CN108761469B - 一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，方法的整体步骤如下:步骤一、实施准备后进行测点布置；步骤二、操作平台安装以及扫描系统连接：步骤三、扫描系统联线及调试合格后用声呐系统实施扫描；步骤四、对病害部位扫描；步骤五、对图片进行处理分析。本发明为国内水下结构损伤数据及河床冲刷数据的及时、准确和有效采集提供了行之有效的解决办法，为水下结构的损伤及河床的冲刷状况评价提供了有力的数据支撑，对于加快和完善水下结构损伤及河床冲刷的探测和治理奠定了基础，为基础设施养护提供了新的动力。

Description

一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法

技术领域

本发明涉及一种探测方法，尤其涉及一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法。

背景技术

目前水下结构损伤和河床冲刷情况的判定主要分别通过潜水员人工探查和超声波探测的数据进行分析得出。其中水下结构的损伤主要通过潜水员人工摸探与影像资料分析估算出结构的损伤情况和损伤范围；而河床冲刷主要通过超声波探测收集各个测点位置河床的深度数据，通过与初始河床深度数据的对比分析得出河床实际冲刷深度。但人工探查速度慢，危险性高，且潜水人员受专业影响不能准确获取和表达水下结构的损伤情况，检测获得数据误差较大。超声波探测进行河床断面探测受水质、流速及测点分布情况的影响，不仅数据准确性低，而且无法同时收集多断面的河床数据，同时无法对水下结构所在区域的河床整体冲刷情况进行描绘和判定。

目前国内对水下结构损伤数据及河床冲刷数据的及时、准确和有效采集尚缺乏行之有效的解决办法。因此如何利用国内外既有的专业设备，专研出一套适用于国内水下结构损伤与河床冲刷探测的技术，是目前行业亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其整体步骤如下:

步骤一、实施准备后进行测点布置：分别对桩基、墩台扫描、河床扫描进行测点布置；

步骤二、操作平台安装以及扫描系统连接：

操作平台安装包括桩基与墩台扫描所用支架的安装、河床扫描支架的安装；

扫描系统连接的方法为：将扫描系统连接，并进行调试，使扫描系统能顺利运作，具体步骤如下：将客户端通过数据线与甲板单元相连接；将甲板单元通过水下电缆与声呐仪相连接，甲板单元通过电线与电源相连接；

步骤三、扫描系统联线及调试合格后用声呐系统实施扫描：分别对桩基、墩台、河床进行扫描；

步骤四、用声呐系统实施扫描时，若发现某个测区内目标表面有病害情况，则需要对该病害处进行局部扫描：先对病害部位扫描进行测点布置，然后对病害部位扫描；

步骤五、将步骤三、步骤四中的扫描结果进行数据存储后对图片进行处理分析：利用拼图软件将扫描存储的局部图像进行处理、拼接，形成完整的水下结构图像。

步骤一中对桩基进行测点布置的方法为：

Ⅰ、一般桩基的测点布置：根据桩径大小确定桩基的测点布置，根据扫描距离与扫描范围确定直径1.5m桩基最少平均布置8个测点，水下扫描距离为1.1m～1.5m，小于1.1m会增加布点数量，大于1.5m则图像会不清晰；

II、有系梁桩基的测点布置：在系梁两侧加设两个测点，然后适当调节扫描距离，最后使桩基表面全部被扫描到。

步骤一中对墩台扫描进行测点布置的方法为：一般墩台扫描面为平面，若有弧面时参考桩基表面扫描布点，每个面扫描布点以中心点为起始点向两侧布置，不足一个扫描范围的按一个扫描范围布置，相邻测点间距0.5m，扫描距离控制在1～1.5m范围内。

步骤一中对河床扫描进行测点布置的方法为：河床扫描布点时扫描距离适当加大到10～15m，根据每条河流河床的不同情况，适当调整此距离，通过调节声呐仪扫描范围使河床清晰成像，测点与测点距离通过有效范围确定。

步骤二中桩基与墩台扫描所用支架的安装步骤为：

将竖直角钢支架与三角角钢支架组装成支架机构并移动至待测点进行压置配重；将转盘装置水平安装在竖直角钢支架的中部；转盘装置的上方平行安装提升装置，提升装置位于竖直角钢支架的上端；转盘装置的上层圆钢板上竖直安装两根钢护管，两根钢护管内分别插置一根不锈钢管；不锈钢管的下端安装探头护架；提升装置的前端下方安装有转轴，转轴上缠绕有钢丝绳，钢丝绳从提升装置之间穿过后向下延伸，再依次穿过转盘装置上的上层圆钢板、底层方钢板与探头护架相连接；将声呐探头安装至探头护架内，固定声呐仪时禁止用手扶持探头，完成安装；

