一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木水利工程技术领域，特别涉及一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构及其施工方法。

背景技术

冲刷是造成桥梁桩基破坏的重要因素之一。桥梁桩基一般处于非常复杂的水环境中，冲刷作用会掏蚀桩基周围土体形成冲刷坑，严重威胁到桥梁服役安全性和可靠性，因此选用经济有效的桩基防护结构和施工处理方法对于桥梁整体的安全具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构，包括桩基、河床、冲刷坑、注浆土体处理层、注浆石块处理层和石块凸起层；在河流冲刷作用下桩基周围形成冲刷坑，注浆土体处理层位于冲刷坑以下的桩基周围；注浆石块处理层按粒径分为上下两层，均填筑于冲刷坑内；石块凸起层设置于注浆石块处理层上部，与注浆石块处理层连接为一个整体，且石块凸起层顶端的水平高度大于河床的水平高度。

作为本发明的进一步优选，所述注浆土体处理层位于冲刷坑以下30～50cm范围内。

作为本发明的进一步优选，所述注浆石块处理层，根据所选石块粒径大小分为上下两层，将冲刷坑填充平整，填充高度与河床的高度相同。

作为本发明的进一步优选，注浆石块处理层的上层石块均值粒径为40cm，下层石块粒径按小于上层石块粒径的级配选取。

作为本发明的进一步优选，所述石块凸起层中凸起石块的有棱角部分露出河床表面，且露出高度是注浆石块处理中上层石块粒径的1/2～2/3。

作为本发明的进一步优选，所述石块凸起层中的凸起石块采用梅花形式布置。

一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构施工方法，

步骤一、抽取待处理的冲刷坑内的积水，并清除冲刷坑内的松散泥石；

步骤二、在冲刷坑内布设若干注浆管；其中，所述注浆管围绕桩基布置；所述注浆管的下端深入冲刷坑底部的土层，上端伸出河床表面；

步骤三、在冲刷坑内石块按粒径分两层填筑，同时保证上层石块凸出河床一定高度；

步骤四、通过注浆管向冲刷坑以下土层和石块层灌注水泥砂浆；其中，对下层土体注浆，浆液以填充、渗透和挤密等方式将原来松散的土粒胶结成注浆土体处理层；对石块层注浆至与河床相同高度，浆液填充石块之间的间隙，两者粘结形成注浆石块处理层；注浆石块处理层形成后，石块凸起层相当于嵌入其中，与注浆石块处理层连在一起，形成整体的防护结构。

作为本发明的进一步优选，步骤二中，相邻两根注浆管的间距为1.2～2m。

作为本发明的进一步优选，步骤四中，在注浆深度范围内，自下而上移动注浆管进行注浆施工。

本发明具有如下有益效果：

与现有技术相比，本发明的有益效果是能够从多方面提高基础的抗冲刷能力：首先，注浆土体加固层对桩基周围土体一定的加固作用，能够有效降低水流对桩基周围土体的掏蚀；其次，注浆块石处理层通过石块对原土层的置换，能有效提高桩基的抗冲刷能力；最后，石块凸起层对于水流有一定的消能作用，能够有效的削弱来流对于基础的冲刷作用。

本发明所述石块材料选自河流长期作用下留在桩基周围的石头，材料易于获得，并且桩基冲刷防护结构的整体性强，能有效的提高抗冲刷能力。

附图说明

图1为桩基防冲刷防护结构三维图；

图2为桩基防冲刷防护结构三维剖面图；

图3为桩基防冲刷防护结构平面图；

图4为桩基防冲刷防护结构施工流程示意图。

其中有：1.冲刷坑；2.河床；3.桩基；4.注浆土体处理层；5.注浆石块处理层；6.石块凸起层；7.注浆管。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构及其施工方法。一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构，包括注浆土体处理层4，注浆石块处理层5和石块凸起层6；所述注浆土体处理层4，位于冲刷坑1以下一定范围内，优选是注浆土体处理层4位于桩基3冲刷坑1以下30～50cm范围内，用以加固桩基3周围一定范围内的土体。

所述注浆石块处理层5位于注浆土体处理层4上部，按石块粒径分两层填筑在冲刷坑1中；所述石块凸起层6位于注浆石块处理层5上部，凸出河床2一定高度，与注浆石块处理层5连成整体，用以削弱水流对于基础的冲刷作用。

所述注浆石块处理层5，根据所选石块粒径大小分两层将冲刷坑1填充平整，填充高度至河床2的自然高度，上层石块粒径在40cm左右，下层石块粒径可按小于上层石块粒径的一定级配选取。

所述石块凸起层6需保证石块有棱角的部分露出河床2表面，且露出高度是注浆石块处理层5中上层石块粒径的1/2～2/3为宜。

一种基于天然石块的桥梁冲刷防护结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、抽取待处理的冲刷坑1内的积水，并清除冲刷坑1内的松散泥石；

步骤二、在冲刷坑1内布设若干注浆管7；其中，所述注浆管7围绕桩基3布置；所述注浆管7的下端深入冲刷坑1底部一定的范围土层，上端伸出河床2表面；

步骤三、在冲刷坑1内石块按粒径分两层填筑，同时保证上层石块凸出河床2一定高度；

步骤四、通过注浆管7向冲刷坑1以下土层和石块层灌注水泥砂浆；其中，对下层土体注浆，浆液以填充、渗透和挤密等方式将原来松散的土粒胶结成注浆土体处理层4；对石块层注浆至与河床2相同高度，浆液填充石块之间的间隙，两者粘结形成注浆石块处理层5；注浆石块处理层5形成后，石块凸起部分6相当于嵌入其中，与注浆石块处理层5连在一起，形成整体的防护结构。

进一步，步骤二中，相邻两根注浆管7的间距为1.2～2m。进一步，步骤四中，在注浆深度范围内，自下而上移动注浆管7进行注浆施工。

本发明能够从多方面提高基础的抗冲刷能力：首先，注浆土体加固层对桩基3周围土体一定的加固作用，能够有效降低水流对桩基3周围土体的掏蚀；其次，注浆块石处理层通过石块对原土层的置换，能有效提高桩基3的抗冲刷能力；最后，石块凸起层6对于水流有一定的消能作用，能够有效的削弱来流对于基础的冲刷作用。

本发明所述石块材料选自河流长期作用下留在桩基3周围的石头，材料易于获得，并且桩基3冲刷防护结构的整体性强，能有效的提高抗冲刷能力。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。