周江

(武大珞珈工程结构检测咨询有限公司，湖北武汉 430223)

在工程建设中，地下基础具有隐蔽性和大型钢筋混凝土结构的不易检测的特性，钻孔电视因其良好的成像直观、图像清晰、方法简便的特点，对坝体渗漏以及大体积混凝土的浇筑状况可进行清楚有效地检测，已被应用到地质勘测、管桩检测、管道检测、涵闸渗漏检测、工程质量检测等方面。

1 钻孔电视的检测原理及特点

钻孔电视的基本原理是将摄像头和带有自动调节光圈的广角镜头装进防水承压舱里，然后放入需监测的孔内，将拍摄到的孔壁四周及下部的全景图像通过电缆传送到地面监视器显示，监测人员就可实时观看孔壁四周的图像，同时记录下整个检测过程中的图像，也可根据需要记录部分图像。钻孔电视仪器采用光学检测方法，通过摄像头采集图片数据，再将数据传输到计算机进行处理。单画面采用直接观察的方式;全柱面采用间接观察，通过反射镜反射全景图片，采集数据后传到计算机利用特殊算法将图像还原，并有其他辅助设备，提高检测精度，增强了还原的真实性。钻孔电视由摄像头、传输电缆、主机控制箱、绞车等组成，具有防水、耐高压、耐高温等优点，还具有操作简便、数据量大、实时图像监测等特点。在干孔和清水孔条件下，均能实时获得非常清晰的彩色图像，为各种孔内事故处理提供可靠的依据，有独特的直观性和真实性。当用于管桩检测时，可用于孔壁结构分析，能清晰直观地看到桩内的各种异常和缺陷，它克服了小应变反射波法管桩检测的不足，可定量分析接头质量及破碎、断裂、裂隙的长度、宽度及其倾向等，并能提供充分、真实、完整的检测资料。

2 钻孔电视的工作原理

钻孔电视的图像采集采用数码摄像头拍摄图片并录制视频。数码摄像机通过感光元件将光信号转变成电流，再将模拟电信号转变成数字信号，由专门的芯片进行处理和过滤后得到的信息还原出来就是我们看到的动态画面了。为了得到钻孔四周的情况，我们采用锥面反射的方式，原理如图1所示。通过发光二极管给孔内照明，再通过锥面镜将孔周围的情况全部集中到镜头上录下来，从而达到全柱面检测的目的。深度计数采用数字式脉冲编码器，当编码器转动一周，将会发出200个脉冲，通过计算固定在编码器轮子的周长，换算出每个脉冲所对应的深度。当探头下降时，通过电缆带动编码器轮子时，编码器向计算机发出脉冲信号，通过计算机处理，并还原成为深度数据。方向定位采用电子罗盘，通过检测地磁场来确定方位，精度极高，可精确到1°;电子罗盘如图2所示放置时，将可以测量地球磁场，将磁场数据传给计算机处理，从而得到探头正向所对应的方位。

图1 钻孔电视锥面反射工作原理简图

图2 钻孔电视电子罗盘确定方位工作原理简图

彩色钻孔电视具有低电压、高精度、密封好的特点，全景锥面反射系统(适合地质钻孔探测)，深度精度可达1 mm，方位数字化显示。三维变换虚拟岩芯图，能量化分析，确定孔壁构造特征。所有操作均在计算机上实现，探头可调焦，适合钻孔孔径51 mm～320 mm。管桩探测系统(适合管桩探测)，适合管桩口径：131 mm～1 000 mm。全景钻孔电视的工作效率为单画面钻孔电视工作效率的3倍～10倍。检测孔径越大，工作效率倍率越高，全景图像的精度不如单画面图像的精度;单画面窗口图像在纵向和横向上显示始终放大实际检测对象;尽管随着孔径的加大，全景探头观测效率提高，但是图像精度下降很大，因此全景探头只适合于观测小孔(孔径50 mm～150 mm)或大孔粗查。

