一种桩基冲刷防护措施方法

摘要

本发明公开了一种桩基冲刷防护措施方法，包括桩前排桩和护圈环绕群桩两种方法组合使用，其中，所述桩前排桩是在群桩前方设置用于偏离群桩桩前高速水流方向、降低群桩所处尾流区域水流速度并且削减群桩周围漩涡体系紊动强度的排桩；所述护圈环绕群桩是在群桩中迎水流方向的至少一排桩基上套设用于减弱下降水流和马蹄形漩涡强度的轮护圈。本发明方法提高了桩基冲刷防护的可靠性，增强了桥梁、海上平台等基础设施的稳定性和安全性；同时，施工方便，实用性强，实施后无需后期维护，工作量大大减少，省时省力，降低人力物资的消耗，经济性强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基冲刷防护措施方法，属于固定建筑物技术领域。

背景技术

目前国内外桩基冲刷防护工程措施一般采用实体抗冲防护和减速不冲防护。前者自 使用以来一直被广泛应用，其需要在桩基周围的床面上放置一些实体材料，以提高其抗 冲刷能力，从而使桩基免于被其桩前的下降流，桩侧的马蹄形漩涡以及桩后的尾流掏底 失稳。常用的实体抗冲防护措施有抛石、扩大桩基、混凝土铰链排和混凝土模袋等防护， 其中抛石是最广泛采用的防护形式，其取材方便、施工简单、适应地形变化，但整体性 较差，维护费用和工作量较大；扩大桩基需要精确预测河床床面高程变化，难度较大； 混凝土铰链排和混凝土模袋施工复杂，造价较高。因此，实体抗冲防护存在费力、费时、 材料用量大以及后期维护工作量大等问题。通常来说，减速不冲防护方法更为经济实用， 特别是桥址附近没有足够的石料可供开采时。桩基开缝是常用的减速不冲防护措施之 一，该方法可以减弱下降流和马蹄形漩涡，但实际运用过程中，开缝很可能被漂浮物等 堵塞，导致开缝失效。

综上所述，现有的桩基局部冲刷防护工程措施都存在一些缺点和不足，在一定条件 下，这些缺点和不足甚至会引发整个防护工程的溃败，进而影响桩基的稳定。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种群桩防护效果较好、施工简易、无需后期维护 的桩基冲刷防护措施方法。

技术方案：本发明所述的桩基冲刷防护措施方法，包括桩前排桩和护圈环绕群桩两 种方法组合使用，其中，所述桩前排桩是在群桩前方设置用于偏离群桩桩前高速水流方 向、降低群桩所处尾流区域水流速度并且削减群桩周围漩涡体系紊动强度的排桩；所述 护圈环绕群桩是在群桩中迎水流方向的至少一排桩基上套设用于减弱下降水流和马蹄 形漩涡强度的护圈。

其中，所述护圈为废旧轮胎。

所述护圈环绕群桩是在群桩中迎水流方向的第1-3排桩基上套设至少一个护圈，桩 基直径为D₁，护圈直径为D₂，D₂＝1.1-1.3D₁，护圈高度为20-30cm，水深H₁，护圈距河 床面高度为H₂，H₂＝0.01-0.02H₁或0.25-0.35D₁。

所述排桩为人字形、弧形、大圆或半圆形，其对应的夹角或圆心正对群桩迎流轴线 方向。

所述人字形的排桩夹角为50-70度，桩径为d，每侧桩间距为2.5-3.5d，桩高度不超 出水面高度，两侧桩之间的最长距离为H₃，H₃>7D₁，该排桩距离群桩的最短距离为H₄， H₄＝6D₁-8D₁。

所述排桩的弧形为内凹型和外凸型。

所述外凸型的弧形排桩夹角为55-65度，所述内凸型的弧形排桩夹角为90-100度， 桩径均为d，每侧桩间距为2.5-3.5d，桩高度不超出水面高度，两侧桩之间的最长距离 为H₃，H₃>7D₁，该排桩距离群桩的最短距离为H₄，H₄＝6D₁-8D₁。

