一种桥墩的修缮方法及桥墩的防护结构与流程

1.本发明属于桥梁防护技术领域，具体涉及一种桥墩的修缮方法及桥墩的防护结构。


背景技术：

2.跨海或跨河桥梁附近存在局部冲刷，局部冲刷是导致桥梁破坏的一个重要因素。局部冲刷通常有三个方面原因：(1)桥墩阻水导致周围流速增大，指水流遇到障碍物时过水断面面积减小，引起局部流速增大，床面泥沙冲刷而形成冲刷坑；(2)下冲水流掏蚀床面，主要指前进水流撞击桥墩后形成下冲水流，对床面产生强烈的掏蚀作用；(3)马蹄形漩涡冲刷，主要指水流绕过障碍物时形成的马蹄形漩涡，卷走了墩周的部分泥沙。
3.现有技术中，桥墩的局部冲刷防护措施主要分为两类：(1)主动防护，减小水流对桥墩的冲刷能量，即减弱水流冲刷过程中的下冲流和马蹄形漩涡流，通常采用扩大桥墩的基础平面或设护脚等措施以减小水流的冲刷能量。(2)被动防护，提高桥墩附近底床的防冲刷能力，通常是在桥墩基础周围抛石或扭王字块，试图提高桥墩的抗冲能力。
4.对于一些存在重要文物价值的桥梁，如广济桥等，对这些桥梁进行防护修缮时，要遵循“可逆性原则”，即改建或扩建的防护结构不应改变原始桥墩基本形式和结构，且改建或扩建的防护结构是可撤销的，撤销后不应导致桥墩受损，为以后的桥墩的修缮工作留下可能性。
5.故需一种安全可靠且不损害原始桥墩的基本形式和结构的方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是要解决上述的技术问题，提供一种桥墩的修缮方法。
7.为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
8.第一方面，本发明提供了一种桥墩的修缮方法，包括以下步骤：
9.s1、清理桥墩外部的杂物以露出桥墩的基床，确认基床中的掏空部位；
10.s2、灌注水下混凝土以填充所述掏空部位，填充碎石块以整平所述基床；
11.s3、设置透水块围设于桥墩四周以形成透水层，所述透水块由透水材料制成，所述透水块中设有渗水孔，所述渗水孔用于将流经的水流细化分流以减缓水流的冲击力；所述透水层与桥墩之间设有间隙；
12.s4、在桥墩与透水层之间的间隙中填充填料以形成填料层，所述填料层由若干层粒径不同的填料堆砌而成。
13.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第1种实施方式，在步骤s3中还包括以下步骤：
14.s301、在同一直线上两相邻透水块之间敷设阻石钢筋网；
15.s302、在具有夹角的两相邻透水块之间设置阻石预制块。
16.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第2种实施方式，所述透水块为预制
件，所述透水块由透水混凝土、透水沥青、聚氨酯透水材料、碳纤维透水材料、pp透水材料、eau透水材料中的一种制成。
17.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第3种实施方式，在步骤s4中，所述填料层的高度低于所述透水层的高度，所述填料层中填料的粒径由下至上依次增大。
18.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第4种实施方式，最下层填料的粒径范围为200mm～300mm；
19.最上层填料的粒径范围为500mm～600mm。
20.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第5种实施方式，在步骤s4中还包括以下步骤：
21.s401、铺设每层填料后，在该层填料上方铺设土木网格，然后再铺设下一层填料。
22.结合第一方面，本发明还提供了第一方面的第6种实施方式，还包括以下步骤：
23.s5、在上游及两侧的透水块上设置分水桩，所述分水桩设于透水块的外侧。
