《橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶法檢測技術(shù)規(guī)程》

ICS

CCS

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CCTASXX—2023

橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶法檢測技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationforsonardetectionof

underwaterstructuresofbridges

（征求意見稿）

2023年8月30日

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國交通運(yùn)輸協(xié)會??發(fā)布

T/CCTASXX—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由中國交通運(yùn)輸協(xié)會交通工程設(shè)施分會提出。

本文件由中國交通運(yùn)輸協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本文件起草單位：北京路橋瑞通科技發(fā)展有限公司、北京市政路橋管理養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司、中交

路橋檢測養(yǎng)護(hù)有限公司、中交路建交通科技有限公司、中公智聯(lián)（北京）科技有限公司、北京科技大

學(xué)、北京中德建基路橋工程技術(shù)有限公司、上海市建筑科學(xué)研究院有限公司、中誠云檢（北京）科技

有限公司、山東高速集團(tuán)有限公司、重慶特盾工程檢測技術(shù)有限公司。

本文件主要起草人：朱尚清、張強(qiáng)、郭河、胡建新、車功健、劉越、白震、陳勇、劉旎、孫文麗、

王開軍、張福建、楊亮亮、李金鹿、亓興軍、張文武、余洋。

I

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引言

橋梁結(jié)構(gòu)是土木工程中重要的基礎(chǔ)設(shè)施，歷來被稱為“生命線工程”，其結(jié)構(gòu)的健康及安全運(yùn)營

一直是橋梁管理單位和社會關(guān)注的重點(diǎn)。而橋梁結(jié)構(gòu)的變形是反映橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的重要參數(shù)，毫

米波雷達(dá)是具有非接觸測量、全天候、不受外界環(huán)境的影響等優(yōu)點(diǎn)，能很好地解決橋梁結(jié)構(gòu)變形非接

觸式檢測這一行業(yè)難點(diǎn)問題。目前毫米波雷達(dá)在橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，主要包括索力測試、

靜載試驗(yàn)、動載試驗(yàn)以及橋梁健康監(jiān)測等領(lǐng)域。但目前國內(nèi)還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使毫米波雷達(dá)

測試這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用受到很大的限制。為規(guī)范毫米波雷達(dá)在橋梁結(jié)構(gòu)變形檢測的操作方法，指導(dǎo)該

技術(shù)的應(yīng)用，提高測試的精度，在總結(jié)大量現(xiàn)場檢測經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過廣泛調(diào)研、征求意見，并參

考國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定本文件。

本規(guī)程是土木工程領(lǐng)域首次提出毫米波雷達(dá)在橋梁結(jié)構(gòu)變形的應(yīng)用規(guī)程，并規(guī)范其應(yīng)用，推薦給

相關(guān)單位使用。在使用過程中，若有意見和建議，可遞交至牽頭編制單位北京路橋瑞通科技發(fā)展有限

公司(地址：北京市石景山區(qū)八大處路10號，郵政編碼：100144)提出，以便修訂時參考。

II

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橋梁結(jié)構(gòu)變形毫米波雷達(dá)測試技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶法檢測技術(shù)的基本規(guī)定、儀器設(shè)備，橋梁水下構(gòu)件檢測、基礎(chǔ)沖

刷檢測以及河床斷面檢測的方法、數(shù)據(jù)處理，檢測報告的編制。

本文件適用于公路、城市橋梁結(jié)構(gòu)的水下結(jié)構(gòu)檢測，鐵路、水利等其他橋梁可參照使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

CJJ/T233城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)程

JTG5120公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范

JTG/TH21公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

T/CECSG:J56-2019公路橋梁水下構(gòu)件檢測技術(shù)規(guī)程

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

橋梁水下結(jié)構(gòu)underwaterstructureofbridge

橋梁結(jié)構(gòu)位于常水位以下的橋梁構(gòu)件，如墩臺、基礎(chǔ)及河床等構(gòu)造物。

3.2

聲吶sonar(soundnavigationandranging)

利用聲波在水中的傳播和反射特性，通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理進(jìn)行導(dǎo)航和測距的技術(shù)。

3.3

基礎(chǔ)沖刷foundationScour

因水流作用導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)周圍的沖蝕、淘空等缺損。

3.4

河床斷面riverbedsection

垂直于水流方向的河道斷面。

3.5

成像聲吶imagingsonar

1

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在橋梁形變測量中電磁波沿形變方向直接傳播到目標(biāo)點(diǎn)，利用回波信號得到形變信息。

3.6

機(jī)械掃描聲吶mechanicalscanningsonar

從雷達(dá)目標(biāo)反射回來的信號，或在雷達(dá)接收機(jī)的陰極射線管屏幕上由這個信號所產(chǎn)生的蹤跡。

3.7

多波束聲吶multi-beamsonar

在一定空間范圍內(nèi)同時形成多個波束的聲吶，如前視多波束聲吶和多波束探深聲吶等。

4基本規(guī)定

4.1一般規(guī)定

4.1.1初始檢查時，養(yǎng)護(hù)檢查等級為I、II級的公路或城市橋梁應(yīng)開展水下結(jié)構(gòu)檢測。

4.1.2符合T/CECSG:J56-2019中3.1.1和3.1.2規(guī)定的橋梁水下結(jié)構(gòu)應(yīng)開展檢測。

4.1.3實(shí)施橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶檢測的人員應(yīng)具備相應(yīng)橋梁檢測資格和水下工程檢測的能力。

