T∕CCTAS 67-2023 桥梁水下结构声呐法检测技术规程

团体标准Technicalspecificationforund Ⅱ 12规范性引用文件 1 1 2 2 2 3 3 35.2机械扫描声呐 35.3前视多波束声呐 4 4 47桥梁水下构件检测 5 5 5 5 68桥梁基础冲刷检测 6 6 6 6 69桥梁河床断面检测 7 7 7 7 7 7 8I桥检测养护有限公司、中交路建交通科技有公司、深圳鳍源科技有限公司、北京布锐智工程科技有限桥梁水下结构声呐法检测技术规程CJJ/T233城市桥梁检测与评JTG/TH21公路桥梁技术状况评定T/CECSG:J56-2019公路桥梁水下构件检桥梁水下结构underwaterstructureofb机械扫描声呐mechanicalscannings124基本规定4.1.1声呐方法可用于公路或城市桥梁初始检查和养护检查等级为I、Ⅱ级的水下结构检测。4.1.2检测设备的适用范围、精度以及技术参数应满足检测的要求。4.1.5桥梁水下结构检测应做好记录和数据存储，记录的内容符合检测项目的要求。检检测准备阶段现场检测阶段数据处理与分析河床断面检测基础冲刷检测水下构件检测现场踏勘或调研检测方案编制桥梁水下结构检测任务准备工作结果分析资料收集数据处理a)资料收集。资料收集应根据桥梁结构水下检测的内容来确定，包括桥梁基本信息、勘察设计资料、所在水域的水文资料、以往检测及加固b）现场踏勘或调研。主要内容包括桥梁水下结构检测（包括水下构件、基础冲刷、河床断面c）检测方案编制。根据桥梁水下结构检测的要求，结合现场测河床断面的检测方案，宜包括航迹规划、测线布置、检测设备与方法、检测组织等。a）现场准备。包括测线布置，声呐设备、辅助测量设备（测量船、水下机器人和无人船等）、试b）现场检测。按照水下结构检测方案进行相关检测，采a）数据处理。对声呐检测的数据进行处理与分析，提取水下构件、基础冲刷、河床断面检测需要b）结果分析。根据声呐数据处理的结果，结合理论计算按照JTG/TJ21-01或CJJ/T233的4.3.2公路桥梁水下结构检测应根据目的、内容以及要求制订声呐法检测方案，应包括但不限于以下a）桥梁概况：包括桥梁结构的基本信息、桥梁设计及竣工资料、所在水域的水文资料、与水下结5.1.2水下构件表面缺陷检测宜选用机械扫描声呐或前视声呐，基础冲刷及河床断面检测宜选用多波5.2.2设备扫描范围应满足从0°~360°连续扫描。5.2.3设备的垂直波束宽度宜在15°~35°范围内，水平波束宽度宜在0.8°~3°范围内，声波脉冲宽度宜5.2.4应根据水下检测项目对测量范围、精度、分辨率以及实际检测环境等要求选择工作频率。声呐3±105.3.1声呐系统由多波束声呐基阵（天线）、声呐主机、数5.3.3应根据水下检测项目对测量范围、精度的要求选择单频或双频声呐的工作频率，声呐工作频率84水平波束开角(°)垂直波束开角(°)角度分辨率(°)21波束间隔(°)5.4.1声呐系统硬件由多波束声学传感器、甲板单元、惯性姿态仪、卫星定位系统、定向罗经、表面a）平行航迹波束宽度宜为1°~3°,垂直航迹波束宽度宜为0.5°~3°;b）声呐发射器发出的扇形波束垂直开角宜为60°~150°,航迹方向的开角宜为0.5°~5°;c）声呐系统的波束开角范围不小于140°;6.1桥梁水下结构检测前，应对检测设备进行调试工作正常后方可开始检测。46.2桥梁结构水下构件检测的准备工作，应符合以下规定：a）根据现场条件及要求选用合适声呐检测设备及辅助测量设备（如水下机）；6.3桥梁基础冲刷检测的准备工作，应符合以下规定：a）实施检测前，准备多波束探测声呐系统、测量装置、安装甲板单元以及其他辅助测量设备、工b）根据检测方案、现场条件、墩台基础形式等合理布设测线，使各测线成像范围有一定重叠以覆6.4桥梁河床断面检测的准备工作，应符合以下规定：a）实施检测前，根据桥梁断面检测的要求准备多波束探测声呐系统、搭载设备以及其他辅助测量b）根据检测方案、现场条件、水文地质等布设测线，采用自主导航时需在检测前进行航迹规划并7.1.1检测对象包括位于常水位以下的桥墩、桥台及基础。7.1.2缺陷检测主要包括破损、露筋、孔洞、冲蚀、变形等内容。