ICS

CCS

團體標準

T/CCTASXX—2023

橋梁水下結構聲吶法檢測技術規(guī)程

Technicalspecificationforsonardetectionof

underwaterstructuresofbridges

（征求意見稿）

2023年8月30日

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國交通運輸協(xié)會??發(fā)布

T/CCTASXX—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(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)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國交通運輸協(xié)會交通工程設施分會提出。

本文件由中國交通運輸協(xié)會標準化技術委員會歸口。

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)護集團有限公司、中交

路橋檢測養(yǎng)護有限公司、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、北京中德建基路橋工程技術有限公司、上海市建筑科學研究院有限公司、中誠云檢（北京）科技

有限公司、山東高速集團有限公司、重慶特盾工程檢測技術有限公司。

本文件主要起草人：朱尚清、張強、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

T/CCTASXX—2023

引言

橋梁結構是土木工程中重要的基礎設施，歷來被稱為“生命線工程”，其結構的健康及安全運營

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

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

觸式檢測這一行業(yè)難點問題。目前毫米波雷達在橋梁結構中得到了廣泛的應用，主要包括索力測試、

靜載試驗、動載試驗以及橋梁健康監(jiān)測等領域。但目前國內(nèi)還沒有相關的標準和規(guī)范，使毫米波雷達

測試這項新技術的應用受到很大的限制。為規(guī)范毫米波雷達在橋梁結構變形檢測的操作方法，指導該

技術的應用，提高測試的精度，在總結大量現(xiàn)場檢測經(jīng)驗的基礎上，通過廣泛調(diào)研、征求意見，并參

考國內(nèi)相關標準，制定本文件。

本規(guī)程是土木工程領域首次提出毫米波雷達在橋梁結構變形的應用規(guī)程，并規(guī)范其應用，推薦給

相關單位使用。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

T/CCTASXX—2023

橋梁結構變形毫米波雷達測試技術規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了橋梁水下結構聲吶法檢測技術的基本規(guī)定、儀器設備，橋梁水下構件檢測、基礎沖

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、城市橋梁結構的水下結構檢測，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規(guī)程

JTG5120公路橋涵養(yǎng)護技術規(guī)范

JTG/TH21公路橋梁技術狀況評定標準

T/CECSG:J56-2019公路橋梁水下構件檢測技術規(guī)程

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

橋梁水下結構underwaterstructureofbridge

橋梁結構位于常水位以下的橋梁構件，如墩臺、基礎及河床等構造物。

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)換和信息處理進行導航和測距的技術。

3.3

基礎沖刷foundationScour

因水流作用導致橋梁基礎周圍的沖蝕、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點，利用回波信號得到形變信息。

3.6

機械掃描聲吶mechanicalscanningsonar

從雷達目標反射回來的信號，或在雷達接收機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)護檢查等級為I、II級的公路或城市橋梁應開展水下結構檢測。

4.1.2符合T/CECSG:J56-2019中3.1.1和3.1.2規(guī)定的橋梁水下結構應開展檢測。

4.1.3實施橋梁水下結構聲吶檢測的人員應具備相應橋梁檢測資格和水下工程檢測的能力。

4.1.4檢測設備的適用范圍、精度以及技術參數(shù)應滿足檢測的要求。

4.1.5橋梁水下結構檢測的聲吶設備應定期進行檢定或校準，檢測前應對設備功能進行核查。

4.1.6當采用新的聲吶技術、設備和檢測方法時，應符合下列規(guī)定：

a)儀器設備技術參數(shù)應經(jīng)過科技成果鑒定或經(jīng)檢定/校準；

b)聲吶設備應與成熟的方法進行比對試驗；

c)儀器設備有相應的檢測細則或作業(yè)指導書，并提供測試誤差或測試結果的離散度。

4.2檢測工作流程

橋梁水下結構采用聲吶法進行檢測的工作流程應按照圖1執(zhí)行。

圖1聲吶法檢測工作流程

4.3檢測方案

2

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4.3.1制定檢測方案前，應收集橋梁基本信息、設計資料、竣工資料，尤其是與水下檢測相關的水文