所述大圆或半圆形的排桩的桩径为d，每侧桩间距为2.5-3.5d，桩高度不超出水面 高度，两侧桩之间的最长距离，即大圆或半圆的直径为H₃，H₃>7D₁，该排桩距离群桩 的最短距离为H₄，H₄＝6D₁-8D₁。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：采用桩前排桩和护圈环绕两种 方法相结合，桩前的排桩本身受到水流的冲刷，使水流方向产生偏离，并在排桩后部形 成一个尾流区域，有效削减了群桩周围漩涡体系的紊动强度；环绕基桩的护圈减弱了下 降水流和马蹄形漩涡的强度；本发明方法极大减弱了群桩周围的局部冲刷，提高了桩基 冲刷防护的可靠性，增强了桥梁、海上平台等基础设施的稳定性和安全性。同时，施工 方便，实用性强，实施后无需后期维护，工作量大大减少，省时省力，降低人力物资的 消耗，经济性强。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式(人字形排桩)的俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明第二种实施方式(外凸型排桩)的俯视图；

图4为本发明第三种实施方式(内凹型排桩)的俯视图；

图5为本发明第四种实施方式(大圆形排桩)的俯视图；

图6为本发明第五种实施方式(半圆形排桩)的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

首先，结合附图1-2介绍本发明的第一种实施方式，图中显示水流自左向右流动， 右半边为群桩，群桩上方架设承台4，在迎水流方向的第一排桩基3上套设一个或多个 护圈2(可以选用废旧轮胎)，桩基直径为D₁，护圈直径为D₂，D₂＝1.1-1.3D₁，每个护 圈高度为20-30cm，水深H₁，护圈距河床面高度为H₂，H₂＝0.01-0.02H₁或0.25-0.35D₁。

护圈直径D2设置1.1～1.3D是为了最大的削弱马蹄形漩涡和下降流，能起到减流减 速的作用，护圈高度设置20-30cm是为了保证护圈处于马蹄形漩涡运动的涡核位置，对 马蹄形漩涡起到很强的抑制作用，以达到防护效果。

图示左半边为人字形的排桩，每一个排桩桩基1的直径为d，每侧桩间距为2.5-3.5d, 桩间距设置保证各桩之间不受影响，使得产生的尾流区域最大化，两侧排桩形成的夹角 为50-70度，两侧排桩夹角设置可保证被保护桩全部处于尾流区域，角度在50-70度可 满足要求，进一步地，角度55-65度时,在排桩尾流区域中心,水流的紊动强度会有更大 的削弱，防护效果最好，桩高度不超出水面高度，两侧桩之间的最长距离为H₃，H₃>7D₁， H3的设置可以保证被保护桩处于水流紊动强度最小的区域，该排桩距离右半边的群桩 的最短距离为H₄，H₄＝6D₁-8D₁，H4的设置可以保证排桩施工不影响被保护桩，减少扰 动。

排桩在群桩之前先受水流的冲刷，偏离群桩桩前高速水流方向，从而降低群桩所处 尾流区域水流速度，同时削减群桩周围漩涡体系紊动强度的排桩；环绕在群桩上的护圈 是能减弱下降水流和马蹄形漩涡强度的护圈。当然，护圈可以选用取材方便的废旧轮胎， 实现废物再利用，大大节省成本，同时相比于其他金属护圈有耐腐蚀、耐久、易操作等 特点。

排桩的布设方式有多种，除人字形外，还可以是弧形、大圆或半圆形等。

其他布设方式对应的参数设置与第一种的相近,他们的原理均相同,只是防护效果有 一定的差别：

图3为本发明的第二种实施方式，其显示了一种外凸型排桩。外凸布设使得排桩两 侧距离较近，其尾流区域的水流强度有更大的减弱。

图4为本发明的第三种实施方式，其显示了一种内凹型排桩。内凹布设最大范围的 改变了被保护桩前的水流强度，但是强度削弱不够大。

图5为本发明的第四种实施方式，其显示了一种大圆形排桩。大圆布设极大地削弱 了被保护桩前水流强度。但是所使用的排桩较多,不太经济。

图6为本发明的第五种实施方式，其显示了一种半圆的排桩。半圆布设相比内凹布 设,削弱水流的范围更大。上述四种布设方式都有其各自的优缺点,而第一种布设方式比 较方便施工，且防护效果也很好。对比见下表1。

表1：

本发明方法施工时，第一步：受冲刷保护群桩施工；第二步：轮胎环绕布置；第三 步：桩前排桩施工；第四步：桩前排桩和轮胎环绕共同起冲刷防护作用。

当然，也不限于上述施工步骤，例如在群桩基础施工的同时安置轮胎，施工方便， 实用性强。同时，桩前的排桩形式多样化，且施工不受群桩基础施工的影响，排桩可先 预制，后打入群桩前方，操作简便易行。本发明方法实施后无需后期维护，工作量大大 减少，省时省力，降低人力物资的消耗，经济性强。