2007 年，北京市有關部門專門編制了《北京市南水北調配套工程總體規(guī)劃》，提出了“兩大動脈、六大水廠、兩個樞紐、一條環(huán)路和三大應急水源地”的供水格局。東干渠工程是北京市南水北調配套工程“一條環(huán)路”中線路最長，投資最大的項目。其輸水隧洞工程沿五環(huán)路，北起北五環(huán)上清橋，南至亦莊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，全長 44.7 公里，最大過水流量為 26 立方米每秒，直接或間接供水的水廠規(guī)模約占北京市南水北調工程供水水廠總規(guī)模的 50%。
東干渠工程的實施對實現(xiàn)北京市多水源聯(lián)合調度，保證北京市中心城和新城主要水廠具備雙水源條件，保障首都的供水安全及可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。
北京南水北調配套工程總體規(guī)劃圖
東干渠輸水隧洞十廠分水口至通州分水口段現(xiàn)有3處地表滲水點，博雅工道根據(jù)南水北調環(huán)線管理處要求，在輸水隧洞排空前針對部分地表滲水點段開展機器人檢測工作，重點檢測了隧洞伸縮縫及滲漏點。此次檢測的目的主要為人工進洞檢測相互印證，積累不停水隧洞滲漏檢測的技術經(jīng)驗，驗證新技術的可行性。
南水北調配套工程亦莊調節(jié)池
地下管網(wǎng)的常見的檢測難點是管道過于狹窄，而東干渠作為輸水隧洞檢測難點問題不在空間小，而是空間太大。行業(yè)規(guī)定超過800mm孔徑的管道可以下人檢測，東干渠管內孔徑達到了4.6m(4600mm)。這種孔徑大且路徑長的輸水隧洞，要實現(xiàn)大規(guī)模全面檢測，常規(guī)的人工檢測方法需要在排空隧洞后進行多人多輪次的作業(yè)。除此之外，根據(jù)數(shù)據(jù)整理分析的結果，還要針對關鍵位置進行二次的專項檢測。
傳統(tǒng)檢測方式為達到標準，檢測的時間相對較長且較難預估。排空檢測在一定程度上會影響輸水隧洞的日常使用，因此如何在有限的時間內對大口徑輸水隧洞管道實現(xiàn)全覆蓋檢測，是檢測任務的一大難點，也是這類輸水隧洞檢測的關鍵所在。
北京南水北調配套工程總體規(guī)劃圖
創(chuàng)新性檢測技術
水下機器人技術在大口徑地下輸水隧洞檢測中的集成應用與示范
2022 年 9 月-10 月，我單位在南水北調東干渠亦莊分水口不同管段進行了多次檢測。創(chuàng)新性地使用最新的水下機器人技術，在管道不排空的情況下實施帶水檢測。
此次檢測內容包括水下機器人光學檢測、聲學檢測、激光測量及滲漏試驗。檢測人員根據(jù)地表滲水點的位置，在臨近的排氣閥井布放 R1-20Pro 水下機器人。在排氣閥井上下游各 300 米范圍管段，使用水下高清攝像頭、前視多波束聲吶和管道聲吶進行全覆蓋掃描。
檢測使用的 R1-20Pro 水下機器人搭載水下高清攝像頭、前視多波束聲吶、管道聲吶、激光測量尺和噴墨示蹤裝置，共檢測了約 685 條環(huán)縫，總距離約為 10 公里。
在排氣閥井進行布放的現(xiàn)場
博雅工道水下觀測系列產(chǎn)品采用模塊化設計，可搭載聲吶、機械臂、激光測量尺、噴墨示蹤裝置等多種配件，能夠完成水下設施、建筑物的檢查、維修、維護和拆除的工作。通過計算機輔助設計技術，在復雜水域可以保持穩(wěn)定工作，矢量分布的水平推進器使得水下動作更加靈活可控。
檢測方法除了傳統(tǒng)的駐足檢測，還創(chuàng)新性地結合多種方式，對重點關注部位和異常區(qū)域使用搭載的激光測量尺、噴墨示蹤裝置和滲漏檢測儀器進行重點滲漏試驗，并做好對應標記進行進一步滲漏檢測和激光尺掃描。同時對低洼管段的隧洞洞底淤積檢測及隧洞洞身裂縫檢測。
駐足檢測、激光尺檢測、噴墨示蹤滲漏試驗
最終檢測結果與人工排查檢測結果相對比，缺陷類型全面，結果準確。根據(jù)聲吶探測結果繪制出的管道的淤積深度分布更為后續(xù)研究隧洞淤積機理提供了精準的數(shù)據(jù)支撐。
管道聲吶圖像
此次帶水狀態(tài)檢測，證明了水下機器人在前期運維階段非排空狀態(tài)檢測的重要意義，能夠為生產(chǎn)運維提供可靠的數(shù)據(jù)和視頻依據(jù)，為后期排空作業(yè)、預警排期、運維計劃有著重要的參考價值。水下機器人能夠對管道的基本健康狀態(tài)進行評估，極大的節(jié)省了排空成本，降低了人員運維難度。
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