24.第二方面，本发明提供了一种桥墩的防护结构，包括：
25.透水层，所述透水层围设于桥墩周围，所述透水层设有若干渗水孔，所述渗水孔用于将流经的水流细化分流以减缓水流的冲击力；
26.填料层，所述填料层设于透水层与桥墩之间，所述填料层用于抵抗分流后的水流，所述填料层由若干粒径的块石堆砌而成，所述块石的粒径从上至下依次减小。
27.结合第二方面，本发明还提供了第一方面的第1种实施方式，所述透水层包括：
28.阻石钢筋网，所述阻石钢筋网设于同一直线上两相邻透水块之间，所述阻石钢筋网敷设于透水块的外表面；
29.阻石预制块，所述阻石预制块设于具有夹角的两相邻透水块之间，所述阻石预制块与底板相连；及
30.透水块，所述透水块包括：
31.底板，所述底板上设有分水桩安装孔，所述分水桩安装孔用于安装分水桩，所述分水桩安装孔内环设有螺旋筋，所述螺旋筋用于紧固分水桩的安装，所述分水桩设于竖板的一侧，所述分水桩用于将流经的水流变为尾流，所述分水桩外套设有金属层，所述金属层用于提高分水桩的抗冲击强度；
32.竖板，所述竖板设于底板中央，所述竖板与底板组成t型结构；
33.连接组件，所述连接组件用于将若干透水块相连，所述连接组件包括：吊环，所述吊环设于底板和竖板的顶部；拉环，所述设于底板和竖板两侧；连接环，所述连接环用于连接吊环或拉环。
34.结合第二方面，本发明还提供了第一方面的第2种实施方式，所述填料层的高度低于所述透水层的高度，所述填料层包括：
35.块石填充层，所述块石填充层由若干粒径的块石堆砌而成；
36.土木网格，所述土木网格设于两相连块石填充层之间。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.1、本技术实施例中，设置粒径不同的填料层针对不同流速的水流，能够更好的减缓水流的冲击力，避免直接对桥墩进行冲刷，且填料与填料之间的间隙形成了若干不规则的水流通道，使一股冲击力较大的水流分流为若干股冲击力较小的水流，减小对桥墩的冲
击力。
39.2、本技术实施例中，透水块围设的透水层为围设于填料层四周，能够有效保护填料层中的填料，防止其被水流冲刷流失，且透水块由透水材料制成，透水块中含有若干透水孔，在水流冲刷透水块的表面时，避免水流的冲击力全部作用于透水块，防止马蹄形旋涡的产生，防止透水块中应力过大造成透水受损或使相连透水块之间的连接受损，使透水块被冲刷流失。
40.3、本技术实施例中，基于对古文物的修缮原则，修缮桥墩的结构基于桥墩的基本样式和结构，在桥墩外设置防护层，不直接对桥墩本身做任何结构上的增加，为以后修缮留下可能性。
附图说明
41.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
42.图1是本发明的桥墩的防护结构的结构示意图；
43.图2是本发明的桥墩的防护结构的放大截面图；
44.图3是本发明的桥墩的防护结构的俯视截面图
45.图4是本发明的连接块的结构示意图；
46.图5是本发明的连接块和阻石钢筋网的结构示意图；
47.图6是本发明的多个连接块相连的结构示意图
48.图中：
49.1、桥墩；
50.2、透水块；201、底板；202、竖板；203、螺旋筋；204、吊环；205、拉环；
51.3、块石填充层；4、碎石块；5、环梁；6、纵梁；7、分水桩；8、阻石钢筋网；9、阻石预制块；10、土木网格；
具体实施方式
52.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
53.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。在本实施方式中为了容易理解而适当地使用表示方向的用语(例如“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“后”等)，这是为了进行说明，这些用语并不限定本实用新型。
