一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法技术

本发明专利技术涉及一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，包括以下步骤：步骤1）、在需要修复的桥墩局部冲刷坑周围采用钢板桩围堰施工；步骤2）、在距桥墩2m的范围内铺设混凝土垫层；步骤3）、检查桥墩受冲刷侵蚀而破坏的情况，先对桥墩进行修复处理；步骤4）、向冲刷坑内填充天然回填土；步骤5）、向冲刷坑内填入若干石块；步骤6）、在碎石灌浆防护层上用普通硅酸盐水泥砂浆铺平，并在剩余冲刷坑深度的15%内填充RPC材料，形成RPC层，直至RPC层与河床底面相齐平，在RPC层四周的冲刷坑内回填土层。通过本发明专利技术，能够达到修复已受冲刷破坏的桥墩基础及冲刷坑的作用、提高原结构的承载能力，采用RPC材料可延长结构寿命、免除维护费用。

A method for underwater repair of pile foundations and scour pits

The invention relates to an underwater method for repairing pile foundation and scouring pit, which comprises the following steps: step 1, using steel sheet pile cofferdam construction around the local scouring pit of the bridge pier to be repaired; step 2, laying a concrete cushion within 2 m from the bridge pier; step 3, inspecting the damage caused by scouring erosion of the bridge pier; Firstly, the pier is repaired; Step 4, the natural backfill is filled into the scour pit; Step 5, a number of stones are filled into the scour pit; Step 6, ordinary Portland cement mortar is paved on the gravel grouting protective layer, and RPC material is filled in 15% of the depth of the remaining scour pit to form RPC layer until RPC layer and RPC layer are formed. The bottom of the river bed is flush, and the filling layer is filled in the scour pit around the RPC layer. The invention can repair the pier foundation and scour pit damaged by scouring, improve the bearing capacity of the original structure, and prolong the service life of the structure and avoid the maintenance cost by adopting RPC material.

【技术实现步骤摘要】
一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法
本专利技术涉及一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，属于桥墩局部冲刷坑的修复设计