4.1.4檢測設(shè)備的適用范圍、精度以及技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足檢測的要求。

4.1.5橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測的聲吶設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，檢測前應(yīng)對設(shè)備功能進(jìn)行核查。

4.1.6當(dāng)采用新的聲吶技術(shù)、設(shè)備和檢測方法時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)儀器設(shè)備技術(shù)參數(shù)應(yīng)經(jīng)過科技成果鑒定或經(jīng)檢定/校準(zhǔn)；

b)聲吶設(shè)備應(yīng)與成熟的方法進(jìn)行比對試驗(yàn)；

c)儀器設(shè)備有相應(yīng)的檢測細(xì)則或作業(yè)指導(dǎo)書，并提供測試誤差或測試結(jié)果的離散度。

4.2檢測工作流程

橋梁水下結(jié)構(gòu)采用聲吶法進(jìn)行檢測的工作流程應(yīng)按照圖1執(zhí)行。

圖1聲吶法檢測工作流程

4.3檢測方案

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4.3.1制定檢測方案前，應(yīng)收集橋梁基本信息、設(shè)計資料、竣工資料，尤其是與水下檢測相關(guān)的水文

資料、歷次檢測及維修加固資料，必要時進(jìn)行現(xiàn)場踏勘和調(diào)研。

4.3.2公路橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測應(yīng)根據(jù)目的、內(nèi)容以及要求制訂聲吶法檢測方案，應(yīng)包括但不限于以下

內(nèi)容：

a)橋梁概況：包括橋梁結(jié)構(gòu)的基本信息、橋梁設(shè)計及竣工資料、所在水域的水文資料、與水下結(jié)

構(gòu)相關(guān)的歷次檢測及維修加固資料等。

b)橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測目的、項(xiàng)目、技術(shù)要求和檢測依據(jù)。

c)橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測范圍、檢測內(nèi)容及聲吶檢測的方法。

d)檢測儀器設(shè)備及輔助設(shè)備。

e)檢測進(jìn)度計劃。

f)水上檢測安全保證措施及通航航道的水上交通組織方案。

g)質(zhì)量保障措施。

5儀器設(shè)備

5.1一般規(guī)定

5.1.1儀器設(shè)備應(yīng)包括聲吶設(shè)備和輔助設(shè)備。聲吶檢測設(shè)備其主要有信號源、發(fā)射裝置、收發(fā)換能器

以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，見附錄A。

5.1.2檢測儀器設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)檢測內(nèi)容來確定，水下構(gòu)件表面缺陷檢測一般選擇機(jī)械掃描聲吶、

前視聲吶進(jìn)行檢測，基礎(chǔ)沖刷及河床斷面沖刷一般選擇多波速聲吶進(jìn)行檢測，也可選擇三維實(shí)時聲吶

系統(tǒng)檢測。

5.1.3運(yùn)輸過程中應(yīng)保證儀器設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，輕拿輕放；儀器設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行保養(yǎng)和清潔維護(hù)。

5.1.4聲吶檢測設(shè)備通常搭載載體為水下機(jī)器人和測量船，也可以采用無人船搭載聲吶的測試系統(tǒng)。

5.2機(jī)械掃描聲吶

5.2.1機(jī)械掃描聲吶主要有聲納探頭、聲吶主機(jī)、數(shù)據(jù)采集與處理軟件組成，搭載載體通常采用水下

機(jī)器人（ROV或AUV）。

5.2.2機(jī)械掃描聲吶掃描范圍的要求應(yīng)能實(shí)現(xiàn)從0°~360°范圍掃描或連續(xù)掃描。

5.2.3機(jī)械掃描聲吶的波束寬度指標(biāo)分為垂直和水平向兩個控制指標(biāo)，垂直波束寬度一般在15°~35°

范圍內(nèi)，水平波束寬度一般在0.8°~3°范圍內(nèi)。不同工作頻率的聲吶其波束寬度的指標(biāo)不同，應(yīng)根據(jù)

測量精度來選擇測量聲吶。

5.2.4機(jī)械掃描聲吶在測量范圍的精度與聲波脈沖寬度相關(guān)，聲吶設(shè)備聲波脈沖寬度一般在5μs—

~1000μs。

5.2.5機(jī)械掃描聲吶最大測量范圍與聲吶工作頻率相關(guān)，工作頻率越低，測量距離越大，測量精度越

低，應(yīng)根據(jù)水下檢測項(xiàng)目對測量范圍、精度要求來選擇聲吶工作頻率。聲吶最小測量距離應(yīng)不小于

0.5m，工作頻率常用有330kHz、675kHz、1000kHz，工作頻率與測量最大距離的關(guān)系見表1。

表1聲吶工作頻率與測量范圍關(guān)系表

聲吶工作頻率（kHz）測量最大距離（m）

330300

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675100

100050

5.3前視多波束聲吶

5.3.1前視多波束聲吶可以通過單頻/雙頻聲吶，在一定空間范圍內(nèi)同時形成多個波束，采用多波束成

像可同時獲取多個波道的信息，一次可探測較大角度范圍內(nèi)的多個目標(biāo)。前視多波束聲吶可對橋梁水

下結(jié)構(gòu)物表面成像，結(jié)合視頻圖像對表面病害進(jìn)行識別。

5.3.2前視多波束聲吶系統(tǒng)由多波束聲吶基陣（天線）、聲吶主機(jī)、數(shù)據(jù)采集及分析軟件、連接線纜

等組成。

5.3.3前視聲吶通常搭載在水下機(jī)器人（ROV或AUV）上，水下機(jī)器人通常配備水下視頻、水下定位系

統(tǒng)等。在橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測容易定位的情況，可以采用潛水員或測量船利用前視聲吶開展水下檢測。