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

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

內(nèi)容：

a)橋梁概況：包括橋梁結構的基本信息、橋梁設計及竣工資料、所在水域的水文資料、與水下結

構相關的歷次檢測及維修加固資料等。

b)橋梁水下結構檢測目的、項目、技術要求和檢測依據(jù)。

c)橋梁水下結構檢測范圍、檢測內(nèi)容及聲吶檢測的方法。

d)檢測儀器設備及輔助設備。

e)檢測進度計劃。

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儀器設備

5.1一般規(guī)定

5.1.1儀器設備應包括聲吶設備和輔助設備。聲吶檢測設備其主要有信號源、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檢測儀器設備的選擇應根據(jù)檢測內(nèi)容來確定，水下構件表面缺陷檢測一般選擇機械掃描聲吶、

前視聲吶進行檢測，基礎沖刷及河床斷面沖刷一般選擇多波速聲吶進行檢測，也可選擇三維實時聲吶

系統(tǒng)檢測。

5.1.3運輸過程中應保證儀器設備運行穩(wěn)定，輕拿輕放；儀器設備應定期進行保養(yǎng)和清潔維護。

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

5.2機械掃描聲吶

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

機器人（ROV或AUV）。

5.2.2機械掃描聲吶掃描范圍的要求應能實現(xiàn)從0°~360°范圍掃描或連續(xù)掃描。

5.2.3機械掃描聲吶的波束寬度指標分為垂直和水平向兩個控制指標，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不同，應根據(jù)

測量精度來選擇測量聲吶。

5.2.4機械掃描聲吶在測量范圍的精度與聲波脈沖寬度相關，聲吶設備聲波脈沖寬度一般在5μs—

~1000μs。

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

低，應根據(jù)水下檢測項目對測量范圍、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系見表1。

表1聲吶工作頻率與測量范圍關系表

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。前視多波束聲吶可對橋梁水

下結構物表面成像，結合視頻圖像對表面病害進行識別。

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、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器人（ROV或AUV）上，水下機器人通常配備水下視頻、水下定位系

統(tǒng)等。在橋梁水下結構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參數(shù)的關系見表2。

表2前視聲吶常用技術參數(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：目標回波信號接收、前置預處理、后置處

理及終端顯示。

5.3.7前視多波束聲吶實施檢測時，應根據(jù)項目對距離、精度等技術參數(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），通過聲吶成像技術得到高精度的三維

地形圖，可對橋梁墩臺基礎及河床斷面的沖刷、淘空等缺陷進行檢測。

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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：多波束設備控制軟件、導航采集軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件。多波束

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

線規(guī)劃、導航和水下三維地形的實時顯示；數(shù)據(jù)處理軟件主要是對采集數(shù)據(jù)進行后處理，以實現(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參數(shù)應符合下列規(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、橋臺結構，以及裸露在水中的墩臺結構的基礎部分。

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

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

6.1.4采用機械掃描聲吶或前視多波束聲吶設備進行構件檢測，可以通過二維聲吶成像對構件尺寸以

及缺損的位置和尺寸進行測量。

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

進行測量復核。

6.2準備工作

6.2.1實施橋梁結構水下構件聲吶檢測前應進行現(xiàn)場探勘。

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

機器人、測量船、安裝甲板單元等。

6.2.3實施水下構件檢測前，應對聲吶設備的控制參數(shù)進行調(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檢測前應對聲吶設備的功能進行核查，將設備連接后經(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橋梁結構水下構件采用聲吶進行檢測時，應符合下列規(guī)定：

a)橋梁構件檢測時應逐一對構件進行檢測。

b)聲吶法檢測水下構件，應對測試的水下構件周圍進行圓形或半圓形掃測，聲吶成像范圍應覆蓋

水下構件部分。

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

深度進行測試。

d)采用機械掃描聲吶檢測時，通過多個測站對構件進行測試，應保證各測站的掃描扇形范圍有一

定重疊，且能覆蓋水下構件的全部范圍。

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

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

b)根據(jù)現(xiàn)場測試條件設置掃描聲吶掃描的方式或角度范圍。

c)采樣點的設置一般為238、476、952或1904，應根據(jù)檢測精度要求合理設置。

6.3.3采用前視多波束聲吶對水下構件進行檢測，水下機器人環(huán)繞測試水下構件運動，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)能覆蓋水下構件的全部范圍。

