CN109797768B - 扰流耗能防冲刷沉井及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扰流耗能防冲刷沉井及施工方法，涉及桥梁深水沉井基础技术领域，包括沉井、扩底阶井、混凝土盖板和扰流块石，沉井包括相连的沉井底节和沉井上节，沉井上节上设有顶盖板。扩底阶井沿沉井底节的外周设置，扩底阶井包括扩底阶井外壁板和与沉井底节外壁连接的扩底阶井内壁板，扩底阶井内壁板将扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元，每个扩底阶井单元内均设有混凝土盖板，扩底阶井外壁板的顶部设有导流牛腿，且导流牛腿位于混凝土盖板上方，混凝土盖板上铺设有扰流块石。本发明能够将冲刷水流的能量耗散，避免沉井基础被水流冲刷破坏，施工难度低，经济性能优越。

Description

扰流耗能防冲刷沉井及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁深水沉井基础技术领域，具体涉及一种扰流耗能防冲刷沉井及施工方法。

背景技术

随着桥梁跨度的不断加大，桥梁深水沉井基础的规模也越来越大，随着沉井基础平面尺寸的增大，导致了基础局部冲刷的加剧，为了避免沉井基础因冲刷破坏，现有技术一般采用下面两种方式：

1、将沉井基础的基底埋得更深；

2、在沉井基础周边河床设置防护体来减少冲刷。

但是，现有技术存在以下问题：将沉井基础的基底埋得更深，增加了沉井下沉施工的难度和风险；沉井基础周边河床设置防护体，需要定期观测防护体变化，并及时补充防护体材料，工作量大且繁琐，耗费大量人力物力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种扰流耗能防冲刷沉井及施工方法，其能够将冲刷水流的能量耗散，避免沉井基础被水流冲刷破坏，施工难度低，经济性能优越。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种扰流耗能防冲刷沉井，包括：

沉井，其包括相连的沉井底节和沉井上节，所述沉井上节上设有顶盖板；

扩底阶井，其沿所述沉井底节的外周设置，所述扩底阶井包括扩底阶井外壁板和与沉井底节外壁连接的扩底阶井内壁板，所述扩底阶井内壁板将扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元，每个所述扩底阶井单元内均设有混凝土盖板，所述混凝土盖板上铺设有扰流块石所述扩底阶井外壁板的顶部设有导流牛腿，且所述导流牛腿位于所述混凝土盖板上方。

在上述技术方案的基础上，所述沉井底节、扩底阶井外壁板和扩底阶井内壁板上均设有榫头，所述混凝土盖板设在所述榫头上。

在上述技术方案的基础上，所述扩底阶井外壁板的顶部距离所述混凝土盖板的高度不小于所述扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的距离。

在上述技术方案的基础上，所述扰流块石的等效直径为0.5m～1.0m，铺设厚度为1.5m～2.5m。

在上述技术方案的基础上，所述导流牛腿的悬臂长度为扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的距离的1/8～1/10。

在上述技术方案的基础上，所述扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的距离为8～15m。

在上述技术方案的基础上，所述扩底阶井外壁板的顶部位于墩位处水流一般冲刷线。

本发明的目的在于还提供一种扰流耗能防冲刷沉井的施工方法，包括以下步骤：

预制沉井底节，同时在沉井底节外周预制扩底阶井的扩底阶井外壁板和扩底阶井内壁板，使沉井底节与扩底阶井形成一体结构，且扩底阶井内壁板将扩底阶井外壁板与沉井底节外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元；

在沉井底节上接高形成沉井上节后，施工顶盖板，完成沉井的预制；

在沉井和扩底阶井上安装助沉井结构，运输沉井、扩底阶井和助沉井结构至墩位处，整体下沉沉井和扩底阶井至设计高度后，在沉井和扩底阶井单元的井孔内进行清基处理，并浇筑封底混凝土；

吊装混凝土盖板至扩底阶井单元上，并在混凝土盖板铺设扰流块石，拆除助沉井结构。

在上述技术方案的基础上，安装助沉井结构时，所述助沉井结构底部可拆卸的支撑在扩底阶井外壁板的顶部，所述助沉井结构侧向可拆卸的支撑在沉井上节上。

在上述技术方案的基础上，沉井和扩底阶井下沉至设计高度的过程中，采用井孔内吸泥的方式下沉。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够将冲刷水流的能量耗散，降低沉井下沉的深度要求，减少沉井河床防护的工作量，进而降低了施工难度，节约了工期和河床防护的投入，经济性能优越。

