郭勝利

(北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100048)

暗渠災(zāi)后檢測(cè)方法及其應(yīng)用

郭勝利

(北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100048)

傳統(tǒng)的暗渠檢測(cè)是在暗渠內(nèi)埋設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，利用全站儀、斷面儀等進(jìn)行檢測(cè)，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且監(jiān)控點(diǎn)很容易被破壞，直接影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量機(jī)器人更多地應(yīng)用于高精度的形變工程檢測(cè)中。本文以北拒馬河暗渠災(zāi)后檢測(cè)為例，重點(diǎn)介紹了運(yùn)用測(cè)量機(jī)器人對(duì)災(zāi)后暗渠的水平位移、沉降及傾斜情況的檢測(cè)及分析過程,為同類項(xiàng)目的開展提供了借鑒。

測(cè)量機(jī)器人；暗渠；斷面;檢測(cè)

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(hào)BH0+140—BH0+372段穿越中支河道，在樁號(hào)BH1+135—BH1+400段穿越北支河道。

“7·21”洪峰到達(dá)北拒馬河中支輸水暗渠斷面時(shí)，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(yán)重，導(dǎo)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(xiǎn)情。

為評(píng)價(jià)工程安全狀態(tài)，在研究進(jìn)一步對(duì)工程進(jìn)行防護(hù)加固前，需對(duì)北拒馬河中支段輸水暗渠進(jìn)行全面系統(tǒng)檢測(cè)。本文重點(diǎn)介紹測(cè)繪專業(yè)對(duì)暗渠的相關(guān)檢測(cè)。

經(jīng)排水目視檢測(cè)，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(diǎn)，部分結(jié)構(gòu)縫材料破損。因此，本次暗渠檢測(cè)的重點(diǎn)在暗渠的形變上。由于暗渠的檢測(cè)要求測(cè)量精度高，暗渠內(nèi)傳統(tǒng)的GPS高精度定位無法實(shí)施，因此，采用高精度測(cè)量機(jī)器人和電子水準(zhǔn)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(jìn)行比較，以分析暗渠的穩(wěn)定與安全。

二、檢測(cè)內(nèi)容

本次檢測(cè)針對(duì)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(cè)工作，為能否繼續(xù)輸水提出意見。

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

三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

1. 工作方法

根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際條件，利用工程前期保留的C級(jí)GPS點(diǎn)作為起算控制點(diǎn)，在暗渠口外側(cè)穩(wěn)定、牢固、距離暗渠口較近的地方布設(shè)了一對(duì)靜態(tài)D級(jí)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作為后續(xù)導(dǎo)線的起算點(diǎn)。利用Leica TS30 0.5 s測(cè)量機(jī)器人，從暗渠口向暗渠內(nèi)布設(shè)一條一級(jí)支導(dǎo)線，將暗渠外的坐標(biāo)引入暗渠內(nèi)部進(jìn)行觀測(cè)。暗渠內(nèi)部的檢測(cè)斷面設(shè)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(cè)；利用測(cè)量機(jī)器人的無棱鏡測(cè)距功能，測(cè)量出暗渠內(nèi)側(cè)下游邊墻中部位置的坐標(biāo)，與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較分析。

高程控制利用DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀引測(cè)三等水準(zhǔn)至暗渠入口，觀測(cè)順序?yàn)楹笄扒昂?；再利用四等水?zhǔn)引測(cè)暗渠各段檢測(cè)斷面位置處底板中部頂高程，與設(shè)計(jì)高程進(jìn)行比較。

2. 首級(jí)控制

起算控制點(diǎn)為C級(jí)GPS點(diǎn)：CJM3和CJM4。外業(yè)觀測(cè)使用的主要設(shè)備為4臺(tái)Trimble R8MODEL3 GPS接收機(jī)。

