DB37∕T 4385—2021 南水北调东线穿黄河工程运行期水下检测规程(山东省).pdf
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1、 ICS 93.160 CCS P 59 37 山东省地方标准 DB 37/T 43852021 南水北调东线穿黄河工程运行期水下检测规程 Underwater testing rules for the east route of South-to-North water diversion project crossing the yellow river during operation period 2021 - 07 - 09 发布 2021 - 08 - 09 实施 山东省市场监督管理局 发 布 DB 37/T 43852021 I 目次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范
2、性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 检测平台及检测设备 . 1 一般规定 . 1 4.1 水上控制单元 . 2 4.2 脐带缆 . 2 4.3 检测平台技术要求 . 2 4.4 检测设备 . 2 4.5 5 检测内容项目及方法 . 4 检测内容及项目 . 4 5.1 检测方法 . 4 5.2 水下检测作业技术要求 . 4 5.3 6 检测与评估 . 5 水下检测作业程序 . 5 6.1 检测成果与分析 . 7 6.2 附录 A(资料性) 南水北调东线穿黄河工程 . 10 A.1 南水北调东线穿黄河工程概况 . 10 A.2 穿黄河隧洞基本情况 . 10 A.3 工程等别、建筑物级别
3、及设计标准 . 11 附录 B(规范性) 运行检查记录表 . 12 附录 C(资料性) 穿黄河隧洞监测仪器埋设记录 . 13 DB 37/T 43852021 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由山东省水利厅提出、归口并组织实施。 本文件起草单位:山东省水利科学研究院、南水北调东线山东干线有限责任公司、山东省海河淮河小清河流域水利管理服务中心、山东未来机器人有限公司。 本文件主要起草人:刘力真、顾红鹰、崔庆福、董延朋、顾霄鹭、曹方晶、张
4、山、李福超、陶泽文、李军、李明、陈魁、徐峰。 DB 37/T 43852021 1 南水北调东线穿黄河工程运行期水下检测规程 1 范围 本文件规定了利用机器人进行水下工程检测的机器人平台、设备技术要求、检测内容项目及方法、检测作业程序、检测成果与分析评价等。 本文件适用于指导南水北调东线穿黄河工程(见附录A)运行期间的水下检测工作。其他水工隧洞等类似工程管理运行期检测参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 SL 7
5、13 水工混凝土结构缺陷检测技术规程 SL 734 水利工程质量检测技术规程 SL 764 水工隧洞安全监测技术规范 SL 768 水闸安全监测技术规范 T/CDSA305.23 水下工程声呐渗漏检测技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 水下机器人 Remote Operated Vehicle 有缆遥控机器人 (也称 “缆控机器人” ) , 其主要特点是能够潜入水下环境, 代替人完成某些操作。 注: 在水利工程运用中,可搭载深度计、声呐系统、罗经等各种传感器及计算机视觉系统,某些机器人还可搭载切割机等操作手,完成水下作业任务。机器人主要由4部分组成:水上控制台、电源
6、、脐带缆及绞车、机器人本体。 3.2 检测单元 detection unit 根据水利工程的结构或设备特点及检测工作需要, 采取相应检测技术、 方法划分的可独立评价其质量的基本单位。 4 检测平台及检测设备 一般规定 4.1 检测平台和设备一般规定如下: 根据检测任务和水下检测要求选择相应型号的搭载平台和检测设备。 水下机器人搭载平台应具备水上控制、 电力及信号传输、 水下作业和可选择性配件搭载等功能。 DB 37/T 43852021 2 操纵控制平台是整个系统的计算、控制、分析和决策中枢,应满足监视、操控、提供动力、操 作控制等功能,并集成相应操控和检测设备软件,满足检测平台的输入和成果输
7、出功能。 搭载平台组成部分的具体操作可参照其相关说明书进行。 水上控制单元 4.2 水上控制单元应满足以下要求: 水上控制单元应包含控制台(可含有无线遥控手柄)和水下机器人供电单元等; 主控制器应具有在监视器上同步显示日期、时间、洞径、在隧洞内行进距离等信息的功能,并应可以进行数据处理; 控制台和外置连接盒应满足操作控制水下机器人及设备的条件,控制台应包含一台带有音频和视频 I/O 端数字视频记录器和配有 USB、VGA 和 LAN 端口的计算机系统; 主电源开关负责为除了水下机器人主体外的其他所有部件供电。水下机器人电源开关控制水下机器人的供电,由控制软件控制照明灯的开关; 控制手柄传达水下
