一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置及其施工方法，涉及桥梁桩基加固技术领域。一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，包括设置在床底基础土层内的柔性承台和钢筋混凝土固定结构。所述柔性承台为内部中空的四棱台，柔性承台的中空部分灌注有砂石，柔性承台通过若干桩孔套设在群桩的底部。所述钢筋混凝土固定结构设置有与柔性承台外形相匹配的异型孔，柔性承台镶嵌到异型孔内，形成群桩桩基防冲刷坑装置。本发明专利技术能有效抑制马蹄形旋涡及尾涡对桩基础的破坏，装置与桩基接触部分可保护桩基不受水的冲刷腐蚀，提高群桩桩基的承载力。同时，本发明专利技术适用于已建成及未建成的桥梁桩基基础，具有施工简单快捷、成本低、安全环保的特点。

An anti scour pit device for pile group foundation in water and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置及其施工方法
本专利技术涉及桥梁桩基加固

技术介绍
近年来，我国经济迅速发展，港珠澳大桥、东海大桥、杭州湾大桥及重庆市内的李家沱大桥等大量跨越大江大河的大型桥梁随即建成。这些跨江跨河大桥多数采用深水群桩基础，其体积，阻水面积均较大。桥梁桩基础在复杂水流环境中的安全和稳定性除了取决于其在复杂水域环境中的受力条件以外，还与水流冲刷引起的桥梁桩基埋深变浅导致桩基承载力降低有关。且大量调查统计结果也表明桥梁破坏主要原因之一是由于桥墩基础局部冲刷引起桥墩埋深减小所致。桥梁桩基基础的存在改变了桩基周围的水流环境，研究表明：在水流环境中修建桩柱结构物，会显著改变结构物周围的流场，形成复杂多变的三维流态，在桩前会形成下降流和马蹄形漩涡，桩后形成尾涡。马蹄形旋涡及尾涡的形成和运动增强了河床表面物质的运输能力，从而在桥梁桩基础形成明显的局部冲刷坑，这将会使桥梁桩基础在底床土体中的有效嵌入深度变小，导致桩基础承载力下降，大大影响了桥梁的安全与稳定，且在山区城市中，水流流速更大，水流冲刷对桥梁安全和稳定的影响也就会更甚。因此，亟需研发出一种能抵御水流冲刷的桥墩桩基防护装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置及其施工方法。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，包括设置在床底基础土层内的柔性承台和钢筋混凝土固定结构。所述柔性承台呈梯体状，柔性承台的内部中空，中空部分记为空腔S。所述柔性承台设置有供桩基穿过的若干桩孔，桩孔贯穿柔性承台的上下板面，柔性承台的上表面设置有若干预留孔，底床原状土通过若干预留孔流入空腔S。所述钢筋混凝土固定结构呈长方体状，钢筋混凝土固定结构与柔性承台具有同样的高度，钢筋混凝土固定结构上设置有贯穿其上下板面的异型孔。所述异型孔呈梯体状，异型孔与柔性承台相匹配，柔性承台嵌入钢筋混凝土固定结构的异型孔内。若干灌注在所述床底基础土层内的桩基穿过若干桩孔。所述柔性承台和钢筋混凝土固定结构的上表面均与床底基础土层的上表面齐平。进一步，所述桩基为已建成或未建成的桥梁桩基。若所述桩基为已建成的桥梁桩基，则柔性承台由若干组装件通过卯榫结构拼接而成。每个所述组装件的上表面均设置有预留孔。进一步，若干所述组装件由柔性承台纵向切割而成，每个桩孔均被切割面沿轴向平分，形成若干半圆槽。进一步，所述柔性承台由高强度塑料或纤维材料制成。进一步，所述柔性承台的侧壁与床底基础土层的上表面的夹角为30°～45°。进一步，所述柔性承台与钢筋混凝土固定结构的高度为45～60cm。基于上述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置的施工方法，包括以下步骤：基于上述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置的施工方法，包括以下步骤：1)制作出相匹配的所述柔性承台和钢筋混凝土固定结构。