5.3.4前視聲吶分為單頻、雙頻聲吶兩種，聲吶常用工作頻率為375kHz、750kHz、1.2MHz和2.1MHz。

聲吶工作頻率與主要技術(shù)參數(shù)的關(guān)系見表2。

表2前視聲吶常用技術(shù)參數(shù)表

聲吶工作頻率375kHz750kHz/1.2MHz1.2MHz/2.1MHz

測量范圍（大）200m100m/40m30m/10m

測量范圍（?。?.2m0.1m0.1m

距離分辨率（mm）84/2.52.5/2.5

更新速率（Hz）404040

水平波束開角（°）130130/70130/60

垂直波束開角（°）2020/1220/12

波束個數(shù)256512512

角度分辨率（°）21/0.60.6/0.4

波束間隔（°）0.50.25/0.160.25/0.16

5.3.5前視多波束系統(tǒng)聲吶由多個波束形成器組成，多個波束形成器形成的波束按順序排列并充滿這

個掃描空間，將掃描空間分割為若干塊，經(jīng)處理后形成二維聲吶圖像。

5.3.6前視多波束聲吶二維成像系統(tǒng)主要由四個部分組成：目標(biāo)回波信號接收、前置預(yù)處理、后置處

理及終端顯示。

5.3.7前視多波束聲吶實(shí)施檢測時，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目對距離、精度等技術(shù)參數(shù)要求選擇聲吶型號。

5.4多波束探深聲吶

5.4.1多波束探深聲吶主要利用測量船搭載聲吶系統(tǒng)（見圖2），通過聲吶成像技術(shù)得到高精度的三維

地形圖，可對橋梁墩臺基礎(chǔ)及河床斷面的沖刷、淘空等缺陷進(jìn)行檢測。

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圖2多波束探深聲吶工作示意圖

5.4.2多波束探深聲吶系統(tǒng)硬件一般由多波束聲學(xué)傳感器、多波束甲板單元、慣性姿態(tài)儀、衛(wèi)星定位

系統(tǒng)、定向羅經(jīng)、表面聲速儀、聲速剖面儀等組成。

5.4.3多波束測深系統(tǒng)的軟件包括：多波束設(shè)備控制軟件、導(dǎo)航采集軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件。多波束

聲吶軟件主要是控制設(shè)備的參數(shù)，跟蹤查看及水下?lián)Q能器狀態(tài)；導(dǎo)航采集軟件可對測量過程中進(jìn)行航

線規(guī)劃、導(dǎo)航和水下三維地形的實(shí)時顯示；數(shù)據(jù)處理軟件主要是對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，以實(shí)現(xiàn)橋梁

水下病害識別。

5.4.4多波束探深聲吶系統(tǒng)工作頻率一般為400kHz，波束個數(shù)不小于512，測深分辨率不大于0.75cm。

5.4.5多波束探深聲吶主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)探深聲吶的聲納系統(tǒng)波束角規(guī)定：平行航跡波束寬度為一般為1°~3°，垂直航跡波束寬度為

0.5°~3°。

b)聲吶發(fā)射器發(fā)出的扇形波束，其面應(yīng)垂直于航跡，一般開角為60°~150°，航跡方向的開角約

為0.5°~5°。

c)聲吶系統(tǒng)的波束開角范圍不小于140°。

d)最小測深范圍不大于0.5m，最大測深范圍不小于100m。

e)聲吶系統(tǒng)的最大Ping率不小于10Hz。

6橋梁水下構(gòu)件檢測

6.1一般規(guī)定

6.1.1檢測范圍包括位于常水位以下的橋墩、橋臺結(jié)構(gòu)，以及裸露在水中的墩臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分。

6.1.2應(yīng)根據(jù)檢測要求范圍、內(nèi)容、精度，選擇合適的機(jī)械掃描聲吶或前視多波束聲吶設(shè)備。

6.1.3聲吶法主要檢測構(gòu)件的破損、露筋、空洞、孔洞、沖蝕、變形等外觀缺陷。

6.1.4采用機(jī)械掃描聲吶或前視多波束聲吶設(shè)備進(jìn)行構(gòu)件檢測，可以通過二維聲吶成像對構(gòu)件尺寸以

及缺損的位置和尺寸進(jìn)行測量。

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6.1.5對于測量精度要求較高的構(gòu)件尺寸或病害定位、以及尺寸測量可以采用潛水員配合視頻的方式

進(jìn)行測量復(fù)核。

6.2準(zhǔn)備工作

6.2.1實(shí)施橋梁結(jié)構(gòu)水下構(gòu)件聲吶檢測前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場探勘。

6.2.2應(yīng)根據(jù)檢測項(xiàng)目的內(nèi)容、要求、精度等選擇聲吶檢測設(shè)備，并選配合適的輔助測量設(shè)備如水下

機(jī)器人、測量船、安裝甲板單元等。

6.2.3實(shí)施水下構(gòu)件檢測前，應(yīng)對聲吶設(shè)備的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，包括聲吶的掃描方式、航跡規(guī)劃、