步骤二中河床扫描支架的安装步骤为：将三根等长的长钢杆一端均安装在顶部托盘上、另一端均与固定座固定相接，将三根等长的长钢杆的中部分别用等长方短钢杆连接固定，在顶部托盘的下方竖直安装探头护架，将声呐探头安装至探头护架内，完成安装。

步骤三中桩基扫描的方法为：

I、安装不锈钢管，第一节钢管与声呐仪保护支架连接，利用转盘调整探头方向，使探头旋转轴线与桩基圆心在同一直线上且距离桩基表面1.1～1.5m；调整探头方向时严禁逆时针拧转钢管，以防钢管倒转脱落；

II、加长不锈钢管，使探头初始深度为水面以下0.5m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围及增益效果使扫描图像显示效果为最佳；适当旋转转盘配合扫描，使图像明亮且扫描对象轮廓清晰；每一处桩基扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流因素影响，探头扫描一圈出现图像不清晰情况时，让探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像；

IV、当此深度扫描完成后，加长不锈钢管，将声呐探头垂直向下移动1.5～1.8m，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；每次加长钢管以1.5m距离为宜且扫描范围不小于2m，以防扫描重合部分太少影响后期图像拼接；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描水下桩基，直到该测点桩基全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片。

步骤三中墩台扫描的方法为：墩台扫描的步骤参考桩基扫描的步骤实施，扫描过程中使探头旋转轴线与墩台表面垂直且距离表面1～1.5m，每次下移距离为1m，扫描范围不小于2m。

步骤三中河床扫描的方法为：

I、按照事先确定好的测点，将安装好的声呐探头放置在第一个测点，使测点位置与河岸距离为10～13m；

II、向下伸长连接支架绳索，使探头初始深度为水面以下1m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围，使扫描图像显示效果为最佳，然后确定有效扫描范围；每一测点扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流因素影响，探头扫描一圈出现图像不清晰情况时，让探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像；

IV、当此深度扫描完成后，伸长绳索，将声呐探头垂直向下移动，由于每条河流河床情况不确定，下移距离以扫描图像有重合部分为宜，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描，直到该测点河床全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片；

VI、根据步骤III确定的有效扫描范围确定相邻测点位置，以有扫描重合部分为准，然后参考上述步骤进行该测点扫描。

步骤四中对病害部位扫描进行测点布置的方法为：

I、病害尺寸小于0.5m时的测点布置：将声呐仪靠近目标病害处表面，使病害处更好的反应成像，根据声呐探头自身特性及实践得知，扫描范围为0.5m时能最佳扫描成像，以此推断桩基扫描距离为0.88m，墩台扫描距离为0.93m；

II、病害尺寸大于0.5m时的测点布置：若表面病害较大宽度超过0.5m，单测点扫描无法将病害全部扫描成像，此时需要增加测点数量；增加测点位置应使相邻测点扫描范围重合，以一半范围为宜；若病害尺寸大于两个测点位置的扫描总宽度，参照上述测点布置方法增加测点扫描直至病害全部被扫描；

III、河床冲刷严重部位的测点布置：由于河床扫描情况较复杂，因此参考上述步骤I、步骤II的病害扫描方法，使探头与冲刷严重部位距离1.5m～1.8m进行扫描；受冲刷部位较大时进行两次或多次布点扫描。

步骤四中对病害部位扫描的方法为：

I、桩基病害部位扫描：

a、先记录测点位置并在桩基顶部相应位置画出标记，并在扫描图片上利用软件测出病害距离水面深度；

b、参考一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.88m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

II、墩台病害部位扫描：

a、参考桩基病害扫描先记录病害位置；

b、参考桩基一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.93m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

III、河床冲刷严重部位扫描：

a、确定河床冲刷严重部位位置；

b、按照上述河床冲刷布点扫描，若河床受冲刷较严重，一个测点无法完成扫描时，沿着受冲刷方向增加布点，相邻测点为2m，声呐探头距冲刷部位1.5m左右，扫描范围不小于3m；每次进行测点变换移动不得连带声呐探头一起搬动，必须将不锈钢管拆除，将探头提升并安全放置于水上平台后再进行测点转换挪动，防止碰撞声呐仪。

