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摘要：城市地下排水箱涵是城市中的重要基础设施，随着城市地下隐蔽排水箱涵使用年限的提高，有效的维护手段缺失，箱涵主体结构强度弱化或破裂，渗漏、淤积问题突出，近年来由城市箱涵结构破损等原因引起的地面塌陷、污水泄漏等事故屡有发生，直接威胁到了居民安全出行及环境威胁。通过对传统及新型探测、检测和修复方法技术的探讨，梳理出适合于我国大多数城市地下箱涵的成套排查检测技术方案，为类似地下工程提供建议和思考。
关键词：隐蔽箱涵;定位;地面探测;内部检测;多维耦合检测技术
1引言
我国城市化建设高峰期始于上世纪七八十年代，排水箱涵结构以砖砌拱涵、预制砼圆拱，预制砼盖板涵、现浇砼盖板涵、浆砌片石侧墙、现浇钢筋混凝土箱涵等形式为主。在众多城市，尤其是城市的老城区，先期建造的排水箱涵已完全覆盖于市政道路或城市建筑之下，因建造时间久远，缺少有效的维护，大多达到或接近使用年限，普遍腐蚀严重，主体结构强度弱化或破裂，渗漏、淤积问题突出。城市地下排水箱涵是城市中的重要基础设施，近年来由城市箱涵结构破损等原因引起的地面塌陷、污水泄漏等事故屡有发生，成为了城市公共风险和环境风险最突出焦点。为保证居民的出行安全和排水系统的有效运营，结合复杂城市施工状况，亟需探寻一套经济、快速及有效的新技术，实现对现有排水箱涵结构进行普查和修复加固。
2箱涵的传统排查技术
为准确的修复现有城市排水箱涵结构损伤、消除城市排水箱涵相关的安全风险，首要任务即摸清各个城市排水箱涵的结构损伤位置、类型和程度，精确查明排水箱涵内部缺陷情况、结构现状、结构腐蚀破损情况及箱涵负荷情况，对城市排水箱涵进行损伤进行准确分析与安全评估，进而才能针对性的选择最合适施工技术和制定最可靠的修复方案，有效开展城市水环境治理工作。
目前国内外针对地下排水管网的检测，主要包含人工观测、管道潜望镜检测（QV）、管道机器人检测（CCTV）以及管道声呐检测等，这些技术同样应用于排水箱涵的普查。
人工观测排查多用于地面巡视、大尺寸管涵井下观测，其具有排查方法简单，排查速度快的特征，其主要用于定性检测，难以做到定量计算。对于管涵尺寸较小或缺少检查井的箱涵，井下排查的难度很大，复杂的管涵情况、有毒有害气体等对于排查人员存在较大的安全风险，通常不建议采用人工排查。
管道潜望镜检测（QV）主要用于对管涵进行初步检测时，其设备轻便、操作简单，是了解管涵大体情况的最佳手段。该方法在管涵高水位状态下无法使用，同时其观测距离有一定局限，无法满足内部缺陷的精确检测。
管道机器人检测（CCTV）主要通过内部爬行了解管道的具体情况，其可以清晰记录管涵缺陷位置、缺陷状况，为缺陷判定提供直接依据。CCTV检测要求管道内积水较少，且不能有影响机器人通行的淤泥和大型障碍物存在，通常检测前需要对管道进行排水、清淤，对管道的正常使用有一定影响。
管道声呐检测主要用于解决管道内部水位较高或满水状态下，管涵内部的淤积情况，管道变形等缺陷，其信号传播依靠的介质为管道内部的液体，其主要探测目标为水下部分，无法有效对于水面以上空间进行检测。
现有的地下管涵检测所采用的检测手段多以单独的声波与图像分析为主，对于复杂的排水设施，缺乏系统的多手段联合检测方法以提高排查检测的效率和精度。
3隐蔽箱涵的新型检测技术
随着地下隐蔽排水箱涵相关排查检测任务的频繁增加，特别是长区间的复杂暗渠及埋深较大的无开口暗涵，传统排查技术已经无法满足设计和施工的要求，越来越多的物探、测量新技术被引进到地下管涵的检测工作中，例如运用综合物探手段探测箱涵的空间位置，利用声呐技术及三维激光扫描完成管涵内部的缺陷检测等。
探地雷达：利用雷达发射天线将脉冲信号耦合发射到地下空间，信号在传播路径上遇到非均匀体（面）时，产生反射信号。地面接收天线接收的地下回波，经过整形和放大等处理后，信号依照幅度大小被编码，成为伪彩色电平灰色电平图或波形堆积图，从而达到判断地下目标的深度、大小和方位的目的。
电磁法：利用电磁感应现象，根据地下介质的导电性、导磁性等物理性质差异，通过观测和研究人工或天然的交变电磁场的分布来分析地下介质的分布规律，从而达到寻找地下异常的目的。
超声波定位：利用超声波的空间传播特性，将超声波发生器置于被定位的目标上面，向周围按照一定的时间间隔发送超声波脉冲，理论上在空间3个固定位置上分别接收超声波发射装置发出来的脉冲信号，就可以反演出被定位目标的位置，当目标移动时候，可以通过不间断测量，绘制出目标的运动轨迹。