采樣參數(shù)等。

6.2.4檢測前應(yīng)對聲吶設(shè)備的功能進(jìn)行核查，將設(shè)備連接后經(jīng)在水中調(diào)試工作正常后方可開始檢測。

6.3現(xiàn)場檢測

6.3.1橋梁結(jié)構(gòu)水下構(gòu)件采用聲吶進(jìn)行檢測時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)橋梁構(gòu)件檢測時應(yīng)逐一對構(gòu)件進(jìn)行檢測。

b)聲吶法檢測水下構(gòu)件，應(yīng)對測試的水下構(gòu)件周圍進(jìn)行圓形或半圓形掃測，聲吶成像范圍應(yīng)覆蓋

水下構(gòu)件部分。

c)當(dāng)聲吶垂直波束角開角不能覆蓋水下構(gòu)件部分，水下機(jī)器人在航線規(guī)劃時應(yīng)考慮在水域中不同

深度進(jìn)行測試。

d)采用機(jī)械掃描聲吶檢測時，通過多個測站對構(gòu)件進(jìn)行測試，應(yīng)保證各測站的掃描扇形范圍有一

定重疊，且能覆蓋水下構(gòu)件的全部范圍。

6.3.2采用機(jī)械掃描聲吶對橋梁水下構(gòu)件進(jìn)行測試時，數(shù)據(jù)采集參數(shù)符合下列規(guī)定：

a)根據(jù)測試精度要求設(shè)置合適聲波脈沖寬度，或采用聲吶設(shè)備系統(tǒng)的最優(yōu)選項(xiàng)。

b)根據(jù)現(xiàn)場測試條件設(shè)置掃描聲吶掃描的方式或角度范圍。

c)采樣點(diǎn)的設(shè)置一般為238、476、952或1904，應(yīng)根據(jù)檢測精度要求合理設(shè)置。

6.3.3采用前視多波束聲吶對水下構(gòu)件進(jìn)行檢測，水下機(jī)器人環(huán)繞測試水下構(gòu)件運(yùn)動，聲吶數(shù)據(jù)采用

連續(xù)采集的方式，保證連續(xù)采集數(shù)據(jù)能覆蓋水下構(gòu)件的全部范圍。

6.3.4采用前視多波束聲吶對水下構(gòu)件進(jìn)行檢測，當(dāng)聲吶垂直波束角不能覆蓋結(jié)構(gòu)垂直向范圍時，應(yīng)

使機(jī)器人在不同深度范圍采集聲吶數(shù)據(jù)。

6.3.5橋梁水下構(gòu)件檢測時，應(yīng)做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應(yīng)包括構(gòu)件編號、采樣參數(shù)、測站位置、

航跡規(guī)劃、數(shù)據(jù)存儲信息等。

6.4數(shù)據(jù)的處理與分析

6.4.1采集的聲吶數(shù)據(jù)通過處理軟件進(jìn)行后處理，經(jīng)過波束形成、波束內(nèi)插、匹配濾正交解調(diào)、低頻

抽樣等形成二維聲吶圖像。

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6.4.2采用機(jī)械掃描聲吶采集的數(shù)據(jù)需要通過多個測站的坐標(biāo)將二維聲吶圖像拼接形成構(gòu)件整體或完

整表面的圖像。

6.4.3采用前視多波束聲吶采集的數(shù)據(jù)則根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動的航跡坐標(biāo)對構(gòu)件表面進(jìn)行二維聲吶成像。

6.4.4聲吶圖像中結(jié)構(gòu)表觀的缺損應(yīng)在圖中進(jìn)行標(biāo)識，通過聲吶圖中結(jié)構(gòu)尺寸定位其在結(jié)構(gòu)上的相對

位置。對于線狀缺陷應(yīng)定位其起始點(diǎn)的相對位置，對于不規(guī)則面狀缺陷則定位其中心位置。

6.4.5利用聲吶圖像中的坐標(biāo)信息對橋梁結(jié)構(gòu)水下構(gòu)件的尺寸進(jìn)行復(fù)核，必要時可以借助其它檢測方

法進(jìn)行驗(yàn)證。

6.4.6當(dāng)聲吶檢測的結(jié)果異常時，應(yīng)采用潛水員攜帶視頻及水下測量方式等方法進(jìn)行復(fù)核。

6.4.7橋梁結(jié)構(gòu)水下構(gòu)件聲吶法檢測的結(jié)果整理應(yīng)按照病害的類型進(jìn)行分類統(tǒng)計，并整理典型病害的

聲吶圖像或視頻照片。

6.4.8橋梁水下構(gòu)件表觀檢測的結(jié)果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）橋梁水下構(gòu)件表觀缺損應(yīng)根據(jù)聲吶圖像進(jìn)行統(tǒng)計復(fù)核。

b)構(gòu)件表面缺損應(yīng)給出其位置、尺寸（長度或面積），并分析病害的成因、發(fā)展趨勢及對結(jié)構(gòu)的

影響。

c)橋梁有設(shè)計資料時，通過聲吶檢測對結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸進(jìn)行復(fù)核；無設(shè)計資料和歷史檢測數(shù)據(jù)時，