本发明为国内水下结构损伤数据及河床冲刷数据的及时、准确和有效采集提供了行之有效的解决办法，为水下结构的损伤及河床的冲刷状况评价提供了有力的数据支撑，对于加快和完善水下结构损伤及河床冲刷的探测和治理奠定了基础，为基础设施养护提供了新的动力。

附图说明

图1为本发明的实施流程框图。

图2为操作平台的整体结构侧面图。

图3为转盘装置的结构示意图。

图4为河床扫描支架的整体结构图。

图中：1、竖直角钢支架；2、三角角钢支架；3、转盘装置；4、提升装置；5、上层圆钢板；6、底层方钢板；7、探头护架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其整体步骤如下：

步骤一、实施准备后进行测点布置：分别对桩基、墩台扫描、河床扫描进行测点布置；

对φ1.5m桩基与2m×4m墩台的测点布置：根据实施扫描可知，扫描范围在不小于0.5m前提下，距离扫描物体表面越近，物体表面成像越清晰，但是相应会增加测点位置。为了能得到清晰的扫描图像，又可以最大限度的减少测点数量，扫描距离不得大于1.5m，否则扫描图像会不清晰。

步骤一中对桩基进行测点布置的方法为：

Ⅰ、一般桩基的测点布置：根据桩径大小确定桩基的测点布置，根据扫描距离与扫描范围确定直径1.5m桩基最少平均布置8个测点，水下扫描距离为1.1m～1.5m，小于1.1m会增加布点数量，大于1.5m则图像会不清晰；

II、有系梁桩基的测点布置：现在很多桥梁桩基础之间往往都设有系梁，因此受系梁影响一些测点按照I布置就不容易实施扫描。遇到此情况时在系梁两侧加设两个测点，然后适当调节扫描距离，最后使桩基表面全部被扫描到。

步骤一中对墩台扫描进行测点布置的方法为：一般墩台扫描面为平面，若有弧面时参考桩基表面扫描布点，每个面扫描布点以中心点为起始点向两侧布置，不足一个扫描范围的按一个扫描范围布置，相邻测点间距0.5m，扫描距离控制在1～1.5m范围内。

步骤一中对河床扫描进行测点布置的方法为：利用声呐仪对河床实施扫描时，所需图像不用要求目标表面成像清晰，只需能够清晰的将河床冲刷变形等情况成像即可，因此河床扫描布点时扫描距离可适当加大。根据实际扫描实施可知，河床扫描布点时扫描距离适当加大到10～15m，根据每条河流河床的不同情况，适当调整此距离，通过调节声呐仪扫描范围使河床清晰成像，测点与测点距离通过有效范围确定。

步骤二、操作平台安装以及扫描系统连接：

操作平台安装包括桩基与墩台扫描所用支架的安装、河床扫描支架的安装；步骤二中桩基与墩台扫描所用支架的安装步骤为：

将竖直角钢支架1与三角角钢支架2组装成支架机构并移动至待测点进行压置配重；将转盘装置3水平安装在竖直角钢支架1的中部；转盘装置3的上方平行安装提升装置4，提升装置4位于竖直角钢支架2的上端；转盘装置3的上层圆钢板5上竖直安装两根钢护管，两根钢护管内分别插置一根不锈钢管；不锈钢管的下端安装探头护架7；提升装置4的前端下方安装有转轴，转轴上缠绕有钢丝绳，钢丝绳从提升装置4之间穿过后向下延伸，再依次穿过转盘装置3上的上层圆钢板5、底层方钢板6与探头护架7相连接；将声呐探头安装至探头护架7内，固定声呐仪时禁止用手扶持探头，完成安装；

步骤二中河床扫描支架的安装步骤为：将三根等长的长钢杆一端均安装在顶部托盘上、另一端均与固定座固定相接，将三根等长的长钢杆的中部分别用等长方短钢杆连接固定，在顶部托盘的下方竖直安装探头护架，将声呐探头安装至探头护架内，完成安装。

扫描系统连接的方法为：将扫描系统连接，并进行调试，使扫描系统能顺利运作，具体步骤如下：将客户端通过数据线与甲板单元相连接；将甲板单元通过水下电缆与声呐仪相连接，甲板单元通过电线与电源相连接；

步骤三、扫描系统联线及调试合格后用声呐系统实施扫描：分别对桩基、墩台、河床进行扫描；

步骤三中桩基扫描的方法为：

I、安装不锈钢管，第一节钢管与声呐仪保护支架连接，利用转盘调整探头方向，使探头旋转轴线与桩基圆心在同一直线上且距离桩基表面1.1～1.5m；调整探头方向时严禁逆时针拧转钢管，以防钢管倒转脱落；