附图说明

图1为本发明实施例中一种扰流耗能防冲刷沉井的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种扰流耗能防冲刷沉井的A-A向剖视图；

图3为本发明实施例中一种扰流耗能防冲刷沉井的施工的示意图；

图4为本发明实施例中一种扰流耗能防冲刷沉井的施工的流程图；

图中：1、沉井；11、沉井底节；12、沉井上节；13、顶盖板；2、扩底阶井；21、扩底阶井外壁板；22、扩底阶井内壁板；23、导流牛腿；24、榫头；3、混凝土盖板；4、扰流块石；5、助沉井结构。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于，包括：沉井1、扩底阶井2、混凝土盖板3和扰流块石4，沉井1包括相连的沉井底节11和沉井上节12，沉井上节12上设有顶盖板13。

扩底阶井2沿沉井底节11的外周设置，扩底阶井2包括扩底阶井外壁板21和与沉井底节11外壁连接的扩底阶井内壁板22，扩底阶井内壁板22将扩底阶井外壁板21与沉井底节11外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元，每个扩底阶井单元内均设有混凝土盖板3，扩底阶井外壁板21的顶部设有导流牛腿23，且导流牛腿23位于混凝土盖板3上方，混凝土盖板3上铺设有扰流块石4。

本发明实施例的扰流耗能防冲刷沉井的工作原理如下：

扩底阶井2在沉井1的外周设置，扩大了沉井1的底面积，扩底阶井单元上设有混凝土盖板3，具有一定的防冲刷能力，混凝土盖板3上铺设凹凸不平的扰流块石4，扩底阶井外壁板21的顶部设有导流牛腿23，冲刷水流的下切分量沿着沉井1外壁向下流动，进入扩底阶井单元内，遇到混凝土盖板3及扰流块石4后转向，沿扰流块石4顶部流动，凹凸不平的扰流块石4将冲刷水流扰乱并耗散水流的能量，沿扰流块石4顶部流动的水平冲刷水流遇到扩底阶井外壁板21内侧，继续改变方向，向上流动，遇到导流牛腿23后再次改变方向，使冲刷水流在扩底阶井单元内形成竖向涡流，水流能量逐渐耗散。

与现有技术相比，本发明实施例的扰流耗能防冲刷沉井，能够将冲刷水流的能量耗散，降低沉井下沉的深度要求，减少沉井河床防护的工作量，进而降低了施工难度，节约了工期和河床防护的投入，经济性能优越。

作为优选的实施方式，沉井底节11、扩底阶井外壁板21和扩底阶井内壁板22上均设有榫头24，混凝土盖板3设在榫头24上，结构简单，混凝土盖板3安装方便。

作为优选的实施方式，参见图2和图3所示，扩底阶井外壁板21的顶部距离混凝土盖板3的高度b不小于扩底阶井外壁板21与沉井底节11外壁之间的距离L，能够确保扩底阶井单元的井孔内形成竖向涡流。

作为优选的实施方式，扰流块石4的等效直径为0.5m～1.0m，铺设厚度为1.5m～2.5m，能够确保块体不会被水流扰动或随水流移动。

作为优选的实施方式，参见图2和图3所示，导流牛腿23的悬臂长度c为扩底阶井外壁板21与沉井底节11外壁之间的距离的1/8～1/10，能够确保导流牛腿23可以改变水流方向。

作为优选的实施方式，参见图2和图3所示，扩底阶井外壁板21与沉井底节11外壁之间的距离L为8～15m，在考虑成本的条件下，有助于沉井底面达到承载能力的需求。

作为优选的实施方式，扩底阶井外壁板21的顶部位于墩位处水流一般冲刷线，水流一般冲刷线指建桥后压缩水流在桥下河床断面内发生的冲刷线，扩底阶井外壁板21的顶部位于墩位处水流一般冲刷线可使沉井下沉的深度最小，最大化的发挥本发明实施例的防冲刷效果。

本发明实施例还提供一种扰流耗能防冲刷沉井的施工方法，参见图4所示，包括以下步骤：

步骤S1，预制沉井底节11，同时在沉井底节11外周预制扩底阶井2的扩底阶井外壁板21和扩底阶井内壁板22，使沉井底节11与扩底阶井2形成一体结构，且扩底阶井内壁板22将扩底阶井外壁板21与沉井底节11外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元。