技术介绍
近年来发生了连阳大桥、西安灞河大桥、巴河特大桥、台湾高屏大桥和浙江长风大桥等桥梁的水毁事件，都是由于水流通过桥墩圆柱体时加速，造成平头墩的侧翼形成较高的流速。在水流接近桥墩处形成一静止面，而在沿墩的静止面形成垂直压力梯度。此压力梯度导致墩前沿产生下向水流，从而形成了冲刷坑，造成墩柱承载力降低，易发生倾覆的危害。因此，在形成冲刷坑形成之后，如何修复成了必须要考虑的防护工程问题。现有常规修复冲刷坑方法为抛石防冲和填充混凝土模袋防护等，抛石防护至今仍是大、中型桥梁桥墩最广泛采用的防护形式，它具有取材方便、施工简单、能适应地形变化等优点，但其整体性较差，维护费用和工作量较大，维护周期较短。混凝土模袋防护的缺陷在于施工较复杂，当水下地形较陡时防护效果不是很好,特别是当水深较大、水流较急时，水下施工难度大，施工后适应河床变形的能力较差，下部边缘处易受淘刷。这些传统方法存在诸多不足，尚不完善，具有一定的使用局限性，不能完全解决冲刷坑的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供了一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，主要解决目前防护措施的不足与局限性，修复桥墩基础及冲刷坑的同时，甚至能提高原结构的承载能力。本专利技术的目的是这样实现的，一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）、在需要修复的桥墩局部冲刷坑周围采用钢板桩围堰施工，在钢板桩围堰内抽水堵漏，直至钢板桩围堰内的水被抽出以及钢板桩围堰不漏水，以达到便于施工的条件；步骤2）、在距桥墩2m的范围内铺设混凝土垫层，并使用混凝土速凝剂加快达到施工强度要求；步骤3）、检查桥墩受冲刷侵蚀而破坏的情况，先对桥墩受损后露出的钢筋表面进行除锈处理，然后利用压浆混凝土修补桥墩裂缝，修补完毕后，在距桥墩边缘0.2m处绑扎、铺设钢筋网，完毕后在钢筋网外侧安装模板，模板高出冲刷前河床表面1m，然后将RPC材料灌注于模板内的钢筋网上；步骤4）、灌注有RPC材料的钢筋网达到设定的强度后，拆除模板，向冲刷坑内填充天然回填土，并压实紧密，其填充深度为冲刷坑坑底至整个冲刷坑深度的55%处；步骤5）、在天然回填土层基础上，向冲刷坑内填入若干石块，并在若干石块之间注有灌浆，形成碎石灌浆防护层，碎石灌浆防护层的深度为天然回填土层至整个冲刷坑深度的30%处；步骤6）、在碎石灌浆防护层上用普通硅酸盐水泥砂浆铺平，并在剩余冲刷坑深度的内填充RPC材料，形成RPC层，所述RPC层为圆台形，RPC层侧边与冲刷坑内侧壁之间留有间隙，在RPC层四周的冲刷坑内回填土层，实现桥墩局部冲刷坑的修复。所述步骤1）中，钢板桩围堰为单层钢板桩围堰或双层钢板桩围堰，根据钢板桩围堰需要达到的强度、止水性以及施工的难度、桥墩局部冲刷坑的实际情况，合理选用单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰；在施工钢板桩围堰时，在插打钢板桩至预定河床土体深度之前，应先在钢板桩的锁口内涂抹防水混合料，组拼桩时应用油灰和棉絮搪塞拼接缝；钢板桩顶达到设计高程的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm；在插打钢板桩时，如插打钢板桩的起重设备高度不够，允许改变吊点位置，但吊点位置不得低于钢板桩顶以下1/3桩的长度；在拔除钢板桩前，向钢板桩围堰内灌水，使堰内水面高出河水面1～1.5m。所述步骤2）中，混凝土垫层的厚度≥60mm，使用混凝土速凝剂前应针对所用水泥品种进行试配试验，确定最佳掺入量，并严格将混凝土中水灰比控制在0.40-0.45之间。所述步骤3）中，所述压浆混凝土的粗骨料采用多级中断级配，最大粒径尽可能采用最大值，最小一级的粒径不得小于2mm，保持适当的空隙以便压浆；压浆混凝土中的砂料宜使用细砂，其细度模数控制在1.2～2.4之间，大于2.5mm的颗粒应予筛除；压浆混凝土施工时，从桥墩的最底部开始，逐渐上升，而且不得间断；所述模板选用钢模拼装，使用前要经过打磨除锈，然后涂抹一层机油，模板之间采用双面胶带进行密封，模板外侧用钢管支撑至河床底内，并辅以角钢材料进行加固。所述步骤4）中，选用比河底土层强度高的天然回填土进行填充。所述步骤5）中要重复考虑所填的石块大小、灌浆材料，石块的外径控制在10-15cm之间，灌浆所选用材料为普通硅酸盐水泥。所述步骤6）中，在进行RPC材料填充时，形成的RPC层为上端小、下端大的圆台形。本专利技术结构合理简单、生产制造容易、使用方便，通过本专利技术，一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，主要包括六大施工工序：（1）在局部冲刷坑周围进行钢板桩围堰施工，并进行抽水堵漏；（2）铺设混凝土垫层；（3）对桥墩受损钢筋表面除锈，压浆混凝土修补裂缝，绑扎钢筋网，外置模板，灌注RPC并对其养护；（4）在冲刷坑内填充天然回填土，并压实紧密；（5）填入碎石块并灌浆防护；（6）在抛石灌浆防护层上，用普通硅酸盐水泥砂浆铺平，填充RPC致与河床底面相齐平。上述工序（1）中的钢围堰，需考虑强度、止水性、施工难度的有所不同，根据项目实际情况，合理选用双层和单层钢围堰。工序（1）中，在插打钢板桩之前，应先在锁口内涂抹防水混合料，组拼桩时应用油灰和棉絮搪塞拼接缝。钢板桩顶达到设计高程的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm。在插打钢板桩时，如起重设备高度不够，允许改变吊点位置，但吊点位置不得低于桩顶以下1/3桩的长度。在拔除钢板桩前，向围堰内灌水，使堰内水面高出河水面1～1.5m。上述工序（2）中，混凝土垫层的厚度≥60mm，使用混凝土速凝剂前应针对所用水泥品种进行试配试验，确定最佳掺入量，并严格将混凝土中水灰比控制在0.40-0.45之间；上述工序（3）中，合理配置压浆混凝土，压浆混凝土施工时，从桥墩的最底部开始，逐渐上升，而且不得间断；模板选用钢模拼装，使用前要经过打磨除锈，然后涂抹一层机油。模板之间采用双面胶带进行密封。模板外侧用钢管支撑至河床底内，并辅以角钢等材料进行加固。上述工序（4）中，选用较河底土层强度高的天然回填土进行填充。上述工序（5）中，为达到较好的防护效果，要重复考虑碎石的大小，基础灌浆材料，过滤层，布设范围等。工序(5)中，抛石的外径控制在10-15cm之间，基础灌浆所选用材料为普通硅酸盐水泥。上述工序（6）中，所述RPC层的形状为圆台形，在进行RPC材料填充时，将其上下游端部做成向下倾斜，类似于圆台形。工序（6）中,考虑到制备与养护RPC材料的成本，减少高强度钢纤维的投入，以保证工程经济性。本专利技术的有益效果在于：（1）钢围堰可以回收，施工比较方便，钢围堰的制造加工不难；（2）修复已锈蚀破坏的桥墩，恢复其承载能力，并在外层加固处理，能防止再次受到侵蚀而被破坏，并能提高承载力强度；（3）注浆碎石在受到水流冲击时，它具有一定的柔韧性，碎石和回填土材料廉价且易获取；（4）填充新型高性能材料RPC，相较于普通硅酸盐混凝土，具备抗流水冲击能力、抗压强度和抗剪强度及稳定性能好的优点，同时能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀，从整体上提高了体系均匀性、强度和耐久性，采用RPC材料可以极大地减少或免除了维护费用，延长了使用寿命，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）、在需要修复的桥墩（2）局部冲刷坑周围采用钢板桩围堰（3）施工，在钢板桩围堰（3）内抽水堵漏，直至钢板桩围堰（3）内的水被抽出以及钢板桩围堰（3）不漏水，以达到便于施工的条件；步骤2）、在距桥墩（2）2m的范围内铺设混凝土垫层（4），并使用混凝土速凝剂加快达到施工强度要求；步骤3）、检查桥墩（2）受冲刷侵蚀而破坏的情况，先对桥墩（2）受损后露出的钢筋表面进行除锈处理，然后利用压浆混凝土（5）修补桥墩（2）裂缝，修补完毕后，在距桥墩边缘0.2m处绑扎、铺设钢筋网（6），完毕后在钢筋网（6）外侧安装模板（7），模板（7）高出冲刷前河床表面1m，然后将RPC材料灌注于模板（7）内的钢筋网（6）上；步骤4）、灌注有RPC材料的钢筋网（6）达到设定的强度后，拆除模板（7），向冲刷坑内填充天然回填土（8），并压实紧密；步骤5）、在天然回填土层（8）基础上，继续向冲刷坑内填入若干石块（9），并在若干石块（9）之间注有灌浆（10），形成碎石灌浆防护层；步骤6）、在碎石灌浆防护层上用普通硅酸盐水泥砂浆铺平，并继续在冲刷坑内填充RPC材料，形成RPC层（11），所述RPC层（11）为圆台形，RPC层（11）侧边与冲刷坑内侧壁之间留有间隙，在RPC层（11）四周的冲刷坑内回填土，实现桥墩（2）局部冲刷坑的修复。...