54.本实施例以广济桥的桥墩作为说明，当应理解的是，本发明不应仅限于广济桥，其他桥梁的修缮方法均在本发明的保护范围内。
55.广济桥是一所有近千年历史的古桥，其由十八座桥墩和两座桥台组成，具有较高的文物价值。如同其他桥梁一般，广济桥也饱受河流局部冲刷所带来的危害，在历史中有对
广济桥经过多次修缮工作，如今广济桥受河流局部冲刷的影响仍较严重。
56.经实地考察，广济桥的桥墩均为浆砌石结构，桥墩与桥台均有不同程度的底部杂草滋生、底部掏空、砌石灰浆松动和脱落、桥墩出现裂缝、水泥垫块疏松、水泥垫块冲刷流失等受损现象，这些受损现象大部分原因由河流局部冲刷所引起，且在桥墩的上游和下游受损情况有所不同，一般来说桥墩上游较桥墩下游受损情况更严重。
57.在进行广济桥的修缮时，基于对古文物保存原形制、原结构、原材料和原工艺的“四保存”维修原则。本方案针对广济桥的修缮更具体为三原则，一是原真性原则，从设计、材料、工艺和环境四个方面来维持广济桥的原真性，尽量使用原有建筑材料并维持其原貌；二是可读性原则，即基于广济桥所表达的时代文化意义，在其基础上进一步修缮，使其作为那个时代的产物被识别；三是可逆性原则，修缮的扩建结构和改进结构不应损坏其原有的基本形式和结构，一切为了利用、加固或修缮而添加于桥墩上的结构，都是可以撤销的，并且撤销后不会损害该桥墩，为以后的修缮留下可能性。
58.实施例1
59.本发明提供一种桥墩1的修缮方法，包括以下步骤：
60.s1、清理桥墩1外部的杂物以露出桥墩1的基床，确认基床中的掏空部位；
61.s2、灌注水下混凝土以填充所述掏空部位，填充碎石块4以整平所述基床；
62.s3、设置透水块2围设于桥墩1四周以形成透水层，所述透水块2由透水材料制成，所述透水块2中设有渗水孔，所述渗水孔用于将流经的水流细化分流以减缓水流的冲击力；所述透水层与桥墩1之间设有间隙；
63.s4、在桥墩1与透水层之间的间隙中填充填料以形成填料层，所述填料层由若干层粒径不同的填料堆砌而成。
64.通过在桥墩1外依次设置填料层和透水层，其中填料层由若干层粒径不同的填料堆砌而成，由于通常位于河流表面的水流流速最高，且随着河流深度的增加，水流流速逐渐减缓，设置粒径不同的填料层针对不同流速的水流，能够更好的减缓水流的冲击力，避免直接对桥墩1进行冲刷，且填料与填料之间的间隙形成了若干不规则的水流通道，使一股冲击力较大的水流分流为若干股冲击力较小的水流，减小对桥墩1的冲击力。透水块2围设的透水层为围设于填料层四周，能够有效保护填料层中的填料，防止其被水流冲刷流失，且透水块2由透水材料制成，透水块2中含有若干透水孔，在水流冲刷透水块2的表面时，避免水流的冲击力全部作用于透水块2，防止马蹄形旋涡的产生，防止透水块2中应力过大造成透水块2受损或使相连透水块2之间的连接受损，使透水块2被冲刷流失。且本发明基于对古文物的修缮原则，修缮桥墩1的结构基于桥墩1的基本样式和结构，在桥墩1外设置防护层，不直接对桥墩1本身做任何结构上的增加，为以后修缮留下可能性。
65.步骤s1：清理桥墩1外部的杂物以露出桥墩1的基床，确认基床中的掏空部位。
66.桥墩1底部常年淹没于河流内，在水流流过桥墩1时，由于桥墩1表面并不光滑，容易滞留流经的泥土和石块，并在桥墩1附近堆积，并生长一些水生植物和藻类。在进行桥墩1修缮前，需清理这些杂物，使桥墩1底部的基床被暴露出来，方便施工人员观察和探测桥墩1底部的掏空部位，针对掏空部位实施修缮方案。
67.步骤s2：灌注水下混凝土以填充所述掏空部位，填充碎石块4以整平所述基床。
68.由于桥墩1底部通常为深水区，采用导管法灌注水下混凝土，在灌注时，导管内充