測試的結(jié)構(gòu)尺寸可作為橋梁構(gòu)件基本信息數(shù)據(jù)存檔。

d)橋梁病害結(jié)果宜根據(jù)聲吶成像結(jié)果繪制構(gòu)件病害分布圖。

7橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測

7.1一般規(guī)定

7.1.1檢測主要包括常水位以下墩臺結(jié)構(gòu)或墩臺基礎(chǔ)周圍沖刷、空洞等因水流作用導(dǎo)致的病害。

7.1.2橋梁基礎(chǔ)沖刷宜選擇多波束探深聲吶進(jìn)行檢測，常采用測量船安裝聲吶探測系統(tǒng)，也可采用無

人船搭載多波束聲吶系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

7.1.3采用多波束探深聲吶系統(tǒng)對橋梁基礎(chǔ)沖刷進(jìn)行檢測時，應(yīng)對常水位以下基礎(chǔ)逐一進(jìn)行檢測。

7.1.4橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果對基礎(chǔ)沖刷測線進(jìn)行規(guī)劃，并編制檢測技術(shù)方案，

通過試驗(yàn)確定聲吶采集工作的參數(shù)。

7.2準(zhǔn)備工作

7.2.1實(shí)施檢測前，應(yīng)準(zhǔn)備多波束探測聲吶系統(tǒng)、測量裝置、安裝甲板單元以及其他輔助測量設(shè)備、

工具等。

7.2.2儀器設(shè)備進(jìn)場前應(yīng)對聲吶檢測系統(tǒng)進(jìn)行連接調(diào)試，確保系統(tǒng)能正常工作。

7.2.3基礎(chǔ)沖刷檢測現(xiàn)場測試測線布設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：

a)橋梁水下基礎(chǔ)檢測應(yīng)逐個基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，規(guī)劃每個墩臺基礎(chǔ)檢測的航線。

b)墩臺基礎(chǔ)檢測的測線（測量船線）應(yīng)沿墩臺基礎(chǔ)周邊環(huán)形布置，測線形狀根據(jù)基礎(chǔ)形狀來確定，

可采用圓形、橢圓形等。

7

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c)每個墩臺基礎(chǔ)測線布設(shè)應(yīng)考慮結(jié)合全橋基礎(chǔ)檢測進(jìn)行優(yōu)化。

7.2.4實(shí)施現(xiàn)場檢測前，在聲吶系統(tǒng)在測量船安裝后應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，確保系統(tǒng)

正常工作才能開始測試。

7.3現(xiàn)場檢測

7.3.1采用多波束探深聲吶對橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測時，數(shù)據(jù)采集應(yīng)沿測線進(jìn)行連續(xù)采集。

7.3.2數(shù)據(jù)采集應(yīng)按照規(guī)劃測線進(jìn)行，測試時應(yīng)使用配備的導(dǎo)航系統(tǒng)記錄完整的測線軌跡。

7.3.3現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試功能正常后，根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整、設(shè)置合理的采集參數(shù)，方可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。

7.3.4橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測時，應(yīng)做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應(yīng)包括墩臺基礎(chǔ)的編號、采樣參數(shù)、航跡

規(guī)劃、測線布置圖、數(shù)據(jù)存儲信息等。

7.4數(shù)據(jù)的處理與分析

7.4.1多波束探深聲吶采集的連續(xù)數(shù)據(jù)，通過后處理軟件生成橋梁基礎(chǔ)周圍地形的三維聲吶圖像。

7.4.2多波束探深聲吶在數(shù)據(jù)處理時應(yīng)對船只的搖擺姿態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)，對航向、姿態(tài)、升沉以及位置等

進(jìn)行修正，以提高三維聲吶圖像精度。

7.4.3聲吶數(shù)據(jù)處理與分析應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）用于成果解釋的聲吶三維成像圖應(yīng)清晰、信噪比高。

b)應(yīng)根據(jù)三維成像圖的坐標(biāo)信息，標(biāo)識和記錄橋梁基礎(chǔ)沖刷、淘空病害的位置及程度。

c)應(yīng)結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的信息，排除識別病害的異常數(shù)據(jù)。

d)聲吶圖像不清晰或測量尺寸與基礎(chǔ)信息不符合時，應(yīng)采用潛水員攜帶視頻及測量工具進(jìn)行復(fù)核。

7.5結(jié)果的整理

7.5.1橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測的結(jié)果整理時，應(yīng)對每個基礎(chǔ)沖刷情況進(jìn)行統(tǒng)計，并整理典型病害的聲吶圖

像或視頻照片。

7.4.2橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測的結(jié)果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)橋梁基礎(chǔ)沖刷的病害應(yīng)根據(jù)聲吶圖像進(jìn)行統(tǒng)計分類。

b)橋梁基礎(chǔ)沖刷病害的結(jié)果統(tǒng)計表應(yīng)給出其位置、尺寸、體積和評定標(biāo)度，必要時應(yīng)繪制基礎(chǔ)周

圍的等高線圖。

c)應(yīng)分析橋梁基礎(chǔ)沖刷病害的成因、發(fā)展趨勢及對橋梁結(jié)構(gòu)的影響。

d)設(shè)計資料齊全時，可根據(jù)基礎(chǔ)沖刷深度及淘空的檢測結(jié)果，評定基礎(chǔ)埋置深度是否滿足設(shè)計最

小埋置深度的要求。

e)基礎(chǔ)沖刷病害的按照J(rèn)TG/TH21中9.3中規(guī)定進(jìn)行評定。

8橋梁河床斷面檢測

8.1一般規(guī)定

8.1.1河床斷面主要檢測橋下和橋梁上下游100m范圍內(nèi)的河床地形及高程變化情況。

8.1.2橋梁河床斷面宜選擇多波束探深聲吶進(jìn)行檢測，常采用測量船安裝聲吶探測系統(tǒng)，也可采用無

人船搭載多波束聲吶系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

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8.1.3橋梁河床斷面檢測前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果對河床斷面檢測的測線進(jìn)行規(guī)劃，編制技術(shù)方案，

