[发明专利]一种多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩及施工方法

权利要求书

1.一种多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩，其特征在于：包括支座基础、鞍型支座及支座背水坡；所述支座基础采用一期混凝土制作，在支座基础上设有支座后浇槽，所述鞍型支座位于支座后浇槽内，鞍型支座采用二期混凝土制作，在鞍型支座顶部设有管道支撑圆弧凹槽，管道位于管道支撑圆弧凹槽内，所述支座背水坡位于管道后方，支座背水坡采用三期混凝土制作。

2.根据权利要求1所述的一种多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩，其特征在于：在所述管线前方的鞍型支座上设有第一阶正坡迎水挑流面，第一阶正坡迎水挑流面的坡角为45°；在所述管线后方的支座背水坡上设有第二阶正坡迎水挑流面，第二阶正坡迎水挑流面的坡角为12°～15°；在所述支座背水坡后方的支座基础上设有反坡涡流限制面，反坡涡流限制面与第二阶正坡迎水挑流面对称分布，所述反坡涡流限制面用于限制挑流后的局部涡流下切效应。

3.根据权利要求1所述的一种多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩，其特征在于：所述管道的外径设为D，所述支座基础的顺河向长度为4D，支座基础的横河向长度为3D。

4.根据权利要求1所述的一种多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩，其特征在于：所述管道支撑圆弧凹槽的管道包角为135°，管道支撑圆弧凹槽的反弧半径比管道的外半径大5cm。

5.权利要求1所述的多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：在河流主槽内为挑流墩的布设进行选址，挑流墩间的净距设为2m～5m；

步骤二：根据选址，在河流主槽内管道穿越部位的上游和下游2m～3m范围内布设施工围堰，并对围堰区域内进行抽水，控制施工场地的干燥，方便施工机械和管道的运输与安装；

步骤三：按照事先计算好的开挖深度，在河流主槽内开挖挑流墩的布设基坑；

步骤四：先在挑流墩的布设基坑内浇筑一期混凝土的支座基础，直到支座基础固化成型；再在支座基础的支座后浇槽内浇筑二期混凝土的鞍型支座，直到鞍型支座固化成型；之后先在鞍型支座的管道支撑圆弧凹槽内平铺5cm厚的水泥砂浆，再将管道敷设到管道支撑圆弧凹槽内；最后在管道后方的支座基础内浇筑三期混凝土的支座背水坡，直到支座背水坡固化成型。

6.根据权利要求5所述的多沙河流主槽浅埋横管防冲挑流墩的施工方法，其特征在于：挑流墩布设基坑的开挖深度分为两部分，第一部分为河床一般性冲刷深度，第二部分为河槽埋管管底潜流冲坑深度，即挑流墩布设基坑的开挖深度＝河床一般性冲刷深度+河槽埋管管底潜流冲坑深度；

河床一般性冲刷深度的计算公式为：

式中，h_s为河床一般性冲刷深度，H₀为冲刷处的水深，U_cp为近岸垂线平均流速，U_c为泥沙启动流速，n为与防护岸坡在平面上的形状有关的系数，取n＝1/4～1/6；其中，U_cp＝U·2η/(1+η)，且U为行近流速，η为水流流速不均匀系数；

河槽埋管管底潜流冲坑深度的计算公式为：

式中，H_s为河槽埋管管底潜流冲坑深度，k为冲深不均匀系数，v₀为断面平均流速，g为重力加速度，D为管道外径，其中，且Re为流场雷诺数，d₅₀为对河床泥沙进行筛分后占比50％的土颗粒粒径值。