II、加长不锈钢管，使探头初始深度为水面以下0.5m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围及增益效果使扫描图像显示效果为最佳；图像明亮且扫描对象轮廓清晰为最佳，此步骤可适当旋转转盘配合扫描；每一处桩基扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流等因素影响，探头扫描一圈有时会出现图像不清晰情况，这时可使探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像。

IV、当此深度扫描完成后，加长不锈钢管，将声呐探头垂直向下移动1.5～1.8m，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；每次加长钢管以1.5m距离为宜且扫描范围不小于2m，以防扫描重合部分太少影响后期图像拼接；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描水下桩基，直到该测点桩基全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片。

步骤三中墩台扫描的方法为：墩台扫描的步骤参考桩基扫描的步骤实施，扫描过程中使探头旋转轴线与墩台表面垂直且距离表面1～1.5m，每次下移距离为1m，扫描范围不小于2m。

步骤三中河床扫描的方法为：

I、按照事先确定好的测点，将安装好的声呐探头放置在第一个测点，使测点位置与河岸距离为10～13m；

II、向下伸长连接支架绳索，使探头初始深度为水面以下1m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围，使扫描图像显示效果为最佳，然后确定有效扫描范围；每一测点扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流等因素影响，探头扫描一圈有时会出现图像不清晰情况，这时可使探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像。

IV、当此深度扫描完成后，伸长绳索，将声呐探头垂直向下移动，由于每条河流河床情况不确定，下移距离以扫描图像有重合部分为宜，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描，直到该测点河床全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片；

VI、根据步骤III确定的有效扫描范围确定相邻测点位置，以有扫描重合部分为准，然后参考上述步骤进行该测点扫描。

步骤四、用声呐系统实施扫描时，若发现某个测区内目标表面有病害情况，则需要对该病害处进行局部扫描：先对病害部位扫描进行测点布置，然后对病害部位扫描；

步骤四中对病害部位扫描进行测点布置的方法为：

I、病害尺寸小于0.5m时的测点布置：为了使病害处更好的反应成像，需要将声呐仪靠近目标病害处表面，根据声呐探头自身特性及实践得知，扫描范围为0.5m时能最佳扫描成像，以此推断桩基扫描距离为0.88m，墩台扫描距离为0.93m；

II、病害尺寸大于0.5m时的测点布置：若表面病害较大宽度超过0.5m，单测点扫描无法将病害全部扫描成像，此时需要增加测点数量；增加测点位置应使相邻测点扫描范围重合，以一半范围为宜；若病害尺寸大于两个测点位置的扫描总宽度，参照上述测点布置方法增加测点扫描直至病害全部被扫描；

III、河床冲刷严重部位的测点布置：由于河床扫描情况较复杂，因此参考上述步骤I、步骤II的病害扫描方法，使探头与冲刷严重部位距离1.5m～1.8m进行扫描；受冲刷部位较大时进行两次或多次布点扫描。

步骤四中对病害部位扫描的方法为：

I、桩基病害部位扫描：

a、先记录测点位置并在桩基顶部相应位置画出标记，并在扫描图片上利用软件测出病害距离水面深度；

b、参考一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.88m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

II、墩台病害部位扫描：

a、参考桩基病害扫描先记录病害位置；

b、参考桩基一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.93m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

III、河床冲刷严重部位扫描：

a、确定河床冲刷严重部位位置；

b、按照上述河床冲刷布点扫描，若河床受冲刷较严重，一个测点无法完成扫描时，沿着受冲刷方向增加布点，相邻测点为2m，声呐探头距冲刷部位1.5m左右，扫描范围不小于3m；每次进行测点变换移动不得连带声呐探头一起搬动，必须将不锈钢管拆除，将探头提升并安全放置于水上平台后再进行测点转换挪动，防止碰撞声呐仪。

步骤五、将步骤三、步骤四中的扫描结果进行数据存储后对图片进行处理分析：利用拼图软件将扫描存储的局部图像进行处理、拼接，形成完整的水下结构图像。

声呐仪扫描成像原理：声呐仪的声呐换能器以0.9°×30°波束角度发射声脉冲，频率为675kHz，当声波遇到物体或海底会反射回波，回波信号被声呐接收后，根据信号时延和强度形成图像，然后声呐探头以一定的角度步进旋转，再次重复发射和接收过程，最后旋转360°形成一幅的水下结构图像。