7.2.1采用机械扫描声呐对桥梁水下构件进行检测时，数据采集参数符合下列规定：b）根据现场测试条件设置扫描方式或角度范围；7.2.2采用前视声呐对桥梁水下构件进行检测时，数据采集参数应符合下列7.3.1采集的声呐数据通过处理软件进行后处理形成二维声呐图像。7.3.2采用机械扫描声呐采集的数据宜将二维声呐图像拼接形成构件整体或完整表面的图像。7.3.3采用前视多波束声呐采集的数据则根据机器人运动的航迹坐标对构件表面进行二维声呐成像。7.3.4声呐图像中结构表观的缺损应在图中进行标识，通过声呐图中结构尺寸定位其在结构上的相对位置。对于线状缺陷应定位其起始点的相对位置，对于b）构件的破损、露筋、孔洞、冲蚀、变形等严重表观缺陷，采用声呐坐标难以定位或量测时需要57.4.1桥梁结构水下构件声呐法检测的结果整理应按照病害的类型进行分类统计，并整理典型病害的7.4.2桥梁水下构件表观检测的结果整理应符合下列规定：b）构件表面缺损应给出其位置、尺寸（长度或面积并分析病害的成因、发展趋势及对结构的d）桥梁病害结果宜根据声呐成像结果绘制构件病害分8.1.2桥梁基础冲刷主要检测墩台基础周围的冲刷、淘空等病害。8.2.1采用多波束探深声呐对桥梁基础冲刷检测时，数据采集应沿测线进行连续采集。8.2.3采用多波束探深声呐系统对桥梁基础冲刷进行检测时，应对常水位以下基础逐一进行检测。8.3.1多波束探深声呐采集的连续数据，通过后8.3.2多波束探深声呐在数据处理时应对船只的摇摆姿态进行校准，对航向、姿态、升沉以及位置等b）根据三维成像图的坐标信息，标识和记录桥梁基础冲刷、淘空病害的位置及程度；c）结合桥梁结构基础的信息，识别和剔除d）声呐图像不清晰或测量尺寸与基础信息不符合时，需要进行8.4.1桥梁基础冲刷检测的结果整理时，应对每个基础冲刷情况进行统计，并整理典型病害的声呐图b）桥梁基础冲刷病害的结果统计表应给出其位置、尺寸、体积和评定标度，宜绘制基础周围的等c）与设计资料对比，分析桥梁基础冲刷病害的成因、发展趋势及对桥梁结构的影69.1.2桥梁上、下游检测范围宜为50～100m，应根据桥梁水文地质条件确定。9.2.1采用多波束探深声呐对桥梁河床断面检测时，数据采集应按照规划航线或测线进行连续采集，9.2.2桥梁河床断面检测时应保证相邻测线测试范围有一定的重叠，确保覆盖待测河床范围。9.3.2多波束探深声呐在数据处理时应对船只的摇摆姿态进行校准，对航向、姿态、升沉以及位置等b）根据航线或测线的坐标信息，生成桥梁整个测试范围内三维声呐图像。9.4.1桥梁河床断面检测的结果整理应对每个基础及桥跨内河床冲刷及空洞等病害进行分类统计，并b）根据桥梁水下河床断面冲刷情况，绘制多个横断面的河床断面图。e）检测数据和结果，包括典型病害的照片、声呐图像、文字说明及分布图，缺陷检测结果统计78附录A(资料性)声呐技术原理及检测设备A.1声呐检测设备技术原理声呐是利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成对水下目标或结构物进行探测、定位和通信，通过声呐水下成像技术对水下目标或结构物的位置、形状有无缺陷等进行分析和判断，从而实现水下结构物的检测和评定。用于桥梁结构水下检测的声呐属于主动声呐，声呐发射某种探测信号，该信号在水中传播的路径上遇到障碍物或目标反射回来到达发射点被接收，由于目标信息保存在被目标反射回来的回波之中，所以可根据接收到的回波信号来判断目标的参量。主动声呐声波发射、声信号传播及接收处理的流程目标示发射阵图A.1主动声呐信息流程声呐设备主要组成包括信号源、发射装置、收发换能器以及数据处理系统组成，见图A.2。声呐检测设备由信号源生成脉冲信号，经发射装置发生声波，传播至探测目标被反射，然后再传回接收器，主动声呐的发射器和接收器位置相同，即收发合置主动声呐。图A.2声呐检测设备组成及信号传播声呐方程的表达式见式(A.1)。(SL-2TL+TS)-(NL-DI)=DT式中：SL—主动声呐声源级，参考声压为1μPa时距离声源中心1m处的声源级，单位dB。TL—传播损失，描述声波传播一定距离后声强度的衰减变化。TS—目标强度，指一个目标反射回声的能力。NL—环境噪声级，指噪声源发出的声波构成的，它是声呐设备的一种背景干扰。9123:θN波束1波束2波束3波束N前视声呐通常搭载在水下机器人(ROV或AUV)