步骤S2，在沉井底节11上接高形成沉井上节12后，施工顶盖板13，完成沉井1的预制。

步骤S3，在沉井1和扩底阶井2上安装助沉井结构5，运输沉井1、扩底阶井2和助沉井结构5至墩位处，整体下沉沉井1和扩底阶井2至设计高度后，在沉井1和扩底阶井单元的井孔内进行清基处理，并浇筑封底混凝土。

步骤S4，吊装混凝土盖板3至扩底阶井单元上，并在混凝土盖板3铺设扰流块石4，拆除助沉井结构5。

与现有技术相比，本发明实施例的扰流耗能防冲刷沉井的施工方法，能够将冲刷水流的能量耗散，降低沉井下沉的深度要求，减少沉井河床防护的工作量，进而降低了施工难度，节约了工期和河床防护的投入，经济性能优越。

作为优选的实施方式，步骤S3中，安装助沉井结构5时，助沉井结构5底部可拆卸的支撑在扩底阶井外壁板21的顶部，助沉井结构5侧向可拆卸的支撑在沉井上节12上，方便助沉井结构5安装、拆除和重复使用。

作为优选的实施方式，步骤S3中，沉井1和扩底阶井2采用井孔内吸泥的方式下沉。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于，包括：

沉井(1)，其包括相连的沉井底节(11)和沉井上节(12)，所述沉井上节(12)上设有顶盖板(13)；

扩底阶井(2)，其沿所述沉井底节(11)的外周设置，所述扩底阶井(2)包括扩底阶井外壁板(21)和与沉井底节(11)外壁连接的扩底阶井内壁板(22)，所述扩底阶井内壁板(22)将扩底阶井外壁板(21)与沉井底节(11)外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元，每个所述扩底阶井单元内均设有混凝土盖板(3)，所述混凝土盖板(3)上铺设有扰流块石(4)，所述扩底阶井外壁板(21)的顶部设有导流牛腿(23)，且所述导流牛腿(23)位于所述混凝土盖板(3)上方。

2.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：

所述沉井底节(11)、扩底阶井外壁板(21)和扩底阶井内壁板(22)上均设有榫头(24)，所述混凝土盖板(3)设在所述榫头(24)上。

3.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：

所述扩底阶井外壁板(21)的顶部距离所述混凝土盖板(3)的高度不小于所述扩底阶井外壁板(21)与沉井底节(11)外壁之间的距离。

4.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：所述扰流块石(4)的等效直径为0.5m～1.0m，铺设厚度为1.5m～2.5m。

5.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：所述导流牛腿(23)的悬臂长度为扩底阶井外壁板(21)与沉井底节(11)外壁之间的距离的1/8～1/10。

6.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：所述扩底阶井外壁板(21)与沉井底节(11)外壁之间的距离为8～15m。

7.如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井，其特征在于：所述扩底阶井外壁板(21)的顶部与墩位处的水流一般冲刷线齐平。

8.一种如权利要求1所述的扰流耗能防冲刷沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

预制沉井底节(11)，同时在沉井底节(11)外周预制扩底阶井(2)的扩底阶井外壁板(21)和扩底阶井内壁板(22)，使沉井底节(11)与扩底阶井(2)形成一体结构，且扩底阶井内壁板(22)将扩底阶井外壁板(21)与沉井底节(11)外壁之间的空间分成若干个扩底阶井单元；

在沉井底节(11)上接高形成沉井上节(12)后，施工顶盖板(13)，完成沉井(1)的预制；

在沉井(1)和扩底阶井(2)上安装助沉井结构(5)，运输沉井(1)、扩底阶井(2)和助沉井结构(5)至墩位处，整体下沉沉井(1)和扩底阶井(2)至设计高度后，在沉井(1)和扩底阶井单元的井孔内进行清基处理，并浇筑封底混凝土；

吊装混凝土盖板(3)至扩底阶井单元上，并在混凝土盖板(3)铺设扰流块石(4)，拆除助沉井结构(5)。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：

安装助沉井结构(5)时，所述助沉井结构(5)底部可拆卸的支撑在扩底阶井外壁板(21)的顶部，所述助沉井结构(5)侧向可拆卸的支撑在沉井上节(12)上。

10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：

沉井(1)和扩底阶井(2)下沉至设计标高的过程中，采用井孔内吸泥的方式下沉。

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