三维激光扫描：三维激光扫描技术又叫实景复制技术，它利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速测得物体的轮廓集合数据，从而快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
针对地下隐蔽排水箱涵，特别是长区间的复杂暗渠及埋深较大的无开口暗涵，通过雷达、电磁法等物探探测技术，将其引用到地下隐蔽箱涵的定位探测中，同时通过对城市地下暗涵三维激光测量（包含地方绝对坐标系下的暗涵本体的空间范围分布，边界，暗涵的长度、宽度和高度），对暗涵内平均淤积厚度以及水深情况进行测量统计，对暗涵内暗接支管的平面坐标、管径、管底标高进行准确测量。
4分析与讨论
现有的地下管涵检测所采用的检测手段多以单独的声波与图像分析为主，对于复杂的排水设施，缺乏系统的检测方法以提高排查检测的效率和精度，建立排水箱涵结构损伤多维耦合检测技术至关重要。
一方面，针对管涵实际情况，根据传统检测方法的特点，选取与之相适应的检测方法进行组合检测，以减少外界条件对检测方法的制约，从而达到提高检测效率的目的（例如在高水位情況下，利用漂浮机器人搭载声呐探测设备，同时完成水上及水下部分检测，从空间上获得完整检测数据）;另一方面，引进新技术、新方法用于检测评估工作中，从精度和维度上提升检测结果的质量（例如引进雷达等探测手段精确定位隐蔽暗涵的空间位置，引进激光扫描测量技术实现管涵的真实三维形态），是未来地下管网检测发展的两大趋势。
另外，箱涵的检测和评估的体系还十分缺乏，现阶段主要借鉴管道检测与评估技术规程，对于箱涵排水箱涵的结构变形、结构强度、承载能力的安全性评估尚无规范可依。开展城市排水箱涵多维本底调查技术与检测技术研究，建立城市排水箱涵物探与检测标准化流程、缺陷判定及检测评估方法体系也应尽快纳入议程。
参考文献
[1]智国铮，戴勇华，马燕.净水技术，2021，40（5）.
[2]柯敦达.城市污水收集系统排水管网检测排查方案研究.清洗世界，2021，37（4）.
[3]方门福，潘文俊，韩葵.排水管网健康状况检测及评估技术方法.城市勘测，2018，（S1）.
[3]朱民强，王如春.排水管网维护中的高新技术应用.建筑科学与工程，2007，（05）.
作者：王鹏（1985-），男，工程师，主要从事工程地球物理探测及检测工作
关键词：隐蔽箱涵;定位;地面探测;内部检测;多维耦合检测技术
1引言
我国城市化建设高峰期始于上世纪七八十年代，排水箱涵结构以砖砌拱涵、预制砼圆拱，预制砼盖板涵、现浇砼盖板涵、浆砌片石侧墙、现浇钢筋混凝土箱涵等形式为主。在众多城市，尤其是城市的老城区，先期建造的排水箱涵已完全覆盖于市政道路或城市建筑之下，因建造时间久远，缺少有效的维护，大多达到或接近使用年限，普遍腐蚀严重，主体结构强度弱化或破裂，渗漏、淤积问题突出。城市地下排水箱涵是城市中的重要基础设施，近年来由城市箱涵结构破损等原因引起的地面塌陷、污水泄漏等事故屡有发生，成为了城市公共风险和环境风险最突出焦点。为保证居民的出行安全和排水系统的有效运营，结合复杂城市施工状况，亟需探寻一套经济、快速及有效的新技术，实现对现有排水箱涵结构进行普查和修复加固。
2箱涵的传统排查技术
为准确的修复现有城市排水箱涵结构损伤、消除城市排水箱涵相关的安全风险，首要任务即摸清各个城市排水箱涵的结构损伤位置、类型和程度，精确查明排水箱涵内部缺陷情况、结构现状、结构腐蚀破损情况及箱涵负荷情况，对城市排水箱涵进行损伤进行准确分析与安全评估，进而才能针对性的选择最合适施工技术和制定最可靠的修复方案，有效开展城市水环境治理工作。
目前国内外针对地下排水管网的检测，主要包含人工观测、管道潜望镜检测（QV）、管道机器人检测（CCTV）以及管道声呐检测等，这些技术同样应用于排水箱涵的普查。
人工观测排查多用于地面巡视、大尺寸管涵井下观测，其具有排查方法简单，排查速度快的特征，其主要用于定性检测，难以做到定量计算。对于管涵尺寸较小或缺少检查井的箱涵，井下排查的难度很大，复杂的管涵情况、有毒有害气体等对于排查人员存在较大的安全风险，通常不建议采用人工排查。
管道潜望镜检测（QV）主要用于对管涵进行初步检测时，其设备轻便、操作简单，是了解管涵大体情况的最佳手段。该方法在管涵高水位状态下无法使用，同时其观测距离有一定局限，无法满足内部缺陷的精确检测。