外業(yè)觀測(cè)技術(shù)指標(biāo)為：

1) 觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度≥60 min；

2) 儀器對(duì)中誤差≤3 mm，氣泡居中；

3) 衛(wèi)星截止高度角≥15°；

4) 有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)≥4；

5) 觀測(cè)時(shí)段數(shù)≥2；

6) 靜態(tài)采樣間隔5～15 s；

7) 點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP值≤6。

3. 水平位移檢測(cè)

(1) 檢測(cè)方法

通過測(cè)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(biāo)，確定輸水暗渠右側(cè)邊線位置，并與設(shè)計(jì)邊線坐標(biāo)進(jìn)行比較。

(2) 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)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(biāo)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(cè)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(shè)計(jì)要求允許的10 mm范圍內(nèi)，僅樁號(hào)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(rèn)為暗渠偏移是由施工誤差和測(cè)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(cè)

(1) 檢測(cè)方法

利用Leica DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀，測(cè)量BH0+078.2—BH0+390.0段輸水暗渠每個(gè)檢測(cè)斷面處底板頂高程，并與竣工圖結(jié)構(gòu)高程進(jìn)行比較。

1) 右孔：以結(jié)構(gòu)縫為界，對(duì)暗渠逐節(jié)進(jìn)行測(cè)量。每節(jié)測(cè)2個(gè)斷面(兩端各1個(gè))，每個(gè)斷面測(cè)3個(gè)點(diǎn)(底板腋角處各1個(gè)、洞中1個(gè))。

2) 左孔：以結(jié)構(gòu)縫為界，每3節(jié)對(duì)暗渠進(jìn)行一次測(cè)量。

(2) 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)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(cè)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(hào)BH0+285.0斷面處，偏差值為24 mm；結(jié)構(gòu)縫前后最大相對(duì)豎直偏差發(fā)生于樁號(hào)BH0+345.0處，最大相對(duì)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(hào)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(duì)豎直偏差發(fā)生于樁號(hào)BH0+125.0處，最大相對(duì)豎直偏差值為9 mm。

經(jīng)對(duì)輸水暗渠內(nèi)部進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)及暗渠輸水沖刷影響(水流沖刷導(dǎo)致混凝土表面修補(bǔ)材料脫落)。因此，可判斷輸水暗渠實(shí)際沉降值應(yīng)小于上述檢測(cè)結(jié)果。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及分析，可以認(rèn)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(cè)量誤差造成的，且數(shù)值較小、沒有規(guī)律性，可以認(rèn)為暗渠本身沉降位移不會(huì)影響工程的結(jié)構(gòu)安全。

5. 橫向傾斜計(jì)算

(1) 檢測(cè)方法

根據(jù)每節(jié)輸水暗渠不同斷面左右測(cè)點(diǎn)的沉降位移及水平距離計(jì)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(cè)結(jié)果

檢測(cè)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(cè)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(xiǎn)情的實(shí)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(cè)結(jié)果與實(shí)際情況偏差較大，且沒有規(guī)律性，主要是受洞內(nèi)左右測(cè)點(diǎn)底板頂高程的施工誤差及測(cè)量誤差的影響，可以認(rèn)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(cè)繪專業(yè)角度分析了暗渠監(jiān)測(cè)的方法和過程。此外，本次檢測(cè)還應(yīng)用了物探專業(yè)的地質(zhì)雷達(dá)、高密度地震映象及多道瞬態(tài)面波3種方法，進(jìn)一步分析了暗渠地基的掏空或滲透變形情況，并對(duì)輸水暗渠內(nèi)部裂縫和滲水點(diǎn)進(jìn)行了檢查分析。

經(jīng)檢測(cè)，“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(hù)砌結(jié)構(gòu)完整，對(duì)暗渠防沖起到了重要的保護(hù)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(shè)計(jì)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(shí)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(dān)供水任務(wù)，發(fā)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(jí)工程師，主要從事水利工程測(cè)量方面的工作。E-mail：gslee@qq.com

郭勝利.暗渠災(zāi)后檢測(cè)方法及其應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2016(12)：86-89.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0408.

P228

B

0494-0911(2016)12-0086-04