Akustyka pomaga w inspekcji budowli wodnych<\/p>\n
Powstaj\u0105ce w dzisiejszym \u015bwiecie mosty i inne budowle wodne imponuj\u0105 nowoczesnymi rozwi\u0105zaniami konstrukcyjnymi, jednak w dalszym ci\u0105gu s\u0105 te\u017c eksploatowane mocno przestarza\u0142e konstrukcje wymagaj\u0105ce przegl\u0105d\u00f3w powy\u017cej i poni\u017cej linii wodnej. Pomimo, \u017ce poziom techniczny przegl\u0105d\u00f3w stanu technicznego powy\u017cej linii wodnej znacznie wzr\u00f3s\u0142, to przegl\u0105dy poni\u017cej linii wodnej w dalszym ci\u0105gu polegaj\u0105 na technice z przed 50 lat \u2013 przy pomocy nurk\u00f3w.
\nWiele administracji rz\u0105dowych pomimo znanych trudno\u015bci z dokumentowaniem podwodnych wad technicznych wymaga przeprowadzania okresowych inspekcji wszystkich podwodnych element\u00f3w struktur mostowych.
\nDo przegl\u0105d\u00f3w i szacowania warunk\u00f3w podwodnych oraz do budowy struktur pod wod\u0105 przez ostatnie 150 lat wykorzystywano nurk\u00f3w wspomaganych z powierzchni. Wiele z tych projekt\u00f3w przeprowadzano w bardzo trudnych warunkach \u015brodowiskowych pracuj\u0105c przy silnych pr\u0105dach wodnych, na du\u017cych g\u0142\u0119boko\u015bciach, przy braku widoczno\u015bci spowodowanej opadaniem osad\u00f3w oraz gromadzeniem si\u0119 rumowisk wok\u00f3\u0142 podwodnych struktur. Rumowiska powstaj\u0105ce wok\u00f3\u0142 filar\u00f3w mostowych to potencjalnie jedne z najwi\u0119kszych zagro\u017ce\u0144 podczas inspekcji wykonywanych przez nurk\u00f3w. Przewa\u017cnie jest to pl\u0105tanina r\u00f3\u017cnych przedmiot\u00f3w i lin stanowi\u0105cych pu\u0142apk\u0119 dla nurka, zw\u0142aszcza je\u015bli s\u0105 ruchome. To ogranicza prowadzenie inspekcji. Pomimo takich warunk\u00f3w komercyjni nurkowie oraz firmy specjalizuj\u0105ce si\u0119 w pracach podwodnych s\u0105 stale anga\u017cowane do prac przy inspekcji most\u00f3w i innych struktur podwodnych.
\n\u00a0<\/p>\n
Rys 1. Podwodny obraz sonarowy i zdj\u0119cie nad powierzchni\u0105 wody \u0142\u0105cznieprezentuj\u0105 dno rzeki oraz struktur\u0119 podwodn\u0105 mostu
\n\u00a0
\nNiezale\u017cnie od profesjonalizmu nurk\u00f3w wsp\u00f3lny niepok\u00f3j zawsze budz\u0105 r\u00f3\u017cnice w ocenie stanu struktur podwodnych prezentowane przez ka\u017cdego z nich oraz r\u00f3\u017cnice stanowisk w ich raportach. Takie niekonsekwencje mog\u0105 istnie\u0107 nie tylko w opiniach sporz\u0105dzanych przez r\u00f3\u017cne firmy, ale tak\u017ce przez ka\u017cdego nurka z osobna. W rezultacie instytucja upowa\u017cniona do podejmowania decyzji o konieczno\u015bci i o sposobie lub o terminie wykonania napraw nie posiadaj\u0105c jednoznacznych opinii technicznych nie mo\u017ce mie\u0107 do nich zaufania. To mo\u017ce stwarza\u0107 sytuacje zagra\u017caj\u0105ce sprawno\u015bci infrastruktury.