在地质勘探中，因地质钻孔孔径较小，采用全景钻孔电视探测，既满足了精度要求，观测效率也大大提高。在管桩检测中，因管桩孔径较大，用全景钻孔电视配合单画面钻孔电视进行综合探测，先用全景钻孔电视进行粗查，再用单画面钻孔电视观测细节。

3 钻孔电视的工程检测实例

某水力发电厂水利枢纽大坝左岸非溢流坝段(大坝3号坝段)多处出现裂缝，为查明大坝裂缝状况，对左岸非溢流坝段(大坝3号坝段)进行裂缝检查。考虑到高温季节坝段内部仍存在开裂或裂缝发展的可能性，为获得裂缝高温季节检查资料，结合现场的实际情况，对f13号裂缝进行裂缝宽度、深度检查。2009年8月检测人员现场利用原有的超声对测法测试孔检测裂缝深度，检测时发现：坝体中部原有裂缝f13的超声对测法测试孔(见图3中的电视孔1号～6号)在注水时，水流从3号坝段处廊道内部的排水孔和3号～4号坝段下部的交界处流出，测试孔内水无法注满，现场无法进行超声对测法检测裂缝深度。

2009年9月，对左岸非溢流坝3号坝段顶部的原有的6个钻孔及新增加的2个钻孔(见图3中的电视孔1号～8号，其中电视孔7号和电视孔8号为本次检测新增钻孔)进行混凝土裂缝钻孔电视录像检查，3号坝段坝顶面钻孔电视录像孔位见图3。

图3 大坝左岸非溢流坝3号坝段裂缝钻孔电视孔位示意图

首先在大坝3号坝段坝顶表面，增加检测孔(孔7号，孔8号，钻孔深均为7.5 m)用手持式激光测距仪和钢卷尺等确定钻孔的位置，在钻孔过程中取芯，并保存芯样，同时在钻孔过程中做好记录，与钻孔电视图像进行比对;钻孔完毕后进行孔内电视录像检测，主要检查孔内壁面混凝土质量、是否存在水平层间缝等。

现场钻孔完毕后，将钻孔电视探头放入钻孔内进行拍摄，将孔内壁全景柱状图像进行平面展开，以孔深推进1 cm保存一幅孔壁展开图片。钻孔电视探测方向沿钻孔由上而下进行，钻孔电视检测中的深度零点从坝顶面标高104.00 m处开始起算，共检测了8个钻孔，检测钻孔总长度为65.4 m。钻孔1号～钻孔6号的上、下游孔的间距均为2 m。钻孔的具体位置见图3。钻孔7号，钻孔8号在钻孔和检测过程中未发现钻孔失水现象，其中孔7号，孔8号的钻芯结果与钻孔电视的检测结果比对相符。钻孔电视检测结果如表1所示，钻孔电视图像如图4～图7所示。

表1 3号坝段坝顶面钻孔电视裂缝检测结果

图5 钻孔3号裂缝示意图

图4 钻孔2号裂缝示意图

图6 钻孔7号取芯样

图7 钻孔7号裂缝示意图

4 结论与建议

本次混凝土裂缝钻孔电视检测的效果是成功的，令人满意的，通过本次试验可以得到以下结论：

1)钻孔电视的精度是满足工程检测要求的;2)钻孔电视检测的图像是直观的，相比于钻孔所取芯样更能准确定位、定量;3)工程检测需要检测人员有丰富的现场检测经验及性能可靠的检测仪器，在正确采集数据的前提下，依靠丰富的检测经验，便能得到清晰、直观的检测结果;同时，在实际检测中收集施工资料，就是收集不可缺少的判断依据，当发现信号出现异常时，这些施工资料可帮助我们对信号进行分析及处理，以做出准确判断，保证工程检测的质量。

［1］ 武汉岩海《钻孔电视使用手册》［Z］.