满混凝土，导管的管口并埋于混凝土中，自由表层混凝土与水接触，随着灌注高度的上升，拆除相对应的导管，且于水接触的混凝土，在浇筑完毕后应拆除。在浇筑完毕后，采用碎石块4填充，并用平地机等工具对基床进行整平，使基床的平整度在50mm以内，便于后续安装透水块2，且防止水流从透水块2底部进入填充层，使填料层的填料被冲刷流失。
69.步骤s3：设置透水块2围设于桥墩1四周以形成透水层，所述透水块2由透水材料制成，所述透水块2中设有渗水孔，所述渗水孔用于将流经的水流细化分流以减缓水流的冲击力；所述透水层与桥墩1之间设有间隙。
70.在透水块2上设有吊环204和拉环205，通过连接环与吊环204和拉环205的配合，可将若干透水块2相连并围设于桥墩1四周形成透水层，透水块2采用透水材料预制而成，透水材料可采用透水混凝土、透水沥青、聚氨酯透水材料、碳纤维透水材料、pp透水材料、eau透水材料中的一种。由于透水块2中含有若干透水孔，在水流冲刷透水块2的表面时，避免水流的冲击力全部作用于透水块2，防止马蹄形旋涡的产生，防止透水块2中应力过大造成透水块2受损而丧失防护功能。
71.在步骤s3中，还包括以下步骤：
72.步骤s301：在同一直线上两相邻透水块2之间敷设阻石钢筋网8；
73.步骤s302：在具有夹角的两相邻透水块2之间设置阻石预制块9。
74.由于桥墩1的截面积为多边形，在桥墩1外设置的透水层也为多边形，由于相邻两透水块2之间设有间隙，当水流容易从间隙中冲入内部的填料层中，从而削弱的透水层的分流效果。当相邻两透水块2在同一直线时，这个间隙较小，通过在透水块2上敷设多孔的阻石钢筋网8，使间隙被分割为多个小孔，可将流经的水流分流。当相邻两透水块2互有夹角时，相邻两透水块2之间设有较大的间隙，在水流通过时，容易对相邻两透水块2产生相反的拉力，使连接相连两透水块2之间的连接环或吊环204或拉环205断裂，故在具有夹角的两相邻透水块2之间设置阻石预制块9，通过阻石预制块9防止水流通过该间隙，并引导水流向两侧的透水块2流动。
75.步骤s4：在桥墩1与透水层之间的间隙中填充填料以形成填料层，所述填料层由若干层粒径不同的填料堆砌而成。
76.填料层由若干层粒径不同的填料堆砌而成，填料可为块石，填料层的高度低于所述透水层的高度，防止水流直接冲刷填料，而使填料被冲刷流失。填料层中填料的粒径由下至上依次增大，由于位于河流表面的水流流速最高，且随着河流深度的增加，水流流速逐渐减缓。针对上层水流，在水流通过透水块2后仍具有较大的流速，通过设置粒径较大的填料直接阻挡水流，最上层填料的粒径范围为450mm～550mm，使其流速降低；针对下层水流，由于流速较慢，在经过透水层后对填料层的冲击力也较小，通过设置粒径较小的填料，最下层填料的粒径范围为250mm～350mm，进一步对水流分流以降低其冲击力。设置粒径不同的填料层针对不同流速的水流，能够更好的减缓水流的冲击力，避免直接对桥墩1进行冲刷，且填料与填料之间的间隙形成了若干不规则的水流通道，使一股冲击力较大的水流分流为若干股冲击力较小的水流，减小对桥墩1的冲击力。
77.在一优选实施例中，最下层填料的粒径为300mm左右，最上层填料的粒径为500mm左右。
78.在步骤s4中还包括以下步骤：
79.s401：铺设每层填料后，在该层填料上方铺设土木网格10，然后再铺设下一层填料。
80.由于相邻两层填料的粒径大小不同，容易产生较大的间隙，容易使填料松动，每铺设完一层填料后，在填料上铺设土木网格10。土木网格10是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅,其孔眼均匀，可有效提高填料之间的咬合作用，提高填料层的承载力，防止填料移动。
81.还包括以下步骤：
82.步骤s5：在上游及两侧的透水块2上设置分水桩7，所述分水桩7设于透水块2的外侧。