6.3.4采用前視多波束聲吶對水下構件進行檢測，當聲吶垂直波束角不能覆蓋結構垂直向范圍時，應

使機器人在不同深度范圍采集聲吶數(shù)據(jù)。

6.3.5橋梁水下構件檢測時，應做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應包括構件編號、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采用機械掃描聲吶采集的數(shù)據(jù)需要通過多個測站的坐標將二維聲吶圖像拼接形成構件整體或完

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)機器人運動的航跡坐標對構件表面進行二維聲吶成像。

6.4.4聲吶圖像中結構表觀的缺損應在圖中進行標識，通過聲吶圖中結構尺寸定位其在結構上的相對

位置。對于線狀缺陷應定位其起始點的相對位置，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信息對橋梁結構水下構件的尺寸進行復核，必要時可以借助其它檢測方

法進行驗證。

6.4.6當聲吶檢測的結果異常時，應采用潛水員攜帶視頻及水下測量方式等方法進行復核。

6.4.7橋梁結構水下構件聲吶法檢測的結果整理應按照病害的類型進行分類統(tǒng)計，并整理典型病害的

聲吶圖像或視頻照片。

6.4.8橋梁水下構件表觀檢測的結果整理應符合下列規(guī)定：

a）橋梁水下構件表觀缺損應根據(jù)聲吶圖像進行統(tǒng)計復核。

b)構件表面缺損應給出其位置、尺寸（長度或面積），并分析病害的成因、發(fā)展趨勢及對結構的

影響。

c)橋梁有設計資料時，通過聲吶檢測對結構構件尺寸進行復核；無設計資料和歷史檢測數(shù)據(jù)時，

測試的結構尺寸可作為橋梁構件基本信息數(shù)據(jù)存檔。

d)橋梁病害結果宜根據(jù)聲吶成像結果繪制構件病害分布圖。

7橋梁基礎沖刷檢測

7.1一般規(guī)定

7.1.1檢測主要包括常水位以下墩臺結構或墩臺基礎周圍沖刷、空洞等因水流作用導致的病害。

7.1.2橋梁基礎沖刷宜選擇多波束探深聲吶進行檢測，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)進行檢測。

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

7.1.4橋梁基礎沖刷檢測前，應根據(jù)現(xiàn)場踏勘結果對基礎沖刷測線進行規(guī)劃，并編制檢測技術方案，

通過試驗確定聲吶采集工作的參數(shù)。

7.2準備工作

7.2.1實施檢測前，應準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備、

工具等。

7.2.2儀器設備進場前應對聲吶檢測系統(tǒng)進行連接調(diào)試，確保系統(tǒng)能正常工作。

7.2.3基礎沖刷檢測現(xiàn)場測試測線布設應符合以下規(guī)定：

a)橋梁水下基礎檢測應逐個基礎進行檢測，規(guī)劃每個墩臺基礎檢測的航線。

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

可采用圓形、橢圓形等。

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c)每個墩臺基礎測線布設應考慮結合全橋基礎檢測進行優(yōu)化。

7.2.4實施現(xiàn)場檢測前，在聲吶系統(tǒng)在測量船安裝后應進行系統(tǒng)參數(shù)設置并進行系統(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沖刷檢測時，數(shù)據(jù)采集應沿測線進行連續(xù)采集。

7.3.2數(shù)據(jù)采集應按照規(guī)劃測線進行，測試時應使用配備的導航系統(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、設置合理的采集參數(shù)，方可進行數(shù)據(jù)的采集。

7.3.4橋梁基礎沖刷檢測時，應做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應包括墩臺基礎的編號、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)處理時應對船只的搖擺姿態(tài)進行校準，對航向、姿態(tài)、升沉以及位置等

