[发明专利]一种牺牲桩群与护底抛石联合抵抗桥墩基础局部冲刷的防护方法

说明书

本发明涉及一种牺牲桩群与护底抛石联合抵抗桥墩基础局部冲刷的防护方法，包括设置在桥梁主墩前方的牺牲桩群和布置在桥墩基础周围的护底抛石，来流方向根据水力条件确定的牺牲桩群，是防护中的第一道防线，可根据实际自然条件采用三角式、梅花式或变高度布置方式，用以引导洪水急流并消散其能量，桥墩基础附近根据河床条件选择护底抛石形状、大小及其级配以便与桥墩前方的牺牲桩群协同工作，从而起到消能减冲，护底防蚀的作用。与现有技术相比，本发明的防护方法充分发挥主动防护与被动防护方法的优势，既可以工厂预加工，又可以现场加工，生产施工简单方便，一次投入长期使用，实际防护效果佳，所需修缮维护少。

技术领域

本发明涉及一种桥墩防冲刷方法，尤其是涉及一种牺牲桩群与护底抛石联合抵抗桥墩基础局部冲刷的防护方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展，越来越多的跨江、河、海大桥工程正在如火如荼地进行，这些大桥往往位于水深流急的河段中，严重的冲刷作用会导致桥梁基础埋深不足，进而承载力不够，使得桥梁在其服役期内便面临垮塌的危险。如何更好地解决桥梁的局部冲刷问题成为当今涉水工程中的一项重大任务，也是国内外学者研究的重点方向。然而目前现有的冲刷防护方式仍然停留在被动防护领域，这样会导致维护修缮成本增大，劳力劳工增多，既不便于长期使用，又无法完全保障结构安全，当对冲刷进展估计不足时就有可能会出现局部冲刷导致的水毁，造成严重的经济损失甚至人员伤亡。为弥补传统被动防护方式的局限性，提出牺牲桩群与护底抛石联合防护方法，充分利用主动防护与被动防护的优势，从而起到消能减冲，护底防蚀的效果，其中关键技术是桩群的布置参数及相应的抛石参数，目前无相关报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服传统防护中被动防护方法的不足，而提供一种牺牲桩群与护底抛石联合抵抗桥墩基础局部冲刷的防护方法，该方法可以主动地将来流分区域多次扰动，并由护底抛石稳定桥墩附近河床材料，从而达到降低桥墩冲刷的效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提出的一种牺牲桩群与护底抛石联合抵抗桥墩基础局部冲刷的防护方法，在待保护的桥梁主墩前方设置牺牲桩群，所述的牺牲桩群与桥梁无连接，不分担桥梁所受的荷载，在待保护的桥梁主墩底部四周设置墩周护底抛石，所述牺牲桩群位于水流方向的前方，所述牺牲桩群由若干个牺牲桩组成，根据实际水力条件，所述牺牲桩群的若干个牺牲桩选择三角式、梅花式或变高度布置方式中任一种；所述的牺牲桩群是急流经过桥梁主墩前的第一道防线，通过其阻水作用达到消能减冲的作用，产生一个范围足够的尾流区域，为下游的桥墩主墩与墩周护底抛石提供保护，所述牺牲桩群由若干个牺牲桩组成，所述牺牲桩群的作用是将水流进行第一步分解，将水流打散为几股小水流，使之后所述的墩周护底抛石不被冲毁，可以稳定持续地发挥其效用。

本发明中，当水力条件为河道较宽，流速稳定，演化成熟的河流时，牺牲桩群采用三角式布置，通过桥墩主墩宽度确定牺牲桩直径及间距；当水力条件为河道较窄，来流方向变化较大或弯曲河道，牺牲桩群采用梅花式布置，可以有效地阻挡多个方向的来流，由桥墩主墩宽度和水流参数的变化范围共同确定牺牲桩直径及间距；当水力条件为水力条件多变，演化频繁的河流，牺牲桩群采用变高度布置，由桥墩主墩宽度和水力条件确定牺牲桩直径及间距。

本发明中，根据河床条件，确定形状、大小及其级配的墩周护底抛石布置于桥墩主墩周围，与桥墩主墩前方的牺牲桩群协同工作，通过其较强的抗冲刷性能来改善基础周围河床条件，从而起到消能减冲，护底防蚀的作用。

本发明中，所述的墩前牺牲桩群产生的尾流范围要足够覆盖后方的桥墩主墩及其周围的墩周护底抛石，当水流变化，河道变迁，环境改变等情况发生时，保证在各种外在条件下产生的尾流均能达到应有的效果。

本发明中，选用的墩周护底抛石要求自重较大，表面较粗糙和形状不一，当处于河床演变频繁和/或洪水多发地区时，可在各墩周护底抛石间采用部分灌浆以增强其整体性，从而保证护底防蚀效果。