[发明专利]一种用于桥墩串列桩基防冲刷NACA型注水装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种用于桥墩串列桩基防冲刷NACA型注水装置及其施工方法，涉及桥梁桩基加固技术领域。一种用于桥墩串列桩基防冲刷NACA型注水装置，包括NACA翼型结构和若干固定桩，NACA翼型结构的横截面呈NACA翼型。所述NACA翼型结构设置有截面呈NACA翼型的桩基穿插孔，NACA翼型结构通过桩基穿插孔套设在桥墩串列桩基的外表面，并通过若干固定桩将其固定。由于桥墩串列桩基与水接触部分的外围已被NACA翼型结构包裹，能有效抑制马蹄形旋涡及尾涡对串列桩基的破坏，确保桩基不受水的冲刷腐蚀，提高串列桩基的承载力。同时，本发明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。

技术领域

本发明涉及桥梁桩基加固技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于桥墩串列桩基防冲刷NACA型注水装置及其施工方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于桥墩串列桩基防冲刷NACA型注水装置，包括NACA翼型结构和若干固定桩，NACA翼型结构的外侧壁为NACA翼型曲面。

所述NACA翼型结构上设置有供若干固定桩和桩基穿过的桩基穿插孔，桩基穿插孔贯穿NACA翼型结构的上下板面。所述桩基穿插孔的孔壁与NACA翼型结构的外表面之间存在空腔S，NACA翼型结构的上表面设置有若干预留孔，砂石或混凝土砂浆通过若干预留孔注入空腔S内。

所述NACA翼型结构的上表面与水平面齐平，下表面与床底基础土层的上表面接触，若干固定桩和若干串列桩基穿过桩基穿插孔。

所述固定桩包括桩体和连接在桩体顶部的桩帽，桩帽的横截面积大于桩体的横截面积。若干所述固定桩的桩体与NACA翼型结构的内侧壁紧贴，桩帽的下表面与NACA翼型结构的上表面紧贴。若干所述桩体的下端穿过桩基穿插孔后锚固在床底基础土层内。

位于串列最两端的所述桩基均与NACA翼型结构的内侧壁紧贴。

进一步，所述NACA翼型结构上设置有一个或两个卯榫结构，卯榫结构贯穿NACA翼型结构的上下板面和空腔S。所述NACA翼型结构位于NACA翼型结构的弦线上。

若所述NACA翼型结构上设置有一个卯榫结构，安装时，解开该卯榫结构，桩基穿插孔在竖直方向形成一个豁口，通过该豁口将NACA翼型结构套设在若干串列桩基上，再扣紧卯榫结构。

若所述NACA翼型结构上设置有两个卯榫结构，安装时，解开这两个卯榫结构，NACA翼型结构在竖直方向被分成两个具有圆弧槽的结构，将这两个具有圆弧槽的结构扣合在若干串列桩基的外表面，再扣紧这两个卯榫结构。

进一步，所述NACA翼型结构由高强度塑料或纤维材料制成。

进一步，所述桩基的直径为d，固定桩到桩基的最小距离为ad，d＞0，1.5≤a≤2。