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先進的技術可幫助鐵路部門完成鐵路橋梁的水下檢測，使其成為鐵路橋梁維護方案的重要組成部分。

許多鐵路橋梁年代已久，經(jīng)受著前所未有的高水位、大流量洪水的沖刷。這一趨勢仍在加劇，因此，鐵路橋梁水下檢測就顯得更為重要。此外，由于鐵路橋梁基礎越建越大，相隔越來越近，更易受沖刷及其他水流作用的影響。從水下影響方面分析，這也是目前鐵路橋梁受損的主要原因。因此，不難理解，為什么把嚴格的鐵路橋梁水下檢測看作是橋梁維護的有效手段。同時，通過水下檢測，可以提前發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。美國聯(lián)邦鐵路局2010年制定的橋梁安全標準（49CFR第213和237章）指出，作為鐵路橋梁維護方案的一部分，應進行橋梁的水下評估；可以采取潛水或其他方式，了解受沖刷或其他水下因素影響的橋梁下部結構的狀況，并實施監(jiān)測。有時因條件限制無法實施安全潛水作業(yè)，為了有效評估既有的水下條件，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的關鍵問題，可采用各種水下檢測技術，完成通常由潛水員完成，或難以完成的水下檢測。

自從人們認識水下檢測的重要性以來，鐵路橋梁下部結構的水下部分評估通常由潛水員完成，但往往由于水深、水流及環(huán)境條件的限制，無法通過潛水對橋梁進行水下安全、有效檢測。目前，已經(jīng)開發(fā)出了對水下橋梁構件及周圍河槽底部進行檢測或監(jiān)測的技術。這些技術包括各種聲納裝置。盡管這些技術與合格的水下檢測員相比仍有差距，但可為我們提供重要且有用的數(shù)據(jù)，在許多情況下這也許是唯一可以獲取數(shù)據(jù)的途徑。聲納技術利用聲波的傳輸與反射，探測水下物體，測量距離。水下勘查使用的聲納裝置一般有聲納探測儀、多束帶聲納、側掃描聲納、扇形掃描聲納、基于鏡頭的多束聲納，及地理底基聲納斷面儀等。

扇形掃描聲納是目前非常先進的聲納技術。掃描聲納不受水的透明度的影響，可提供高清晰度河槽底部圖像，及水下結構的豎向組成情況；可用于檢測和識別沖刷沉陷、填筑面積、暴露的橋墩基礎、雜物堆積及其他水下結構物的缺陷。掃描聲納還可以在潛水前，或潛水作業(yè)過程中，引導水下檢測員發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷，繞過可能存在的水下危險區(qū)域。利用掃描聲納技術還可以生成接近照片質量的圖像，顯示結構物的全部或大部分狀況。下面介紹利用掃描聲納技術對鐵路橋梁進行水下檢測的實例。

2008年5月，美國中西部，大雨傾盆，多條河流水位上漲、洪水泛濫。其中艾奧瓦州情況最嚴重，許多鐵路公司對其水上鐵路橋梁非常擔憂。相當長的一段時間內，河水大大超過了警戒洪水位，無法保證橋梁下部結構潛水檢測作業(yè)的安全，但又必須確認橋梁下部結構的水下狀況，對多處極端水下條件的地點實施監(jiān)測。面對困境，惟一的辦法是利用掃描聲納技術，生成水下狀態(tài)圖像。首先在高水位峰值時獲取圖像，然后根據(jù)初步結果及洪水發(fā)展可能帶來的有害變化及時獲取圖像。

最后，利用KongbergMesotech掃描聲納設備，在一條22英尺長的動力船上安裝了圖像與斷面?zhèn)鞲衅鳎瑢γ恳蛔鶚蛄哼M行掃描，獲得了非常有價值的數(shù)據(jù)及圖像。掃描作業(yè)借助堅固的支架裝置保護掃描頭，船體采用特殊的前端設計，安裝了大功率船外電機，以保證掃描裝置的穩(wěn)定定位，最終獲得了滿意的橋梁水下狀況“照片”。掃描結果顯示，不僅部分橋梁出現(xiàn)了新的基礎暴露情況，既有暴露的情況也在加劇。慶幸的是，最初發(fā)現(xiàn)的這些狀況不需立即采取行動，盡管部分結果顯示應進一步加強監(jiān)測。一旦洪水退卻，可以進行潛水檢測時，根據(jù)掃描圖像提供的基礎暴露狀況，有助于隨后的潛水檢測作業(yè)，尤其有助于引導潛水作業(yè)。同時，利用掃描獲得的數(shù)據(jù)，可揭示水下木板堆積的情況，能在潛水作業(yè)過程中做出安排，提高潛水員的作業(yè)安全性。