管道机器人检测（CCTV）主要通过内部爬行了解管道的具体情况，其可以清晰记录管涵缺陷位置、缺陷状况，为缺陷判定提供直接依据。CCTV检测要求管道内积水较少，且不能有影响机器人通行的淤泥和大型障碍物存在，通常检测前需要对管道进行排水、清淤，对管道的正常使用有一定影响。
管道声呐检测主要用于解决管道内部水位较高或满水状态下，管涵内部的淤积情况，管道变形等缺陷，其信号传播依靠的介质为管道内部的液体，其主要探测目标为水下部分，无法有效对于水面以上空间进行检测。
现有的地下管涵检测所采用的检测手段多以单独的声波与图像分析为主，对于复杂的排水设施，缺乏系统的多手段联合检测方法以提高排查检测的效率和精度。
3隐蔽箱涵的新型检测技术
随着地下隐蔽排水箱涵相关排查检测任务的频繁增加，特别是长区间的复杂暗渠及埋深较大的无开口暗涵，传统排查技术已经无法满足设计和施工的要求，越来越多的物探、测量新技术被引进到地下管涵的检测工作中，例如运用综合物探手段探测箱涵的空间位置，利用声呐技术及三维激光扫描完成管涵内部的缺陷检测等。
探地雷达：利用雷达发射天线将脉冲信号耦合发射到地下空间，信号在传播路径上遇到非均匀体（面）时，产生反射信号。地面接收天线接收的地下回波，经过整形和放大等处理后，信号依照幅度大小被编码，成为伪彩色电平灰色电平图或波形堆积图，从而达到判断地下目标的深度、大小和方位的目的。
电磁法：利用电磁感应现象，根据地下介质的导电性、导磁性等物理性质差异，通过观测和研究人工或天然的交变电磁场的分布来分析地下介质的分布规律，从而达到寻找地下异常的目的。
超声波定位：利用超声波的空间传播特性，将超声波发生器置于被定位的目标上面，向周围按照一定的时间间隔发送超声波脉冲，理论上在空间3个固定位置上分别接收超声波发射装置发出来的脉冲信号，就可以反演出被定位目标的位置，当目标移动时候，可以通过不间断测量，绘制出目标的运动轨迹。
三维激光扫描：三维激光扫描技术又叫实景复制技术，它利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速测得物体的轮廓集合数据，从而快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
针对地下隐蔽排水箱涵，特别是长区间的复杂暗渠及埋深较大的无开口暗涵，通过雷达、电磁法等物探探测技术，将其引用到地下隐蔽箱涵的定位探测中，同时通过对城市地下暗涵三维激光测量（包含地方绝对坐标系下的暗涵本体的空间范围分布，边界，暗涵的长度、宽度和高度），对暗涵内平均淤积厚度以及水深情况进行测量统计，对暗涵内暗接支管的平面坐标、管径、管底标高进行准确测量。
4分析与讨论
现有的地下管涵检测所采用的检测手段多以单独的声波与图像分析为主，对于复杂的排水设施，缺乏系统的检测方法以提高排查检测的效率和精度，建立排水箱涵结构损伤多维耦合检测技术至关重要。
一方面，针对管涵实际情况，根据传统检测方法的特点，选取与之相适应的检测方法进行组合检测，以减少外界条件对检测方法的制约，从而达到提高检测效率的目的（例如在高水位情況下，利用漂浮机器人搭载声呐探测设备，同时完成水上及水下部分检测，从空间上获得完整检测数据）;另一方面，引进新技术、新方法用于检测评估工作中，从精度和维度上提升检测结果的质量（例如引进雷达等探测手段精确定位隐蔽暗涵的空间位置，引进激光扫描测量技术实现管涵的真实三维形态），是未来地下管网检测发展的两大趋势。
另外，箱涵的检测和评估的体系还十分缺乏，现阶段主要借鉴管道检测与评估技术规程，对于箱涵排水箱涵的结构变形、结构强度、承载能力的安全性评估尚无规范可依。开展城市排水箱涵多维本底调查技术与检测技术研究，建立城市排水箱涵物探与检测标准化流程、缺陷判定及检测评估方法体系也应尽快纳入议程。
参考文献
[1]智国铮，戴勇华，马燕.净水技术，2021，40（5）.
[2]柯敦达.城市污水收集系统排水管网检测排查方案研究.清洗世界，2021，37（4）.
[3]方门福，潘文俊，韩葵.排水管网健康状况检测及评估技术方法.城市勘测，2018，（S1）.
[3]朱民强，王如春.排水管网维护中的高新技术应用.建筑科学与工程，2007，（05）.
作者：王鹏（1985-），男，工程师，主要从事工程地球物理探测及检测工作