\nObecnie wiele firm maj\u0105cych lata do\u015bwiadcze\u0144 w przeprowadzaniu operacji podwodnych, inspekcji most\u00f3w, zap\u00f3r, wej\u015b\u0107 do port\u00f3w czy nabrze\u017cy portowych konsekwentnie rozwija r\u00f3\u017cne technologie aby uzyska\u0107 najlepsze mo\u017cliwo\u015bci w realizacji zlece\u0144 i prezentowaniu obiektywnych rezultat\u00f3w. Wdra\u017canie innowacyjnych technologii w procesie prowadzonych inspekcji pozwala na lepsz\u0105 obs\u0142ug\u0119 klient\u00f3w, kompleksowe i ekonomiczne prowadzenie analiz, lepsze szacowanie ubytk\u00f3w w elementach struktur podwodnych jak r\u00f3wnie\u017c lokalizowanie miejsc podmywania i szacunkow\u0105 ocen\u0119 warunk\u00f3w na dnie. Realizacj\u0119 niekt\u00f3rych zada\u0144 dotycz\u0105cych inspekcji struktur podwodnych mo\u017cna usprawni\u0107 pos\u0142uguj\u0105c si\u0119 zwyk\u0142ymi echosondami lub bocznymi sonarami holowanymi. W wielu przypadkach sonar holowany daje bardzo dobr\u0105 wizualizacj\u0119 dna. Jednak w s\u0105siedztwie filar\u00f3w, nawet je\u015bli pr\u0105d wodny jest umiarkowany (poni\u017cej 8km\/godz.) stabilne utrzymanie g\u0142owicy sonaru jest problematyczne a geometria struktury podwodnej ogranicza manewry statku holuj\u0105cego g\u0142owic\u0119. Wykorzystanie echosondy, chocia\u017c nie jest limitowane wymogami jak dla sonaru holowanego jest tak\u017ce ograniczone ze wzgl\u0119du na w\u0105sk\u0105 wi\u0105zk\u0119 akustyczn\u0105 oraz ma\u0142\u0105 zdolno\u015b\u0107 manewrowania statkiem przy silnych pr\u0105dach. \u015awiadomo\u015b\u0107 ogranicze\u0144 przy pos\u0142ugiwaniu si\u0119 sonarem holowanym i konwencjonaln\u0105 echosond\u0105 spowodowa\u0142a rozpocz\u0119cie prac eksperymentalnych podczas inspekcji struktur podwodnych z wykorzystaniem g\u0142owicy sonaru skanuj\u0105cego mechanicznie. Sonar skanuj\u0105cy z dodatkowym silnikiem krokowym do obracania przetwornikiem wykorzystuje podobne elementy sk\u0142adowe co echosonda czy konwencjonalny sonar holowany. W sonarze skanuj\u0105cym mechanicznie po wys\u0142aniu akustycznego impulsu nadawczego system czeka na odebranie ech. Czas oczekiwania jest wprost proporcjonalny do wybranego zakresu. Po zako\u0144czeniu cyklu nadawanie\/odbi\u00f3r silnik krokowy obraca przetwornikiem o jeden skok k\u0105towy i proces si\u0119 powtarza. Szeroko\u015b\u0107 wi\u0105zki akustycznej sonaru skanuj\u0105cego zale\u017cy od rozmiar\u00f3w, kszta\u0142tu i cz\u0119stotliwo\u015bci przetwornika. Sonar wysokiej rozdzielczo\u015bci Kongsberg Mesotech serii 1000 w wersji g\u0142owicy z podw\u00f3jnym przetwornikiem umo\u017cliwia u\u017cytkownikowi skompletowanie zar\u00f3wno profil\u00f3w podwodnej struktury jak i pe\u0142n\u0105 wizualizacj\u0119 obrazu badanego dna.
\n\u00a0<\/p>\n
Rys 2. Skanowanie przestrzeni wi\u0105zk\u0105 sonarow\u0105
\n\u00a0
\nAby uzyska\u0107 najlepszy zasi\u0119g i wysok\u0105 rozdzielczo\u015b\u0107 dobrano bardzo w\u0105sk\u0105 wi\u0105zk\u0119 akustyczn\u0105 oraz cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 675 kHz .
\nW przeciwie\u0144stwie do sonaru holowanego, sonar skanuj\u0105cy najlepiej pracuje gdy g\u0142owica jest w pozycji ca\u0142kowicie stacjonarnej.
\nIstotn\u0105 przewag\u0105 sonaru skanuj\u0105cego jest to, \u017ce wykorzystuj\u0105c r\u00f3\u017cne mo\u017cliwo\u015bci ustawienia po\u0142o\u017cenia g\u0142owicy w stosunku do badanego obiektu powstaj\u0105 mo\u017cliwo\u015bci precyzyjnego odwzorowania obrazu dna, obrazu struktur pionowych obiektu, dok\u0142adnych profili umo\u017cliwiaj\u0105cych obliczanie nanos\u00f3w lub ubytk\u00f3w gruntu.