作為日常水下檢測的一部分，發(fā)現(xiàn)橋梁下部結構周圍河槽底部深度變化情況，尤其是發(fā)現(xiàn)河槽底部深度變化是如何影響基礎的暴露，以及某些情況下基礎受損的程度，始終是關鍵且重要的。利用掃描聲納及通過掃描聲納獲得的詳細圖像，可得到某一橋梁下部結構處既有河槽底部的“放大照片”及基礎暴露情況。據(jù)此，橋梁的所有者可了解橋梁的現(xiàn)狀，也可作為下一步檢測的依據(jù)，發(fā)現(xiàn)新的變化。

作為日常鐵路橋梁檢測的一部分，在潛水作業(yè)前利用掃描聲納技術對威斯康星州的一座橋梁下部結構單元的既有狀況進行了評估。很明顯，這些下部結構單元都不同程度受到?jīng)_刷侵蝕。此外，掃描圖像對于確定基礎幾何形狀及其構成非常有價值。與許多鐵路橋梁情況相同，該橋多次易主，歷史上經(jīng)多次維修，沒有設計圖。

最后，利用通過掃描圖像獲得的威斯康星州鐵路橋梁既有水下狀況的比例“照片”，可確認沖刷程度，提供詳細的基礎設計，確定基礎暴露程度。此外，掃描聲納結果還揭示了明顯的受損情況，及下部結構單元基礎樁暴露的情況。通過掃描聲納提供的橋梁真實狀況，可更有效地安排潛水檢測，確認掃描結果。如果橋梁的水下可視性低，僅靠潛水檢測，是很難完成對水下條件的量化。

2009年，一條駁船撞擊了一座鋼板樁護井，并將其撞翻，使位于伊利諾伊州中部跨伊利諾伊河的一座橋的下部結構及周邊河槽底受到破壞，需要緊急監(jiān)測，記錄受損程度。由于當時橋梁處最大水流達到每秒2~3英尺，潛水作業(yè)非常困難。因此，通過掃描聲納，生成水下聲頻圖像是在潛水檢測前獲得有關信息及資料的最佳選擇。更重要的是，掃描聲納圖像可提供駁船撞擊后的詳細“大照片”，顯示護井的具體位置及損壞的程度，以及撞擊對橋梁下部結構帶來的影響。所有這些都是對駁船撞擊事件提起訴訟的有力證據(jù)。此外，掃描數(shù)據(jù)對隨后的潛水檢測非常有價值，有助于水下作業(yè)的協(xié)調，確定護井損壞、木板漂移堆積以及既有條件下下部結構受沖刷的程度。

在路易斯安娜州一座跨河鐵路橋的上部結構更換作業(yè)中，為保留既有混凝土下部結構單元，建議在既有混凝土下部結構單元之間打樁，支撐新的鋼排架，在既有各橋跨的中間位置加入新的橋跨。在重建初期，承包商曾擔心，由于廢棄木樁影響新的排架樁打樁作業(yè)，可能會增加工作量。為了確定新建橋跨周圍是否存在廢棄樁體，本應采用潛水檢測作業(yè)，而實際上采用了掃描聲納技術，利用聲頻圖像記錄新建橋跨周圍的水下情況。最后，通過掃描提供的沿橋梁既有橋跨詳細的按比例斷面圖像，確定了新排架打樁位置，測量了監(jiān)測到的廢棄樁體或其他障礙物實際尺寸。掃描聲納圖像揭示了橋梁河槽底上的廢棄木樁的狀況，僅出現(xiàn)了一次樁體或障礙物的位置在限制區(qū)域以內對打新樁有影響的情況。

特拉華州印地安河板樁堤岸的一部分，因河岸較高，潮汐流速快，造成大面積受沖刷，壁體基礎損壞。最初，由于無法通過潛水檢測充分了解沖刷的具體狀況，使用了掃描聲納裝置，獲取有關沖刷程度及壁板與既有河槽底之間縫隙的精確圖像。根據(jù)掃描結果，制定了拋石維修方案及具體措施，恢復壁體埋置，加固河槽底，防止再受沖刷。

在實施拋石填筑過程中，再次利用掃描聲納技術獲取聲波圖像，確認巖石材料的具體填筑范圍。根據(jù)圖像顯示，堤岸部分，事實上也就是受沖刷及侵蝕最嚴重的部分，沒有按維修計劃規(guī)定得到充分的拋石填筑。通過準確指出承包商在施工中存在的缺陷，并要求承包商按維修計劃增加填筑，最后通過掃描聲納圖像，確認填筑合格。