2)未建成的桥梁中，在所述床底基础土层的上表面开挖出预埋坑。其中，已浇筑完成的若干所述桩基穿过预埋坑，该预埋坑与钢筋混凝土固定结构的尺寸相匹配。3)在水平面上，若干所述桩基沿顶部穿过若干桩孔。4)通过若干所述预留孔向空腔S内灌入底床原状土并振捣致密，并对空腔S进行注浆加固，柔性承台因自重下沉到预埋坑内。5)将所述钢筋混凝土固定结构沿若干桩基放入预埋坑内，使异型孔与柔性承台镶嵌。6)对所述柔性承台和钢筋混凝土固定结构的上表面进行磨平处理，确保柔性承台和钢筋混凝土固定结构的上表面均与床底基础土层的上表面齐平。基于上述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置的施工方法，包括以下步骤：1)制作所述柔性承台的组装件。2)已建成的桥梁中，在所述床底基础土层的上表面开挖出预埋坑。其中，若干所述桩基穿过预埋坑，该预埋坑与设计的钢筋混凝土固定结构的尺寸相匹配。3)在水面上，将若干所述组装件水平设置在若干桩基之间，组装件上的半圆槽贴合在对应的桩基表面，确保每个桩基均被闭合的两个半圆槽贴合。通过卯榫结构将若干所述组装件拼接为柔性承台。4)在水平面上搭建所述钢筋混凝土固定结构的施工平台，进行支模并浇筑钢筋混凝土固定结构的混凝土，使柔性承台和钢筋混凝土固定结构相互契合。5)通过若干所述预留孔向空腔S内灌入底床原状土并振捣致密，并对空腔S进行注浆加固，柔性承台和钢筋混凝土固定结构因自重下沉到预埋坑内。6)对所述柔性承台和钢筋混凝土固定结构的上表面进行磨平处理，确保柔性承台和钢筋混凝土固定结构的上表面均与床底基础土层的上表面齐平。进一步，所述钢筋混凝土固定结构中的配筋为抗拉钢筋。进一步，开挖所述预埋坑得到的底床原状土用于灌注空腔S。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术的新型防护装置能有效抑制马蹄形旋涡及尾涡对桩基础的破坏，装置与桩基接触部分可保护桩基不受水的冲刷腐蚀，提高群桩桩基的承载力。同时，本专利技术的防护装置可适用于已建成及未建成的桥梁桩基基础，具有施工简单快捷、成本低、安全环保的特点。附图说明图1为群桩桩基防冲刷坑装置示意图；图2为群桩桩基防冲刷坑装置俯视图；图3为柔性承台示意图；图4为钢筋混凝土固定结构示意图；图5为组装件拼接示意图。图中：柔性承台1、桩孔101、半圆槽1011、预留孔102、组装件103、钢筋混凝土固定结构2、异型孔201、桩基3和床底基础土层4。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：本实施例公开了一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，包括设置在床底基础土层4内的柔性承台1和钢筋混凝土固定结构2。参见图1或3，所述柔性承台1呈四棱台状，柔性承台1由高强度塑料制成，柔性承台1的内部中空，中空部分记为空腔S。参见图3，所述柔性承台1设置有供桩基3穿过的若干桩孔101，桩孔101贯穿柔性承台1的上下板面，柔性承台1的上表面设置有若干预留孔102，底床原状土通过若干预留孔102流入空腔S。参见图4，所述钢筋混凝土固定结构2呈长方体状，钢筋混凝土固定结构2与柔性承台1的高度均为45cm。钢筋混凝土固定结构2上设置有贯穿其上下板面的异型孔201。参见图2，所述异型孔201呈梯体状，异型孔201与柔性承台1相匹配，柔性承台1嵌入钢筋混凝土固定结构2的异型孔201内。所述钢筋混凝土固定结构2用于固定柔性承台1，防止柔性承台1产生较大的变形及位移。参见图1，在未建成的桥梁中，已浇筑完成的所述桩基3穿过所述柔性承台1上的若干桩孔101，桩基3的上端伸出水面。