\nPrzy konwencjonalnym odtwarzaniu obrazu sonarem skanuj\u0105cym korzysta si\u0119 z g\u0142owicy zamontowanej na tr\u00f3jnogu opuszczanym na dno rzeki. Nawet przy silniejszych pr\u0105dach ustawiony na dnie tr\u00f3jn\u00f3g z zawieszon\u0105 na kardanie g\u0142owic\u0105 daje stabilno\u015b\u0107 wymagan\u0105 do uzyskania obrazu o wysokiej rozdzielczo\u015bci. Przenoszenie tr\u00f3jnoga z odpowiednio zawieszon\u0105 g\u0142owic\u0105 wok\u00f3\u0142 struktury podwodnej u\u0142atwia zapisywanie plik\u00f3w z danymi, kt\u00f3re mog\u0105 utworzy\u0107 mozaik\u0119 jak ta pokazana na rysunku nr 4. Analizuj\u0105c mozaik\u0119 dna \u2013 w tym wypadku wok\u00f3\u0142 filaru mostu \u2013 operator jest w stanie dobra\u0107 optymalne miejsca do skanowania profili tak, aby w oparciu o zebrane dane batymetryczne mo\u017cna by\u0142o okre\u015bli\u0107 rzeczywiste g\u0142\u0119boko\u015bci i wyliczy\u0107 wielko\u015bci degraduj\u0105cych nanos\u00f3w czy ubytk\u00f3w. Sonar skanuj\u0105cy daje tak\u017ce sposobno\u015b\u0107 do kompletnej pionowej wizualizacji filar\u00f3w most\u00f3w i innych struktur.
\nZamieszczone ni\u017cej rysunki prezentuj\u0105 rezultaty uzyskane sonarem MS1000 podczas podwodnej inspekcji filar\u00f3w mostu na rzece. Poniewa\u017c rzeka ta stanowi\u0142a g\u0142\u00f3wny zbiornik odwadniaj\u0105cy okolic\u0119 i nios\u0142a du\u017ce ilo\u015bci osad\u00f3w, widoczno\u015b\u0107 by\u0142a ograniczona do 1.5 metra. Pr\u0105d wodny wynosi\u0142 5 \u2013 8 km\/godz. Wykorzystuj\u0105c sonar skanuj\u0105cy odtworzone zosta\u0142y trzy rodzaje obraz\u00f3w:
\n\u00a0
\n1. Odtworzono pionowe obrazy \u015bcian filar\u00f3w mostu.
\n2. Odtworzono obraz koryta rzeki w s\u0105siedztwie filar\u00f3w w celu utworzenia mozaiki dna.
\n3. Zdj\u0119to profile filar\u00f3w oraz dna rzeki w celu ilo\u015bciowego oszacowania nanos\u00f3w i ubytk\u00f3w.
\n\u00a0<\/p>\n
Rys 3. Rezultat pionowej wizualizacji filaru mostu uzyskany sonarem skanuj\u0105cym ukazuj\u0105cy nieprawid\u0142owe rozmieszczenie narzutu kamiennego.
\n\u00a0
\nWykorzystanie wszystkich obraz\u00f3w oraz profili a tak\u017ce ich kombinacji z fotografiami struktury powy\u017cej wody umo\u017cliwi\u0142o opracowanie kompletnej mozaiki wizualizuj\u0105cej dno rzeki oraz filar\u00f3w. Dostarczy\u0142o to in\u017cynierom podstaw do \u0142atwej interpretacji aktualnej sytuacji hydrotechnicznej oraz do ilo\u015bciowej i jako\u015bciowej analizy aktualnego stanu filar\u00f3w mostu i wyst\u0119puj\u0105cych zagro\u017ce\u0144. W wyniku stosowania mechanicznie skanowanego sonaru mo\u017cna ustali\u0107 baz\u0119 odniesienia zar\u00f3wno dla starych jak i nowych konstrukcji mostowych, kt\u00f3ra jest pomocn\u0105 w podejmowaniu decyzji dotycz\u0105cych ca\u0142ej infrastruktury i dok\u0142adnym definiowaniu poziom\u00f3w dna rzeki. Rezultaty dalszych inspekcji ( b\u0119d\u0105cych w planowaniu lub wynikaj\u0105cych z powodzi, wp\u0142ywu ruchu statk\u00f3w itp.) mog\u0105 by\u0107 potem por\u00f3wnywane z oryginalnymi zarchiwizowanymi zbiorami umo\u017cliwiaj\u0105c w ten spos\u00f3b rejestracj\u0119 wszelkich zmian warunk\u00f3w i struktury dna. W szczeg\u00f3lno\u015bci przydatne s\u0105 dane o profilach uzyskane sonarem skanuj\u0105cym poniewa\u017c degradacja dna wynikaj\u0105ca z osad\u00f3w mo\u017ce by\u0107 obserwowana z up\u0142ywem czasu przez por\u00f3wnywanie poprzednich zapis\u00f3w dna rzeki s\u0105siaduj\u0105cego ze strukturami podwodnymi z badaniami bie\u017c\u0105cymi. W wielu przypadkach z powodu up\u0142ywu lat brak jest starych dokumentacji, rysunk\u00f3w czy plan\u00f3w most\u00f3w. Sonar MS1000 dostarcza zestawu danych ilo\u015bciowych oraz wizualnych, kt\u00f3re mog\u0105 stanowi\u0107 odniesienie do przysz\u0142ych inspekcji struktur podwodnych.