83.由于上游水流的流速更快，其产生的冲击力也更大，在透水块2的外侧开设分水桩7安装孔，分水桩7安装孔内环设有螺旋筋203，螺旋筋203可紧固分水桩7的安装，使分水桩7在承受冲击时，可产生一定的位移以减少水流的冲力力。当水流流过分水桩7时，分水桩7可使冲击该分水桩7的水流产生偏离，在经过分水桩7后形成尾流，可有效消减桥墩1周围旋涡的紊动强度，减轻水流对桥墩1的冲刷。若为了增强分水桩7的阻水效果，可对其进行加高、加粗或外套钢管。
84.本实施例所述桥墩1的修缮方法的其它步骤参见现有技术。
85.实施例2
86.本实施例还提供一种桥墩1的防护结构，本实施例的防护结构用于实施例1的防护方法。
87.如图1～图6所示，本实施例所述的桥墩1的防护结构包括透水层和填料层，透水层围设于桥墩1周围，透水层设有若干渗水孔，渗水孔用于将流经的水流细化分流以减缓水流的冲击力；填料层设于透水层与桥墩1之间，所述填料层用于抵抗分流后的水流，所述填料层由若干粒径的块石堆砌而成，所述块石的粒径从上之下依次减小。
88.具体的，透水层由若干透水块2、阻石钢筋网8和阻石预制块9拼接而成，在同一直线上两相邻透水块2之间敷设阻石钢筋网8，阻石钢筋网8使相邻两透水块2之间的间隙被分割为多个小孔，可将流经的水流分流；在具有夹角的两相邻透水块2之间设置阻石预制块9，阻石预制块9直接阻挡水流通过相邻两透水块2之间的间隙，并引导水流向两侧的透水块2流动，防止产生相反的拉力而损害透水层。
89.透水块2为预制结构，透水层由透水混凝土、透水沥青、聚氨酯透水材料、碳纤维透水材料、pp透水材料、eau透水材料中的一种制成。所述透水块2包括底板201、竖板202和连接组件，竖板202横设与底板201中央与底板201组成t型结构，底板201和竖板202可在预制时通过同一模具浇筑而成。连接组件包括吊环204、拉环205和连接环，吊环204设于底板201和竖板202的顶部，通过吊环204和拉环205，可固定敷设于透水块2表面的阻石钢筋网8或阻石预制块9，拉环205设于底板201和竖板202两侧，拉环205和连接环可将相邻两透水块2固定连接。
90.具体的，由于上游水流的流速较快，冲击力较强，在透水层的外侧设有分水桩7，分水桩7为混凝土浇筑而成柱状物，分水桩7可使冲击该分水桩7的水流产生偏离，在经过分水桩7后形成尾流，可有效消减桥墩1周围旋涡的紊动强度，减轻水流对桥墩1的冲刷。在透水块2的底板201上开设有分水桩7安装孔，分水桩7上设有拉环205，可通过连接环与底板201
上的拉环205相连，分水桩7安装孔内环设有螺旋筋203，螺旋筋203用于紧固分水桩7的安装，使分水桩7在承受冲击时，可产生一定的位移以减少水流的冲力力。
91.在一优选实施例中，为了进一步提高分水桩7的阻水效果，在分水桩7外套设有钢管，钢管的强度更高，承受载荷能力更强。
92.具体的，填料层的高度低于所述透水层的高度，防止水流直接冲刷填料，而使填料被冲刷流失。填料层包括块石填充层3和土木网格10，块石填充层3的块石粒径从上之下依次减小，最上层填料的粒径范围为450mm～550mm，最下层填料的粒径范围为250mm～350mm。设置粒径不同的填料层针对不同流速的水流，能够更好的减缓水流的冲击力，避免直接对桥墩1进行冲刷，且填料与填料之间的间隙形成了若干不规则的水流通道，使一股冲击力较大的水流分流为若干股冲击力较小的水流，减小对桥墩1的冲击力。土木网格10是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅,其孔眼均匀，可有效提高填料之间的咬合作用，提高填料层的承载力，防止填料移动。
93.在一优选实施例中，在桥墩1表面设有环梁5和纵梁6，环梁5和纵梁6交叉环绕于桥墩1表面，可提高桥墩1的抗冲击能力。
94.本实施例所述桥墩的防护结构的其它结构参见现有技术。
95.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。