通過試驗(yàn)確定聲吶采集工作的參數(shù)。

8.2準(zhǔn)備工作

8.2.1根據(jù)橋梁斷面檢測專項(xiàng)技術(shù)方案，準(zhǔn)備檢測工作需要的多波束探測聲吶系統(tǒng)、測量裝置、安裝

甲板單元以及其他輔助測量設(shè)備、工具。

8.2.2儀器設(shè)備進(jìn)場前應(yīng)對聲吶檢測系統(tǒng)進(jìn)行連接調(diào)試，確保系統(tǒng)能正常工作。

8.2.3河床斷面檢測時線布設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：

a)河床斷面檢測應(yīng)覆蓋上下游100m范圍以及橋下墩臺之間橋跨水下河床斷面的范圍。

b)上下游河床斷面測線一般與橋梁縱向平行布設(shè)，測線數(shù)量及間距根據(jù)聲吶測試寬度來確定，保

證相鄰測線的測試范圍有一定的重疊。

c)橋跨斷面地形檢測可根據(jù)現(xiàn)場條件布設(shè)，測線可以與橋梁縱向平行或垂直布設(shè)，同樣需要保證

相鄰測線測量范圍有一定的重疊。

8.2.4實(shí)施現(xiàn)場檢測前，在聲吶系統(tǒng)在測量船安裝后應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，確保系統(tǒng)

正常工作才能開始測試。

8.3數(shù)據(jù)的采集

8.3.1采用多波束探深聲吶對橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測時，數(shù)據(jù)采集應(yīng)沿測線進(jìn)行連續(xù)采集。

8.3.2數(shù)據(jù)采集應(yīng)按照規(guī)劃航線或測線進(jìn)行，測試時應(yīng)使用配備的導(dǎo)航系統(tǒng)記錄完整的測線軌跡。

8.3.3現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試功能正常后，根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整、設(shè)置合理的采集參數(shù)，方可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。

8.3.4采用聲吶對橋梁河床斷面進(jìn)行檢測時，應(yīng)做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應(yīng)包括采樣參數(shù)、航跡規(guī)

劃、測線布置圖、數(shù)據(jù)存儲信息等。

8.4數(shù)據(jù)處理與分析

8.4.1根據(jù)多波束探深聲吶采集的連續(xù)數(shù)據(jù)生成橋梁河床斷面的三維聲吶圖像。

8.4.2多波束探深聲吶在數(shù)據(jù)處理時應(yīng)對船只的搖擺姿態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)，對航向、姿態(tài)、升沉以及位置等

進(jìn)行修正，以提高三維聲吶圖像精度。

8.4.3聲吶數(shù)據(jù)處理與分析應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)用于成果解釋的聲吶三維成像圖應(yīng)清晰、信噪比高。

b)根據(jù)三維成像圖的坐標(biāo)信息，生成橋梁整個測試范圍內(nèi)三維高程圖。

c)對河床斷面變化比較大的斷面，提取河床斷面高程變化圖。

8.5結(jié)果的整理

8.5.1橋梁河床斷面檢測的結(jié)果整理應(yīng)對每個基礎(chǔ)及橋跨內(nèi)河床沖刷及空洞等病害進(jìn)行分類統(tǒng)計，并

給出聲吶圖像檢測的成果圖或視頻系統(tǒng)的病害圖。

8.5.2橋梁河床斷面檢測的結(jié)果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)橋梁河床斷面的檢測成果應(yīng)根據(jù)聲吶圖像繪制整個橋梁測試范圍內(nèi)河床整體高程圖。

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b)根據(jù)橋梁水下河床斷面沖刷情況，繪制多個橫斷面的河床斷面圖。

9檢測報告編制

9.1檢測報告應(yīng)結(jié)論明確、用詞規(guī)范、文字簡練，對于容易混淆的術(shù)語和概念，以文字解釋或圖例、

圖像、圖表說明。

9.2聲吶法橋梁水下檢測報告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：

a)項(xiàng)目概況；

b)橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測目的、范圍、內(nèi)容、依據(jù)和方法；

c)檢測人員；

d)聲吶檢測設(shè)備及其工作原理；

e)數(shù)據(jù)的處理與分析；

f)檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果的匯總，包括典型的病害照片、聲吶圖像、文字說明及分布圖，表觀缺陷檢測

結(jié)果統(tǒng)計表、基礎(chǔ)沖刷和河床斷面圖等；

g)對橋梁水下結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件技術(shù)狀況給出綜合評價，并提出有針對性的養(yǎng)護(hù)建議。

9.3檢測結(jié)果的評定應(yīng)按照J(rèn)TG/TH21、CJJ/T233執(zhí)行。

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附錄A

（資料性）

毫米波雷達(dá)干涉測量原理

A.1聲吶技術(shù)原理

聲吶是利用水中聲波對水下目標(biāo)進(jìn)行探測、定位和通信的電子設(shè)備，是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最