【技术特征摘要】
1.一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）、在需要修复的桥墩（2）局部冲刷坑周围采用钢板桩围堰（3）施工，在钢板桩围堰（3）内抽水堵漏，直至钢板桩围堰（3）内的水被抽出以及钢板桩围堰（3）不漏水，以达到便于施工的条件；步骤2）、在距桥墩（2）2m的范围内铺设混凝土垫层（4），并使用混凝土速凝剂加快达到施工强度要求；步骤3）、检查桥墩（2）受冲刷侵蚀而破坏的情况，先对桥墩（2）受损后露出的钢筋表面进行除锈处理，然后利用压浆混凝土（5）修补桥墩（2）裂缝，修补完毕后，在距桥墩边缘0.2m处绑扎、铺设钢筋网（6），完毕后在钢筋网（6）外侧安装模板（7），模板（7）高出冲刷前河床表面1m，然后将RPC材料灌注于模板（7）内的钢筋网（6）上；步骤4）、灌注有RPC材料的钢筋网（6）达到设定的强度后，拆除模板（7），向冲刷坑内填充天然回填土（8），并压实紧密；步骤5）、在天然回填土层（8）基础上，继续向冲刷坑内填入若干石块（9），并在若干石块（9）之间注有灌浆（10），形成碎石灌浆防护层；步骤6）、在碎石灌浆防护层上用普通硅酸盐水泥砂浆铺平，并继续在冲刷坑内填充RPC材料，形成RPC层（11），所述RPC层（11）为圆台形，RPC层（11）侧边与冲刷坑内侧壁之间留有间隙，在RPC层（11）四周的冲刷坑内回填土，实现桥墩（2）局部冲刷坑的修复。2.根据权利要求1所述的一种水下修复桩基础及冲刷坑的方法，其特征在于，所述步骤1）中，钢板桩围堰（3）为单层钢板桩围堰或双层钢板桩围堰，根据钢板桩围堰（3）需要达到的强度、止水性以及施工的难度、桥墩局部冲刷坑的实际情况，合理选用单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰；在施工钢板桩围堰（3）时，在插打钢板桩至预定河床土体（1）深度之前，应先在钢板桩的锁口内涂抹防水混合料，组拼桩时应用油灰和棉絮搪塞拼接缝；钢板桩顶达到设计高程的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm；在插打钢板桩时，如插打钢板桩的起重设备高度不够...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭悬，陈伟，于建兵，张琛，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32