本发明的工作原理为：采用水下声呐仪配备自主研发的声呐操作平台，利用小船或木筏，对水下结构或河床断面进行扫描成像，通过对多个图像的观测，探知水下结构病害情况(破损、裂痕等)或河床断面冲刷情况，也可通过多个图像的拼接形成水下结构完整图像。

本发明所用操作平台具有良好的可拆卸性，质量轻，便携性好，可在桥面、河岸、船体等多种工作环境进行实施，且水上实施时只需利用小船或木筏即可实现，无需配备大型的机械设备，节省大量费用开支。

与国内人工探测、超声波探测仪等探测方法相比，本技术方案基本不需要水下人工作业，减少了昂贵的潜水作业费用支出，也避免了潜水作业的风险，有效地降低了探测实施成本，保障了探测人员的生命安全；解决了浑水区域人工探测或摸探的低效率、可信度低等缺点，且本技术方案受水质、水流等因素影响较小，适用于国内绝大部分的河流、湖泊、沿海等水域(流速≤3m/s)内实施。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述方法的整体步骤如下:

步骤一、实施准备后进行测点布置：分别对桩基、墩台扫描、河床扫描进行测点布置；

步骤二、操作平台安装以及扫描系统连接：

所述操作平台安装包括桩基与墩台扫描所用支架的安装、河床扫描支架的安装；

所述扫描系统连接的方法为：将扫描系统连接，并进行调试，使扫描系统能顺利运作，具体步骤如下：将客户端通过数据线与甲板单元相连接；将甲板单元通过水下电缆与声呐仪相连接，甲板单元通过电线与电源相连接；

步骤三、扫描系统联线及调试合格后用声呐系统实施扫描：分别对桩基、墩台、河床进行扫描；

步骤四、用声呐系统实施扫描时，若发现某个测区内目标表面有病害情况，则需要对该病害处进行局部扫描：先对病害部位扫描进行测点布置，然后对病害部位扫描；

步骤五、将步骤三、步骤四中的扫描结果进行数据存储后对图片进行处理分析：利用拼图软件将扫描存储的局部图像进行处理、拼接，形成完整的水下结构图像。

2.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤一中对桩基进行测点布置的方法为：

Ⅰ、一般桩基的测点布置：根据桩径大小确定桩基的测点布置，根据扫描距离与扫描范围确定直径1.5m桩基最少平均布置8个测点，水下扫描距离为1.1m～1.5m，小于1.1m会增加布点数量，大于1.5m则图像会不清晰；

II、有系梁桩基的测点布置：在系梁两侧加设两个测点，然后适当调节扫描距离，最后使桩基表面全部被扫描到。

3.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤一中对墩台扫描进行测点布置的方法为：一般墩台扫描面为平面，若有弧面时参考桩基表面扫描布点，每个面扫描布点以中心点为起始点向两侧布置，不足一个扫描范围的按一个扫描范围布置，相邻测点间距0.5m，扫描距离控制在1～1.5m范围内。

4.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤一中对河床扫描进行测点布置的方法为：河床扫描布点时扫描距离适当加大到10～15m，根据每条河流河床的不同情况，适当调整此距离，通过调节声呐仪扫描范围使河床清晰成像，测点与测点距离通过有效范围确定。

5.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤二中桩基与墩台扫描所用支架的安装步骤为：

将竖直角钢支架(1)与三角角钢支架(2)组装成支架机构并移动至待测点进行压置配重；将转盘装置(3)水平安装在竖直角钢支架(1)的中部；转盘装置(3)的上方平行安装提升装置(4)，提升装置(4)位于竖直角钢支架(2)的上端；转盘装置(3)的上层圆钢板(5)上竖直安装两根钢护管，两根钢护管内分别插置一根不锈钢管；不锈钢管的下端安装探头护架(7)；提升装置(4)的前端下方安装有转轴，转轴上缠绕有钢丝绳，钢丝绳从提升装置(4)之间穿过后向下延伸，再依次穿过转盘装置(3)上的上层圆钢板(5)、底层方钢板(6)与探头护架(7)相连接；将声呐探头安装至探头护架(7)内，固定声呐仪时禁止用手扶持探头，完成安装；

所述步骤二中河床扫描支架的安装步骤为：将三根等长的长钢杆一端均安装在顶部托盘上、另一端均与固定座固定相接，将三根等长的长钢杆的中部分别用等长方短钢杆连接固定，在顶部托盘的下方竖直安装探头护架，将声呐探头安装至探头护架内，完成安装。