重要的一種裝置。聲吶是利用聲波在水下的傳播特性，通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理，完成對水下目標(biāo)或

結(jié)構(gòu)物進(jìn)行探測、定位和通信，通過聲吶水下成像技術(shù)對水下目標(biāo)或結(jié)構(gòu)物的位置、形狀有無缺陷等

進(jìn)行分析和判斷，從而實(shí)現(xiàn)水下結(jié)構(gòu)物的檢測和評定。

聲吶系統(tǒng)主要分為被動聲吶和主動聲吶兩類，適用于橋梁結(jié)構(gòu)水下檢測的聲吶屬于主動聲吶。主

動聲吶是指用于探測水下目標(biāo)，并測定其距離、方位、航速、航向等運(yùn)動要素的一種設(shè)備。它由聲吶

發(fā)射某種探測信號，該信號在水中傳播的路徑上遇到障礙物或目標(biāo)反射回來到達(dá)發(fā)射點(diǎn)被接收，由于

目標(biāo)信息保存在被目標(biāo)反射回來的回波之中，所以可根據(jù)接收到的回波信號來判斷目標(biāo)的參量。主動

聲吶聲波發(fā)射、聲信號傳播及接收處理的流程見圖A.1

圖A.1主動聲吶信息流程

A.2聲吶檢測設(shè)備

聲吶檢測設(shè)備從類型上屬于主動聲吶，聲吶設(shè)備主要組成包括信號源、發(fā)射裝置、收發(fā)換能器以

及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成(見圖A.2),聲吶檢測設(shè)備由信號源生成脈沖信號，經(jīng)發(fā)射裝置發(fā)生聲波，傳播至

探測目標(biāo)被反射，然后再傳回接收器，主動聲吶的發(fā)射器和接收器位置相同，即收發(fā)合置主動聲吶，

其聲吶方程表述如下式（A.1）。

圖A.2聲吶檢測設(shè)備組成及信號傳播

（A.1）

SL?2TL+TS?NL?DI=DT

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上式中：SL—主動聲吶聲源級，參考聲壓為1μPa時距離聲源中心1m處的聲源級，單位dB。

TL—傳播損失，描述聲波傳播一定距離后聲強(qiáng)度的衰減變化。

—目標(biāo)強(qiáng)度，指一個目標(biāo)反射回聲的能力。

—環(huán)境噪聲級，指各種各樣的噪聲源發(fā)出的聲波構(gòu)成的，它是聲吶設(shè)備的一種背景干擾。

—檢測閾，接收帶寬內(nèi)的信號功率與工作帶寬內(nèi)（或1Hz帶寬內(nèi)）的噪聲功率之比（信噪比）。

—指向性指數(shù)，無指向性水聽器產(chǎn)生的噪聲功率與指向性水聽器產(chǎn)生的噪聲功率的比值，然后取

以10為底的對數(shù)后的數(shù)值，單位為dB。

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參考文獻(xiàn)

[1]李慶武，霍冠英，周妍.聲吶圖像處理[M].北京：科學(xué)出版社,2015.

[2]丁峰，李響，向文豪，王勁濤，朱尚清.海洋無人平臺技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出

版社,2023.

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目次

前言................................................................................I

引言...............................................................................II

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

4基本規(guī)定............................................................................2

4.1一般規(guī)定........................................................................2

4.2檢測工作流程....................................................................2

4.3檢測方案........................................................................2

5儀器設(shè)備............................................................................3

5.1一般規(guī)定........................................................................3

5.2機(jī)械掃描聲吶....................................................................3

5.3前視多波束聲吶..................................................................4

5.4多波束探深聲吶..................................................................4

6橋梁水下構(gòu)件檢測....................................................................5

6.1一般規(guī)定........................................................................5

6.2準(zhǔn)備工作........................................................................6

6.3現(xiàn)場檢測........................................................................6

6.4數(shù)據(jù)的處理與分析................................................................6

7橋梁基礎(chǔ)沖刷檢測....................................................................7

7.1一般規(guī)定........................................................................7

7.2準(zhǔn)備工作........................................................................7

7.3現(xiàn)場檢測........................................................................8

7.4數(shù)據(jù)的處理與分析................................................................8

7.5結(jié)果的整理......................................................................8

8橋梁河床斷面檢測....................................................................8

8.1一般規(guī)定........................................................................8

8.2準(zhǔn)備工作........................................................................9

8.3數(shù)據(jù)的采集......................................................................9

8.4數(shù)據(jù)處理與分析..................................................................9

8.5結(jié)果的整理......................................................................9

9檢測報告編制.......................................................................10

附錄A.................................................................................11

參考文獻(xiàn)..............................................................................13

T/CCTASXX—2023

橋梁結(jié)構(gòu)變形毫米波雷達(dá)測試技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶法檢測技術(shù)的基本規(guī)定、儀器設(shè)備，橋梁水下構(gòu)件檢測、基礎(chǔ)沖

刷檢測以及河床斷面檢測的方法、數(shù)據(jù)處理，檢測報告的編制。

本文件適用于公路、城市橋梁結(jié)構(gòu)的水下結(jié)構(gòu)檢測，鐵路、水利等其他橋梁可參照使用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