8、机器人的运动姿态和工作水深等命令,水下机器人获取的光学和声学信息通过复合缆传输至显示屏实时监控并存储。在控制台上,水下机器人的位置信息、姿态信息、推进器的工作信息及相关声呐和摄像机视频信息等会实时显示; 控制台应能够进行信息存贮、详细观察等操作。 脐带缆 4.3 电力及数字信号传输应采用脐带缆,脐带缆应满足以下要求: 脐带缆应采用水下专用零浮力复合缆,内含光纤和电力传输用电缆; 脐带缆收放装置可采用人工或绞车,并有电滑环连接到供电及显控台,保证在收放缆的时候水下机器人可正常工作; 根据穿黄河工程布置,为保证完成检测任务,脐带缆长度不应小于 1 200 m; 脐带缆中供电线直径应满足各部分电力设
9、备用电要求; 脐带缆计数器的最小计量单位不应大于 0.1 m。 检测平台技术要求 4.4 穿黄河工程水下检测平台采用水下有缆机器人,机器人检测平台基本技术要求如下: 水下机器人平台应能够精确控制机器人的姿态,更方便于机器人水下精确控制,以获取准确的检测资料;可根据任务要求选择配置含有姿态控制的 3D 水下罗经、有角度姿态传感器、深度指示传感器、内部温度传感器、内部泄露指示传感器、高度辅助传感器等设备来辅助完成整个机器人的工作; 水下机器人应具有前进、后退、空档、变速、防侧翻等功能; 水下机器人留有加装其他检测设施的通道,可拓展不同检测方式; 水下机器人应能在水流速度不超过 1.5 m/s,最大
10、工作水深不小于 100 m 的环境下正常工作; 水下机器人外形尺寸应保证能满足在隧洞、检查井等工程的顺利投放与回收; 为方便操控和定位,机器人检测平台宜实现后端跟踪和姿态监控功能。 检测设备 4.5 4.5.1 照明设备 照明设备应满足以下要求: 水下机器人照明设备应能调整方向、角度、聚焦并实现强度调节; DB 37/T 43852021 3 照明设备应能够配合拍照、摄像功能使用。 4.5.2 光学设备 水下机器人使用水下高清摄像头应满足以下要求: 实时观测、录像、拍照; 镜头云台支持三轴姿态监控; 摄像镜头应具有平扫与旋转、仰俯与旋转、变焦功能,摄像镜头高度应可以自由调整; 内附高清录像储存
11、功能,文字说明和声呐图形叠加功能。 4.5.3 声学设备 穿黄隧洞检测声学设备可采用管道声呐或成像声呐,应满足下列要求: 可水平、垂直测量管道; 用于有水的条件下检查各类隧洞、管道等工程的缺陷、破损及淤泥状态等; 通过操作操作系统的画面,直观地描述隧洞的状态,并对适合水质浑浊能见度差的管道内部探查; 声呐探测最小量程不宜大于 0.25 m; 声呐水下工作深度不少于 100 m。 4.5.4 检测设备安装与维护 检测设备的安装与维护应满足以下要求: 检测设备安装应结构坚固、密封良好,并能在 0 +50 的水温条件下和潮湿的环境中正常工作; 检测设备应按规定进行检定或校准; 水下检测的设备除应进行
12、定期运行检查,并认真做好检查记录,记录格式应符合附录 B 的规定,运行检查记录由检验部门归档保存,档案资料整理完成后移交委托单位保存。 4.5.5 检测设备基本技术要求 检测设备的主要技术指标应符合表1的规定。 表1 检测设备主要技术指标 项目 技术指标 图像传感器 1/4 CCD,彩色 摄像系统光照度 3 000 lux 清晰度 700 线 灵敏度(最低感光度) 3 lux 视角 45 摄像头操控 前端摄像机可圆周旋转 360俯仰 200 脐带缆抗拉强度 500 kg 脐带缆测距精度 0.1 m 管道声呐探测最小量程 0.25 m 管道声呐最大工作水深 100 m DB 37/T 43852
13、021 4 5 检测内容项目及方法 检测内容及项目 5.1 5.1.1 检测对象 检测对象应包括南水北调东线穿黄河工程的所有建筑物的水下结构部分,即:出湖闸、南干渠、埋管进口检修闸、滩地埋管、穿黄河隧洞、出口闸及隧洞出口连接段、穿引黄渠埋涵、穿引黄渠埋涵出口闸及连接明渠等。 5.1.2 检测项目 根据穿黄河工程布置情况,检测项目宜包括以下内容: 渠道水下淤积、冲刷、岸坡情况检测; 闸前连接段水下淤积物厚度、水下异物探测等; 水下结构体表观质量、裂缝、连接缝止水、基础异常沉陷等; 水闸闸门门体结构和闸门锈蚀、止水等情况等; 倒虹吸淤积、各箱涵体止水和不均匀沉降等; 穿黄河隧洞淤积情况、洞壁表观质