6.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤三中桩基扫描的方法为：

I、安装不锈钢管，第一节钢管与声呐仪保护支架连接，利用转盘调整探头方向，使探头旋转轴线与桩基圆心在同一直线上且距离桩基表面1.1～1.5m；调整探头方向时严禁逆时针拧转钢管，以防钢管倒转脱落；

II、加长不锈钢管，使探头初始深度为水面以下0.5m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围及增益效果使扫描图像显示效果为最佳；适当旋转转盘配合扫描，使图像明亮且扫描对象轮廓清晰；每一处桩基扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流因素影响，探头扫描一圈出现图像不清晰情况时，让探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像；

IV、当此深度扫描完成后，加长不锈钢管，将声呐探头垂直向下移动1.5～1.8m，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；每次加长钢管以1.5m距离为宜且扫描范围不小于2m，以防扫描重合部分太少影响后期图像拼接；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描水下桩基，直到该测点桩基全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片。

7.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤三中墩台扫描的方法为：墩台扫描的步骤参考桩基扫描的步骤实施，扫描过程中使探头旋转轴线与墩台表面垂直且距离表面1～1.5m，每次下移距离为1m，扫描范围不小于2m。

8.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤三中河床扫描的方法为：

I、按照事先确定好的测点，将安装好的声呐探头放置在第一个测点，使测点位置与河岸距离为10～13m；

II、向下伸长连接支架绳索，使探头初始深度为水面以下1m处；

III、运行声呐探头，调节扫描范围，使扫描图像显示效果为最佳，然后确定有效扫描范围；每一测点扫描，探头旋转360°为一个完整扫描图片；受水流因素影响，探头扫描一圈出现图像不清晰情况时，让探头多扫描几圈，直至图像清晰为止，点击软件保存键记录扫描图像；

IV、当此深度扫描完成后，伸长绳索，将声呐探头垂直向下移动，由于每条河流河床情况不确定，下移距离以扫描图像有重合部分为宜，根据步骤III的操作扫描记录清晰的图像；

V、按照步骤I～IV依次从上至下扫描，直到该测点河床全部扫描完成，每个扫描深度至少记录一次图片；

VI、根据步骤III确定的有效扫描范围确定相邻测点位置，以有扫描重合部分为准，然后参考上述步骤进行该测点扫描。

9.根据权利要求1所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤四中对病害部位扫描进行测点布置的方法为：

I、病害尺寸小于0.5m时的测点布置：将声呐仪靠近目标病害处表面，使病害处更好的反应成像，根据声呐探头自身特性及实践得知，扫描范围为0.5m时能最佳扫描成像，以此推断桩基扫描距离为0.88m，墩台扫描距离为0.93m；

II、病害尺寸大于0.5m时的测点布置：若表面病害较大宽度超过0.5m，单测点扫描无法将病害全部扫描成像，此时需要增加测点数量；增加测点位置应使相邻测点扫描范围重合，以一半范围为宜；若病害尺寸大于两个测点位置的扫描总宽度，参照上述测点布置方法增加测点扫描直至病害全部被扫描；

III、河床冲刷严重部位的测点布置：由于河床扫描情况较复杂，因此参考上述步骤I、步骤II的病害扫描方法，使探头与冲刷严重部位距离1.5m～1.8m进行扫描；受冲刷部位较大时进行两次或多次布点扫描。

10.根据权利要求9所述的基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法，其特征在于：所述步骤四中对病害部位扫描的方法为：

I、桩基病害部位扫描：

a、先记录测点位置并在桩基顶部相应位置画出标记，并在扫描图片上利用软件测出病害距离水面深度；

b、参考一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.88m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

II、墩台病害部位扫描：

a、参考桩基病害扫描先记录病害位置；

b、参考桩基一般布点扫描方法实施：其中扫描范围调节为1.5m，探头距桩基表面0.93m，需要下调深度进行多次扫描时每次调节深度为1m；

III、河床冲刷严重部位扫描：

a、确定河床冲刷严重部位位置；

b、按照上述河床冲刷布点扫描，若河床受冲刷较严重，一个测点无法完成扫描时，沿着受冲刷方向增加布点，相邻测点为2m，声呐探头距冲刷部位1.5m左右，扫描范围不小于3m；每次进行测点变换移动不得连带声呐探头一起搬动，必须将不锈钢管拆除，将探头提升并安全放置于水上平台后再进行测点转换挪动，防止碰撞声呐仪。

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