進行修正，以提高三維聲吶圖像精度。

7.4.3聲吶數(shù)據(jù)處理與分析應符合下列規(guī)定：

a）用于成果解釋的聲吶三維成像圖應清晰、信噪比高。

b)應根據(jù)三維成像圖的坐標信息，標識和記錄橋梁基礎沖刷、淘空病害的位置及程度。

c)應結合橋梁結構基礎的信息，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信息不符合時，應采用潛水員攜帶視頻及測量工具進行復核。

7.5結果的整理

7.5.1橋梁基礎沖刷檢測的結果整理時，應對每個基礎沖刷情況進行統(tǒng)計，并整理典型病害的聲吶圖

像或視頻照片。

7.4.2橋梁基礎沖刷檢測的結果整理應符合下列規(guī)定：

a)橋梁基礎沖刷的病害應根據(jù)聲吶圖像進行統(tǒng)計分類。

b)橋梁基礎沖刷病害的結果統(tǒng)計表應給出其位置、尺寸、體積和評定標度，必要時應繪制基礎周

圍的等高線圖。

c)應分析橋梁基礎沖刷病害的成因、發(fā)展趨勢及對橋梁結構的影響。

d)設計資料齊全時，可根據(jù)基礎沖刷深度及淘空的檢測結果，評定基礎埋置深度是否滿足設計最

小埋置深度的要求。

e)基礎沖刷病害的按照JTG/TH21中9.3中規(guī)定進行評定。

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)進行檢測。

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8.1.3橋梁河床斷面檢測前，應根據(jù)現(xiàn)場踏勘結果對河床斷面檢測的測線進行規(guī)劃，編制技術方案，

通過試驗確定聲吶采集工作的參數(shù)。

8.2準備工作

8.2.1根據(jù)橋梁斷面檢測專項技術方案，準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備、工具。

8.2.2儀器設備進場前應對聲吶檢測系統(tǒng)進行連接調(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應符合以下規(guī)定：

a)河床斷面檢測應覆蓋上下游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，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，測線可以與橋梁縱向平行或垂直布設，同樣需要保證

相鄰測線測量范圍有一定的重疊。

8.2.4實施現(xiàn)場檢測前，在聲吶系統(tǒng)在測量船安裝后應進行系統(tǒng)參數(shù)設置并進行系統(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沖刷檢測時，數(shù)據(jù)采集應沿測線進行連續(xù)采集。

8.3.2數(shù)據(jù)采集應按照規(guī)劃航線或測線進行，測試時應使用配備的導航系統(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、設置合理的采集參數(shù)，方可進行數(shù)據(jù)的采集。

8.3.4采用聲吶對橋梁河床斷面進行檢測時，應做好記錄和數(shù)據(jù)存儲，記錄應包括采樣參數(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)處理時應對船只的搖擺姿態(tài)進行校準，對航向、姿態(tài)、升沉以及位置等

進行修正，以提高三維聲吶圖像精度。

8.4.3聲吶數(shù)據(jù)處理與分析應符合下列規(guī)定：

a)用于成果解釋的聲吶三維成像圖應清晰、信噪比高。

b)根據(jù)三維成像圖的坐標信息，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結果的整理

8.5.1橋梁河床斷面檢測的結果整理應對每個基礎及橋跨內(nèi)河床沖刷及空洞等病害進行分類統(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果整理應符合下列規(guī)定：

a)橋梁河床斷面的檢測成果應根據(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檢測報告應結論明確、用詞規(guī)范、文字簡練，對于容易混淆的術語和概念，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包括但不限于以下內(nèi)容：

a)項目概況；

b)橋梁水下結構檢測目的、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

結果統(tǒng)計表、基礎沖刷和河床斷面圖等；

g)對橋梁水下結構的各構件技術狀況給出綜合評價，并提出有針對性的養(yǎng)護建議。

9.3檢測結果的評定應按照JTG/TH21、CJJ/T233執(zhí)行。

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附錄A

（資料性）

毫米波雷達干涉測量原理

A.1聲吶技術原理

聲吶是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用最廣泛、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，完成對水下目標或

結構物進行探測、定位和通信，通過聲吶水下成像技術對水下目標或結構物的位置、形狀有無缺陷等

進行分析和判斷，從而實現(xiàn)水下結構物的檢測和評定。

聲吶系統(tǒng)主要分為被動聲吶和主動聲吶兩類，適用于橋梁結構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，并測定其距離、方位、航速、航向等運動要素的一種設備。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反射回來到達發(fā)射點被接收，由于