14、量、裂缝、连接缝止水,有无异常沉陷、内部隐患排查等。 5.1.3 检测单元 检测单元应根据工程特点和运行工况按下列要求划分: 对于渠道水下护坡结构,可沿长度或轴线方向每 10 m 或按面积不超过 50 m2划分为 1 个检测单元; 对于水闸等结构体建筑物,按结构体功能分类,上游连接段、闸室段和下游连接段等均可独立划分为检测单元; 闸室段的闸墩、导墙、底板等检测单元不宜大于 100 m2; 隧洞工程按长度划分检测单元,不宜大于 100 m。 检测方法 5.2 根据工程布置及运行管理特点,水下工程检测方法应满足以下要求: 混凝土结构表观质量,包括裂缝、止水、缺陷、变形、完整性、搭接和固定方式、涵管
15、的连接部位的止水、连接装置及连接;闸门面板裂缝、砂眼、变形等应采用摄录方法检测:水下摄录法应执行 SL 713 的规定; 建筑物连接缝情况、基础异常沉陷、结构体断裂、水下淤积情况、有无垃圾等异物等应采用摄像或声呐进行检测; 侧壁漏水或渗漏宜采用渗漏声呐进行检测;渗漏声呐检测应执行 T/CDSA305.23 的规定; 其他检测:可根据具体要求进行相关检测。 水下检测作业技术要求 5.3 水下检测作业技术要求主要包括以下方面: 水下机器人行进方向宜与水流方向一致, 并应与隧洞中轴线一致, 偏离度不应大于洞径的 10 %;当无法满足顺水流行进时,宜在静水中进行检测; 为保证声呐数据采集的连续性,水下
16、机器人行进速度不宜大于 0.1 m/s; 声呐检测前应从被检隧洞中取水样通过实测声波速度对系统进行校准; DB 37/T 43852021 5 将载有摄像镜头或声呐的水下机器人安放在检测起始位置后,在开始检测前,应将计数器归零。当检测起点与洞段起点位置不一致时,应做补偿设置。为消除扫描盲区,在洞段起始和终止检查处应进行 2 m3 m 的重复检测; 检测过程并应调整电缆,使其始终处于自然绷紧状态。每一洞段检测完成后,应根据电缆上的标记长度对计数器显示数值进行修正; 机器人行进过程中,图像应保持正向水平,中途不应改变摄像头的拍摄角度和焦距。当使用变焦功能时,设备应保持在静止状态。当需要继续行进时,
17、应先将镜头的焦距恢复到最短焦距位置; 侧向检测或扫描时,机器人宜停止行进,变动拍摄角度和焦距以获得最佳图像。隧洞检测过程中,录像资料不应产生画面暂停、间断记录、画面剪接的现象; 在检测过程中发现缺陷时,应将机器人在合适的位置至少停止 10 s 或一个声呐扫描周期,确保所拍摄的图像清晰完整; 对各种缺陷、特殊结构和检测状况应作详细判读和量测,并填写现场记录表。对缺陷位置描述宜采用两个参数,即纵向位置与横断位置。纵向位置一般用里程或桩号,横断位置宜采用时钟表示法注,即用时钟的指针位置直观描述缺陷出现在隧洞内的环向位置。 注:时钟表示法指采用时钟的指针位置描述缺陷出现在管道内环向位置的表示方法。 6
18、 检测与评估 水下检测作业程序 6.1 6.1.1 一般性规定 水下检测作业应满足以下要求: a) 检测单位应根据业主委托,在详细了解并分析穿黄河工程的基本资料、设计资料、工程运行与调查、地质勘测资料,监测数据、仪器及工程运行状态等基础上,结合穿黄河工程的管理和运行特点及现场条件,编制该项目的水下检测方案。检测单位制定出检测方案后,应提交委托单位备案; b) 水下检测实施前应进行水下检测方案的技术交底,以保证操作人员对检测目的、方法、时间、项目及内容等有详细的了解,并进行沟通协调。检测期间,各方应配合检测单位实施水下检测,同时检测单位应合理安排检测时间,尽量减小对工程输水运行的影响; c) 建
19、立检测台账。历次检测报告应整理归档,供后续检测参考; d) 检测前应对设备进行密封检查、电力线路等安全隐患排查,确保检测过程操作人员安全; e) 在遇有以下情况时,应进行水下检测: 1) 隧洞预埋监测仪器(见附录 C)显示水下建筑物运行状态异常时, 如位移异常或应力异常等; 2) 进出口流量差监测出现异常时; 3) 运行时间超过例行水下检测周期时。 在工程运行管理中,对工程进行监测应执行SL 764和SL 768的规定,记录预埋的各种监测仪器位移计、渗压计等监测数据,对进出口流量进行定期监测,记录监测数据,进行数据分析并绘制相应曲线。 f) 穿黄隧洞等建筑物的水下检测应定期进行,周期为每 5
20、年至少 1 次。 6.1.2 基本检测程序 水下检测作业基本程序应包括: a) 接受任务委托,签订合同; DB 37/T 43852021 6 b) 资料搜集、现场踏勘并编制检测方案; c) 检测前准备; d) 现场检测作业; e) 资料整理,缺陷判读及工程评估; f) 编写检测报告。 6.1.3 资料搜集 检测前应搜集下列资料: 水下工程的图纸等技术资料; 水下作业区域内的工程地质和水文地质资料; 工程监测资料、运行中出现的主要问题等; 水下工程检测的历史资料; 评估所需的其他资料。 6.1.4 现场踏勘 现场踏勘应包括下列内容: 察看水下作业区域及入水区域的地物、地貌、交通状况等周边环境条
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