道監(jiān)測中的研究與應用[J].測繪通報，2012(6)：65-67.

The Method of Culvert Detection after Flood Disaster and Its Application

GUO Shengli

2016-05-17

郭勝利(1971—)，男，高級工程師，主要從事水利工程測量方面的工作。E-mail：gslee@qq.com

郭勝利.暗渠災后檢測方法及其應用[J].測繪通報，2016(12)：86-89.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0408.

P228

B

0494-0911(2016)12-0086-04