微波探测桥梁附近河床冲刷情况

对桥墩周周水下河床可能形成的冲刷孔洞，可用探地雷达实行探测与评估。这种应用在发达国家已获得重大进展。这类孔洞是最终可能导致桥梁倒塌的重大隐患。

很多国家都把对桥墩附近水下河床冲刷孔洞看做主要关心的对象。当洪水沉淀后，这类孔洞势必将被淤泥所回填，因此无论是在水面上用声呐一类的技术实行检测，还是由潜水员在水下目视检查，都是困难的。

河床冲刷的模拟试验见图4.4-46。此项试验包括：相应河水和泥沙、试样的相对介电常数和高频电导率的测量、对检测系统的评定试验。不同材料特性的填充物的试验结果见图4.4-47。结果证实，用船载天线以工作频率范围为100MHz～500MHz的检测设备，有能力去检测已被泥沙回填的冲刷孔洞。电导率是影响有效探测的最大水深的关键因素，并且表明因化学污染或在潮水区域混有海水而使电导率增大。除河口地段，受海潮影响，含盐量高，电导率大，使微波衰减较大。河流其他地段，微波法可探测的河床之上的河水深度，都可以达到4～5m左右。图4.4-48为正在用于桥墩附近水下河床冲刷监测的微波检测系统。

图4.4-46 河床冲刷的试验

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图4.4-47 各种材料特性试验的结果

图4.4-48 用于桥墩附近水下河床冲刷监测的微波检测系统

河床中桥墩底座处冲刷孔洞，是由于在桥墩处局部河流被向下转向和底座处产生漩涡所产生的。这种漩涡产生侵蚀河床的力。漩涡受河流流速和桥墩的几何形状的影响。因河流流量的增加而形成漩涡，则造成冲刷孔洞的增大，其极端情况可逐渐损坏桥墩。当流量减小时漩涡也减小，则孔洞可能保持在某一尺寸或被泥沙、碎石或类似的物质回填到与其他河床一致的程度。根据河流特性和水的状态的不同，冲刷孔洞处的情况是变化的，从全是空洞到完全被回填，近几年，在加拿大的多处铁路桥梁附近的许多孔洞，已经成为冲刷类孔洞，并且，这类问题非常普遍。需要一套检测系统，它能够从水表面检测上述情况的任何状态，因为潜水员肉眼观察是不可能的，声呐技术虽已被广泛用来测量河床，但声呐技术在传播中遇到第一个固体障碍物时几乎完全被反射，这就意味着它不能用来检测被回填的冲刷孔洞。然而研究工作业已表明，雷达系统不仅能检测河床表面，而且能检测河床亚表面的详细情况，它能在未干透的泥水中进行检测。在美国和芬兰进行的检测证明，雷达能够在池塘和江河中较低的电导率的水中进行检测。