目標信息保存在被目標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聲吶檢測設備

聲吶檢測設備從類型上屬于主動聲吶，聲吶設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度的衰減變化。

—目標強度，指一個目標反射回聲的能力。

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

—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

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

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

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儀器設備............................................................................3

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

5.2機械掃描聲吶....................................................................3

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

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

6橋梁水下構件檢測....................................................................5

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

6.2準備工作........................................................................6

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

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

7橋梁基礎沖刷檢測....................................................................7

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

7.2準備工作........................................................................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結果的整理......................................................................9

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

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

參考文獻..............................................................................13

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橋梁結構變形毫米波雷達測試技術規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了橋梁水下結構聲吶法檢測技術的基本規(guī)定、儀器設備，橋梁水下構件檢測、基礎沖

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、城市橋梁結構的水下結構檢測，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規(guī)程

JTG5120公路橋涵養(yǎng)護技術規(guī)范

JTG/TH21公路橋梁技術狀況評定標準

T/CECSG:J56-2019公路橋梁水下構件檢測技術規(guī)程

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

橋梁水下結構underwaterstructureofbridge

橋梁結構位于常水位以下的橋梁構件，如墩臺、基礎及河床等構造物。

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)換和信息處理進行導航和測距的技術。

3.3

基礎沖刷foundationScour

因水流作用導致橋梁基礎周圍的沖蝕、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

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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點，利用回波信號得到形變信息。

3.6

機械掃描聲吶mechanicalscanningsonar

從雷達目標反射回來的信號，或在雷達接收機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)護檢查等級為I、II級的公路或城市橋梁應開展水下結構檢測。

4.1.2符合T/CECSG:J56-2019中3.1.1和3.1.2規(guī)定的橋梁水下結構應開展檢測。

4.1.3實施橋梁水下結構聲吶檢測的人員應具備相應橋梁檢測資格和水下工程檢測的能力。

4.1.4檢測設備的適用范圍、精度以及技術參數(shù)應滿足檢測的要求。

4.1.5橋梁水下結構檢測的聲吶設備應定期進行檢定或校準，檢測前應對設備功能進行核查。

4.1.6當采用新的聲吶技術、設備和檢測方法時，應符合下列規(guī)定：

a)儀器設備技術參數(shù)應經(jīng)過科技成果鑒定或經(jīng)檢定/校準；

b)聲吶設備應與成熟的方法進行比對試驗；

c)儀器設備有相應的檢測細則或作業(yè)指導書，并提供測試誤差或測試結果的離散度。

4.2檢測工作流程

橋梁水下結構采用聲吶法進行檢測的工作流程應按照圖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，應收集橋梁基本信息、設計資料、竣工資料，尤其是與水下檢測相關的水文

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

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

內(nèi)容：

a)橋梁概況：包括橋梁結構的基本信息、橋梁設計及竣工資料、所在水域的水文資料、與水下結

構相關的歷次檢測及維修加固資料等。

b)橋梁水下結構檢測目的、項目、技術要求和檢測依據(jù)。

c)橋梁水下結構檢測范圍、檢測內(nèi)容及聲吶檢測的方法。

d)檢測儀器設備及輔助設備。

e)檢測進度計劃。

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儀器設備

5.1一般規(guī)定

5.1.1儀器設備應包括聲吶設備和輔助設備。聲吶檢測設備其主要有信號源、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檢測儀器設備的選擇應根據(jù)檢測內(nèi)容來確定，水下構件表面缺陷檢測一般選擇機械掃描聲吶、

前視聲吶進行檢測，基礎沖刷及河床斷面沖刷一般選擇多波速聲吶進行檢測，也可選擇三維實時聲吶

系統(tǒng)檢測。

5.1.3運輸過程中應保證儀器設備運行穩(wěn)定，輕拿輕放；儀器設備應定期進行保養(yǎng)和清潔維護。

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

5.2機械掃描聲吶

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

機器人（ROV或AUV）。