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原文传递桥墩流空区加固方法

专利名称：	桥墩流空区加固方法
摘要：	本发明公开了一种桥墩流空区加固方法，包括如下步骤：步骤1）：确定桥墩流空区范围，打设连续钢板桩将流空区围起；步骤2）：确定冲刷深度，流空区回填砂土，使其恢复至比原河床高度略高；步骤3）：流空区打振冲高压注浆桩群；步骤4）：拔除钢板桩。本发明确定带加固桥墩的加固范围，在待加固区域打设钢板桩阻挡水流作用后进行砂土回填，然后加固区内打入振冲高压注浆桩用于固结流空区内土体，该桩桩身能够与土体组成复合地基，使回填土具有较高的抗流冲刷能力，有效避免流空区的再次形成，极大地提高了流空区土体基础的整体强度，注浆桩凝固后也能够上影响水流特性，能够降低水流对桥墩的冲刷作用，极大的提高了桥墩的承载力及抗洪冲刷能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国海洋大学
发明人：	陈旭光;万勇;徐齐宇;张弦;李克虎
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910727712.6
公开号：	CN110485313A
代理机构：	济南领升专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	王吉勇;崔苗苗
分类号：	E01D22/00(2006.01);E;E01;E01D;E01D22
申请人地址：	266100 山东省青岛市崂山区松岭路238号
主权项：	1.一种桥墩流空区加固方法，其特征是，包括以下步骤： 1).确定桥墩流空区范围，在所需要修复的桥墩周围打设连续钢板桩；假定流空区的轮廓线与桥墩桥身的轮廓线距离为s，当d≥0.01时，s＝0.4kξh0.29B10.53d-0.13v0.61；当d<0.01时，s＝0.48kξh0.29B10.53d-0.13v0.61。其中kξ为桥墩的墩形系数，h为墩前水深，B1为桥墩宽度，v为墩前流速，d为泥沙粒径；钢板桩的范围需涵盖冲刷范围，结构左右对称，迎水面中间向上游突出，中间为尖头，向两侧逐渐扩大；两侧钢板板互相平行，与水流方向一致，下游处无需打设钢板桩； 2).确定流空区冲刷深度h，流空区回填砂土；当v≤v0时，h＝kξkηB10.6(v-v′0)；当v>v0时，其中kξ为桥墩墩形系数，v为冲刷后垂线平均流速，v0为床沙起动流速，v0'为始冲流速，B1为桥墩宽度，d为泥沙粒径，确定冲刷深度后回填砂土厚度为冲刷深度的105％-130％； 3).在回填好的流空区内打入振冲高压注浆桩群，桩与桩之间的位置分布按梅花桩形状分布，桩群的范围与钢板桩范围一致； 4).在注浆桩达性质稳定后，拆除钢板桩。 2.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤1)中，为保证钢板桩打设精度，采用屏风式打入法，在打设钢板桩前，应先在钢板桩的锁口内涂抹防水材料；然后用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻锤击；在打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制；为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移；同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。 3.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤1)中，打设的钢板桩轮廓为左右对称结构，其迎水面向上游突出，中间为尖头，向两侧逐渐扩大；两侧钢板桩互相平行，与水流方向一致；下游区不设钢板桩，利于施工船只进出。 4.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤2)中，回填砂土采用与原河床质地及粒径相似的砂土，或直接从下游砂土较多的河床上挖起进行回填。 5.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤3)中，振冲高压注浆在有水情况下施工，利用振冲器向下冲击时，同时通过振冲器内含的高压注浆管向冲击区域注入水泥浆，在振冲器的挤压下，水泥浆向四周扩散，在挤压振密软土的同时挤出孔隙水，同时砂土颗粒在振冲器振动作用下重新排列组合，变得更加密实。当振冲器下降至预设深度，开始上拔而注浆不停，其底部向上抽吸，形成孔内负压，孔隙周围松散的土体在负压作用下向里垮塌，振冲器每上拔一段距离，则留振一段时间，使下面的土体与浆液充分挤密混合，然后继续上拔，直至振冲器脱离土层，此时的水泥浆与垮塌的土体在振动作用下密实并充分混合而形成桩身，桩身与土体组成复合地基，极大地提高了土体基础的整体强度。 6.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤3)中，桩群中间向上游突出，逐渐向两边扩大，类似一个“箭头”，在能够影响水流特性的情况下，经济性得到保障；桩群中相邻两个桩的桩心间隔为1.5-2.5倍桩径。 7.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤3)中，振冲注浆桩的预设深度应低于冲刷坑最低点以下。 8.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤3)中，所述振冲高压注浆法所采用的初始水泥浆中水与水泥质量比为0.3-1.5，再添加占水泥质量比为1％-50％的水玻璃，再加入中加入占初始水泥浆液的质量比为0.1％-5％的聚丙乙烯纤维，同时加入占初始水泥浆液质量比为5％-20％的粉煤灰或矿渣。 9.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤4)中，振冲注浆桩凝固以后拔除钢板桩，注浆桩桩头会冲起少量沙土，形成挡水桩，从而影响流水的水流特性，对流经挡水桩的水流进行消能，大幅度降低水流的冲击力，起到保护桥墩的作用。 10.如权利要求1所述的桥墩流空区加固方法，其特征是，步骤1)中，所述步骤4)拔除钢板桩时，如钢板桩在相邻两桥墩中间，预先保留这一段钢板桩，便于下个桥墩施工时，下个桥墩钢板桩可直接连接在预留的钢板桩上，能够省时、省力。
所属类别：	发明专利