\nPonadto, co jest te\u017c bardzo wa\u017cne przy korzystaniu z nurka, wzrasta poziom bezpiecze\u0144stwa poniewa\u017c sonar zidentyfikuje potencjalne zagro\u017cenia zanim nurek zejdzie po wod\u0119. Dodatkowo sonar pozwala na \u015bledzenie przez nadz\u00f3r na powierzchni w czasie rzeczywistym po\u0142o\u017cenia nurka pod wod\u0105.
\nInnym obszarem mo\u017cliwo\u015bci jakie daje sonar MS1000 w przypadku konstrukcji podwodnych jest prowadzenie kontroli jako\u015bci prac a tak\u017ce mo\u017cliwo\u015bci dokumentacyjne w zakresie ich ubezpieczenia.
\nRys 3 pokazuje nieprawid\u0142owe rozmieszczenie narzutu kamiennego w formie sto\u017cka kt\u00f3ry wykonawca rob\u00f3t zrzuci\u0142 do wody. Narzut kamienny zosta\u0142 tak zaprojektowany, aby nie przekracza\u0142 poziomu podparcia. Jak wida\u0107 na obrazie, wykonawca zrzuci\u0142 kamienie ponad ten poziom. W wyniku nieprawid\u0142owego rozmieszczenia narzutu przep\u0142yw wody wok\u00f3\u0142 filaru zosta\u0142 zmieniony, co po pewnym czasie zwi\u0119kszy podatno\u015b\u0107 filaru na lokalne podmywanie.
\n\u00a0<\/p>\n
Rys 4. Obraz mozaiki uzyskanej sonarem skanuj\u0105cym pokazuj\u0105cy ubytki w dnie oraz nieprawid\u0142owe rozmieszczenie narzut\u00f3w kamiennych.
\n\u00a0
\nJako przyk\u0142ad na rys 5 przedstawiono rezultaty pomiar\u00f3w profili w poszczeg\u00f3lnych punktach s\u0105siaduj\u0105cych z filarem mostu odniesione do geodezyjnego poziomu referencyjnego. Przedstawione profile stanowi\u0105 podstaw\u0119 do wyliczenia urobku, kt\u00f3ry nale\u017cy usun\u0105\u0107, b\u0105d\u017a do wyeliminowania miejsc zagro\u017conych podmyciem.
\n\u00a0<\/p>\n
Rys 5. Zdj\u0119te profile filar\u00f3w oraz dna rzeki w celu ilo\u015bciowego oszacowania nanos\u00f3w i ubytk\u00f3w.
\n\u00a0
\nNajlepsze rezultaty podwodnych inspekcji uzyskuje si\u0119 w wyniku kombinacji r\u00f3\u017cnych dziedzin, dysponuj\u0105c r\u00f3\u017cnymi technikami. Wiele firm przekona\u0142o si\u0119, \u017ce dokonywanie inspekcji przy wykorzystaniu nurka oraz sonaru skanuj\u0105cego zapewnia najwy\u017cszy z mo\u017cliwych poziom jako\u015bci podczas przeprowadzenia inspekcji stanu struktur podwodnych. Wspieraj\u0105c sonarem skanuj\u0105cym tradycyjne metody inspekcji wykorzystuj\u0105ce nurka dostarcza si\u0119 instytucjom odpowiedzialnym za stan techniczny most\u00f3w i innych budowli hydrotechnicznych niezb\u0119dnych informacji do podejmowania decyzji. S\u0142u\u017cy to do lepszego gospodarowania \u015brodkami przeznaczanymi na remonty i ma wp\u0142yw na roczne bud\u017cety tych instytucji.<\/p>\n
<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Akustyka pomaga w inspekcji budowli wodnych Powstaj\u0105ce w dzisiejszym \u015bwiecie mosty i inne budowle wodne imponuj\u0105 nowoczesnymi rozwi\u0105zaniami konstrukcyjnymi, jednak w dalszym ci\u0105gu s\u0105 te\u017c eksploatowane mocno przestarza\u0142e konstrukcje wymagaj\u0105ce przegl\u0105d\u00f3w powy\u017cej i poni\u017cej linii wodnej. Pomimo, \u017ce poziom techniczny przegl\u0105d\u00f3w stanu technicznego powy\u017cej linii wodnej znacznie wzr\u00f3s\u0142, to przegl\u0105dy poni\u017cej linii wodnej w dalszym […]<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-4372","page","type-page","status-publish","hentry"],"yoast_head":"\n