所述桩孔101的直径略大于桩基3的直径，即柔性承台1可沿桩基3做上下移动，由于柔性承台1内部灌注有底床原状土，柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：包括设置在所述床底基础土层(4)内的柔性承台(1)和钢筋混凝土固定结构(2)；/n所述柔性承台(1)呈梯体状，柔性承台(1)的内部中空，中空部分记为空腔S；所述柔性承台(1)设置有供桩基(3)穿过的若干桩孔(101)，桩孔(101)贯穿柔性承台(1)的上下板面，柔性承台(1)的上表面设置有若干预留孔(102)，底床原状土通过若干预留孔(102)流入空腔S；/n所述钢筋混凝土固定结构(2)呈长方体状，钢筋混凝土固定结构(2)与柔性承台(1)具有同样的高度，钢筋混凝土固定结构(2)上设置有贯穿其上下板面的异型孔(201)；所述异型孔(201)呈梯体状，异型孔(201)与柔性承台(1)相匹配，柔性承台(1)嵌入钢筋混凝土固定结构(2)的异型孔(201)内；/n若干灌注在所述床底基础土层(4)内的桩基(3)穿过若干桩孔(101)；/n所述柔性承台(1)和钢筋混凝土固定结构(2)的上表面均与床底基础土层(4)的上表面齐平。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：包括设置在所述床底基础土层(4)内的柔性承台(1)和钢筋混凝土固定结构(2)；
所述柔性承台(1)呈梯体状，柔性承台(1)的内部中空，中空部分记为空腔S；所述柔性承台(1)设置有供桩基(3)穿过的若干桩孔(101)，桩孔(101)贯穿柔性承台(1)的上下板面，柔性承台(1)的上表面设置有若干预留孔(102)，底床原状土通过若干预留孔(102)流入空腔S；
所述钢筋混凝土固定结构(2)呈长方体状，钢筋混凝土固定结构(2)与柔性承台(1)具有同样的高度，钢筋混凝土固定结构(2)上设置有贯穿其上下板面的异型孔(201)；所述异型孔(201)呈梯体状，异型孔(201)与柔性承台(1)相匹配，柔性承台(1)嵌入钢筋混凝土固定结构(2)的异型孔(201)内；
若干灌注在所述床底基础土层(4)内的桩基(3)穿过若干桩孔(101)；
所述柔性承台(1)和钢筋混凝土固定结构(2)的上表面均与床底基础土层(4)的上表面齐平。


2.根据权利要求1所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：所述桩基(3)为已建成或未建成的桥梁桩基；
若所述桩基(3)为已建成的桥梁桩基，则柔性承台(1)由若干组装件(103)通过卯榫结构拼接而成；每个所述组装件(103)的上表面均设置有预留孔(102)。


3.根据权利要求1或2所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：若干所述组装件(103)由柔性承台(1)纵向切割而成，每个桩孔(101)均被切割面沿轴向平分，形成若干半圆槽(1011)。


4.根据权利要求1或3所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：所述柔性承台(1)由高强度塑料或纤维材料制成。


5.根据权利要求1或4所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：所述柔性承台(1)的侧壁与床底基础土层(4)的上表面的夹角为30°～45°。


6.根据权利要求1所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置，其特征在于：所述柔性承台(1)与钢筋混凝土固定结构(2)的高度为45～60cm。


7.基于权利要求1所述的一种适用于水中群桩桩基防冲刷坑装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制作出相匹配的所述柔性承台(1)和钢筋混凝土固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航，王增亮，丁选明，吴岱峰，蒋鑫，刘冒佚，唐毅，胡涛，张卢喻，
申请(专利权)人：重庆大学，重庆市城市建设投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50