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如果桥梁基础所处的水比较浑浊或者危险,水下摄影设备难以工作或者不利于携带摄影设备,此时需要使用水下探摸法。要求检测能力强、工作丰富的检测人员潜入水下,然后直接用手去,由上而下感知判断出基础病害的位置、性质以及严重程度。
本次针对北京市密库密关路桥上下游100米范围内进行水深测量作业。
二、测量目的
辅助ROV水下机器人进行桥梁巡检任务,提供桥梁测区范围内水深数据,为施工后期检修提供相对位置的水深参考。
三、 作业简述
本次项目采用无人测量船,按10m间隔规划测区断面,采集水深数据,后经过内业处理人员的滤波分析去除杂波后导出多种格式水深数据成果。
基础冲刷是水下桥墩的重要病害形式。桥墩及基础影响原水流的方向,水流在基础周围迅速改变,带走基础下面及周围的土,引起冲刷病害。冲刷会改变结构的受力状态,对桥梁的使用安全有显著影响。冲刷形态分为一般冲刷与局部冲刷2种。一般冲刷通常由河道输沙不平衡或泥沙超限开挖所致,局部冲刷主要由建造水工结构物所致。桥墩结构属于水工结构物,其基础冲刷属于局部冲刷。
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水上测量多种多样,一般来说可以将单波束测深仪、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)、侧扫声呐、水质分析仪等设备安装在船上,配合 GNSS定位产品和采集导航、后处理测量成果。广泛应用于河流、湖泊、航道区域的水下地形地貌测量、水文水质测量、暗管普查等作业任务。
如上图所示,实际测量工作中,大型船适合在大范围水域内作业,测量,人员安全也能有效保障,但大船往往无法靠近浅水区域,不可避免会发生漏测现象。橡皮艇等虽然吃水较浅、灵活方便,但在一些水流湍急或岸堤崩塌的区域则比较危险,作业人员以及仪器的安全性得不到保障。即使在平稳浅水区域,测量效率依然很低,不适合大范围水深测量。
无人船测深原理其实与机动测船工作原理类似,只是将测深仪和GNSS RTK集成到无人船上,结合无人船具备手动遥控和自主规划航线的功能可以代替机动船在水域进行测量。水下地形测量包括测点的平面位置和水深测量,平面位置数据主要采用GNSS 定位技术确定(可达到厘米级的实时定位),水深数据主要通过单波束测深仪,由水面高程(水位)减去水深可得测点的水底高程。通过无数个测点的平面位置和水深位置的获取,水下地形即可被测量展现出来。如图1.6为水下地形测绘工作示意图:
水下检测的优点在于对基础附近的水质要求较低(无论清水、混水均可),在检测区域内不留死角,且在检测的同时,可以对一些缺陷进行及时修补。缺点是检测速度慢、检测费用高以及潜水员人身安全威胁较大,特别是在深水、湍急河流以及桥下有沉船等情况下,潜水员容易出现安全事故。从理论上讲,只要潜水深度在生命安全范围内(一般不超过60m),潜水检测基础均能实施。因此,除了坐落于大江大河上的桥梁以及跨海大桥外(一般水深均较深),潜水检测对于一般的大桥、特大桥基础均能实现检测任务。