CJJ/T233城市橋梁檢測與評定技術(shù)規(guī)程

JTG5120公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范

JTG/TH21公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

T/CECSG:J56-2019公路橋梁水下構(gòu)件檢測技術(shù)規(guī)程

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

橋梁水下結(jié)構(gòu)underwaterstructureofbridge

橋梁結(jié)構(gòu)位于常水位以下的橋梁構(gòu)件，如墩臺、基礎(chǔ)及河床等構(gòu)造物。

3.2

聲吶sonar(soundnavigationandranging)

利用聲波在水中的傳播和反射特性，通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理進(jìn)行導(dǎo)航和測距的技術(shù)。

3.3

基礎(chǔ)沖刷foundationScour

因水流作用導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)周圍的沖蝕、淘空等缺損。

3.4

河床斷面riverbedsection

垂直于水流方向的河道斷面。

3.5

成像聲吶imagingsonar

1

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在橋梁形變測量中電磁波沿形變方向直接傳播到目標(biāo)點(diǎn)，利用回波信號得到形變信息。

3.6

機(jī)械掃描聲吶mechanicalscanningsonar

從雷達(dá)目標(biāo)反射回來的信號，或在雷達(dá)接收機(jī)的陰極射線管屏幕上由這個信號所產(chǎn)生的蹤跡。

3.7

多波束聲吶multi-beamsonar

在一定空間范圍內(nèi)同時形成多個波束的聲吶，如前視多波束聲吶和多波束探深聲吶等。

4基本規(guī)定

4.1一般規(guī)定

4.1.1初始檢查時，養(yǎng)護(hù)檢查等級為I、II級的公路或城市橋梁應(yīng)開展水下結(jié)構(gòu)檢測。

4.1.2符合T/CECSG:J56-2019中3.1.1和3.1.2規(guī)定的橋梁水下結(jié)構(gòu)應(yīng)開展檢測。

4.1.3實(shí)施橋梁水下結(jié)構(gòu)聲吶檢測的人員應(yīng)具備相應(yīng)橋梁檢測資格和水下工程檢測的能力。

4.1.4檢測設(shè)備的適用范圍、精度以及技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足檢測的要求。

4.1.5橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測的聲吶設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，檢測前應(yīng)對設(shè)備功能進(jìn)行核查。

4.1.6當(dāng)采用新的聲吶技術(shù)、設(shè)備和檢測方法時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)儀器設(shè)備技術(shù)參數(shù)應(yīng)經(jīng)過科技成果鑒定或經(jīng)檢定/校準(zhǔn)；

b)聲吶設(shè)備應(yīng)與成熟的方法進(jìn)行比對試驗(yàn)；

c)儀器設(shè)備有相應(yīng)的檢測細(xì)則或作業(yè)指導(dǎo)書，并提供測試誤差或測試結(jié)果的離散度。

4.2檢測工作流程

橋梁水下結(jié)構(gòu)采用聲吶法進(jìn)行檢測的工作流程應(yīng)按照圖1執(zhí)行。

圖1聲吶法檢測工作流程

4.3檢測方案

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4.3.1制定檢測方案前，應(yīng)收集橋梁基本信息、設(shè)計資料、竣工資料，尤其是與水下檢測相關(guān)的水文

資料、歷次檢測及維修加固資料，必要時進(jìn)行現(xiàn)場踏勘和調(diào)研。

4.3.2公路橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測應(yīng)根據(jù)目的、內(nèi)容以及要求制訂聲吶法檢測方案，應(yīng)包括但不限于以下

內(nèi)容：

a)橋梁概況：包括橋梁結(jié)構(gòu)的基本信息、橋梁設(shè)計及竣工資料、所在水域的水文資料、與水下結(jié)

構(gòu)相關(guān)的歷次檢測及維修加固資料等。

b)橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測目的、項(xiàng)目、技術(shù)要求和檢測依據(jù)。

c)橋梁水下結(jié)構(gòu)檢測范圍、檢測內(nèi)容及聲吶檢測的方法。

d)檢測儀器設(shè)備及輔助設(shè)備。

e)檢測進(jìn)度計劃。

f)水上檢測安全保證措施及通航航道的水上交通組織方案。

g)質(zhì)量保障措施。

5儀器設(shè)備

5.1一般規(guī)定

5.1.1儀器設(shè)備應(yīng)包括聲吶設(shè)備和輔助設(shè)備。聲吶檢測設(shè)備其主要有信號源、發(fā)射裝置、收發(fā)換能器

以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，見附錄A。

5.1.2檢測儀器設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)檢測內(nèi)容來確定，水下構(gòu)件表面缺陷檢測一般選擇機(jī)械掃描聲吶、

前視聲吶進(jìn)行檢測，基礎(chǔ)沖刷及河床斷面沖刷一般選擇多波速聲吶進(jìn)行檢測，也可選擇三維實(shí)時聲吶

系統(tǒng)檢測。

5.1.3運(yùn)輸過程中應(yīng)保證儀器設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，輕拿輕放；儀器設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行保養(yǎng)和清潔維護(hù)。

5.1.4聲吶檢測設(shè)備通常搭載載體為水下機(jī)器人和測量船，也可以采用無人船搭載聲吶的測試系統(tǒng)。

5.2機(jī)械掃描聲吶

5.2.1機(jī)械掃描聲吶主要有聲納探頭、聲吶主機(jī)、數(shù)據(jù)采集與處理軟件組成，搭載載體通常采用水下

機(jī)器人（ROV或AUV）。