暗渠災后檢測方法及其應用

郭勝利

(北京市水利規劃設計研究院，北京 100048)

暗渠災后檢測方法及其應用

郭勝利

(北京市水利規劃設計研究院，北京 100048)

傳統的暗渠檢測是在暗渠內埋設監控點，利用全站儀、斷面儀等進行檢測，不但費時費力，而且監控點很容易被破壞，直接影響檢測數據的準確性。隨著測繪技術的發展，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，受暗渠下游側河道內砂石坑影響，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構外露，面臨失穩的重大險情。

為評價工程安全狀態，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檢測。本文重點介紹測繪專業對暗渠的相關檢測。

經排水目視檢測，暗渠內部結構完好，暗渠箱體沒有明顯裂縫，存在零星滲水點，部分結構縫材料破損。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，暗渠內傳統的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據，與初始數據進行比較，以分析暗渠的穩定與安全。

二、檢測內容

本次檢測針對洪水過后輸水暗渠的整體穩定、結構安全等開展相關檢測工作，為能否繼續輸水提出意見。

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。檢測內容為：輸水暗渠水平位移、沉降及傾斜情況。

三、現場檢測

1. 工作方法

根據場地實際條件，利用工程前期保留的C級GPS點作為起算控制點，在暗渠口外側穩定、牢固、距離暗渠口較近的地方布設了一對靜態D級GPS監測點，作為后續導線的起算點。利用Leica TS30 0.5 s測量機器人，從暗渠口向暗渠內布設一條一級支導線，將暗渠外的坐標引入暗渠內部進行觀測。暗渠內部的檢測斷面設置在每段結構縫的兩側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，測量出暗渠內側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。外業觀測使用的主要設備為4臺Trimble R8MODEL3 GPS接收機。

外業觀測技術指標為：

1) 觀測時段長度≥60 min；

2) 儀器對中誤差≤3 mm，氣泡居中；

3) 衛星截止高度角≥15°；

4) 有效觀測衛星總數≥4；

5) 觀測時段數≥2；

6) 靜態采樣間隔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段輸水暗渠右孔內側邊墻中部的位置坐標，確定輸水暗渠右側邊線位置，并與設計邊線坐標進行比較。

(2) 檢測結果

檢測結果見表1。

表1 輸水暗渠右孔水平偏差 m

(3) 結果與分析

根據北拒馬河暗渠工程招標文件要求，混凝土結構表面的允許偏差見表2。

表2 混凝土結構表面的允許偏差

從檢測結果可以看出，輸水暗渠右孔內側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，僅樁號BH0+200.0處偏差較大，為18 mm。

因暗渠整體結構輪廓偏差不大，且方向不一致，經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，并與竣工圖結構高程進行比較。

1) 右孔：以結構縫為界，對暗渠逐節進行測量。每節測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：以結構縫為界，每3節對暗渠進行一次測量。

(2) 檢測結果

檢測結果見表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) 結果與分析

從上述檢測結果可以看出，輸水暗渠右孔最大豎直偏差斷面發生于樁號BH0+285.0斷面處，偏差值為24 mm；結構縫前后最大相對豎直偏差發生于樁號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生于樁號BH0+125.0斷面處，豎直偏差值為27 mm，結構縫前后最大相對豎直偏差發生于樁號BH0+125.0處，最大相對豎直偏差值為9 mm。

經對輸水暗渠內部進行現場觀察，輸水暗渠結構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果。

根據現場檢測及分析，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，且數值較小、沒有規律性，可以認為暗渠本身沉降位移不會影響工程的結構安全。

5. 橫向傾斜計算

(1) 檢測方法

根據每節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構傾斜度，從而判斷輸水暗渠結構傾斜情況。

(2) 檢測結果

檢測結果見表5。

表5 輸水暗渠結構傾斜情況

(3) 結果與分析

從上述檢測結果可以看出，有13節輸水暗渠向上游傾斜，有9節輸水暗渠向下游傾斜。而根據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，以上結構傾斜度的檢測結果與實際情況偏差較大，且沒有規律性，主要是受洞內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生傾斜。

四、結 論

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

經檢測，“7·21”洪水后輸水暗渠沒有受到破壞，暗渠結構縫完整，止水效果良好。零星滲水雖有但不是本次洪水造成的，不影響結構安全。暗渠頂漿砌石護砌結構完整，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象，經重新勾縫后能發揮原設計功能。洪水沖刷沒有影響暗渠地基，根據物探成果分析，暗渠地基密實穩定，沒有發生沖刷或滲透破壞。暗渠沒有發生沉降與位移。暗渠可以繼續承擔供水任務，發揮工程效益。

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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

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0494-0911(2016)12-0086-04