可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构的制作方法

本实用新型涉及一种可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构，属于水下掏空修复施工技术领域。

背景技术：

水电站下游泄洪消能区水流紊动严重，常导致泄水建筑物本岸及出口对岸基础发生掏空冲刷，进而引发边坡失稳破坏，甚至影响建筑物的安全运行。

对深度较浅且河道内流速较小的水下掏空区域，目前常规的修复方法是在掏空区域外侧修筑纵向土石围堰后创造相对静水区，在土石围堰内侧相对静水区利用水下蛙人辅助立模后浇筑水下混凝土，待水下混凝土达到设计强度后，拆除土石围堰，详见附图1。

目前，随着一大批大中型水电站建成运行，大量的大泄量、高水头泄洪建筑物长时间运行，下游泄洪消能区本岸及出口对岸基础发生掏空破坏情况愈演愈烈，且由于下游泄洪消能区常与原始河道衔接；并易受尾水出口水流影响，河道流速大，枯期流速时常大于3m/s；另外现阶段的水下掏刷不断向底部发展，水下掏空深度常大于5m，有些甚至超过10m。

针对急流状态下深水区的水下掏空修复问题，常规的水下掏空修复结构及施工方法存在以下不足：

①土石围堰在急流状态下的深水区域难以成型，或即使土石围堰最终形成，相应的土石围堰工程量及损耗量也将是一个天文数字；

②水下蛙人工作安全流速需小于1.5m/s，针对急流状态的水下掏空修复，继续采用蛙人来辅助安装模板安全风险极高；

③随着水下掏空的深度的加大，高直墙的水下混凝土结构的稳定性及耐久性变差。

综上所述，常规的水下掏空修复结构及施工方法已不再能满足现状，无法在急流状态下进行深水区掏空修复。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构，包括岸坡和河床，岸坡底部具有掏空区域，在掏空区域外侧沿着河床长度方向布置有一排混凝土抗冲桩，相邻混凝土抗冲桩相互咬合形成连续的群桩结构，混凝土抗冲桩的桩底深入河床下部新鲜基岩3.0m～5.0m，混凝土抗冲桩具有预设的套筒作为桩身混凝土模板，套筒嵌入河床内。混凝土抗冲桩可以采用旋挖钻机旋挖工艺进行施工，或者采用搓管机挫钻工艺进行施工。

进一步的是：混凝土抗冲桩为钢筋混凝土结构；套筒为钢套筒。

进一步的是：在掏空区域外侧布置多排混凝土抗冲桩，相邻混凝土抗冲桩之间相互咬合，形成连续的群桩结构。

进一步的是：岸坡坡面上布设有混凝土灌注孔兼做排气孔。

进一步的是：混凝土灌注孔兼做排气孔的同时，兼做回填灌浆孔。

进一步的是：混凝土抗冲桩配设有施工栈桥，施工栈桥从下往上结构依次为：支墩、横梁、贝雷梁、桥面分配梁、桥面钢板。

进一步的是：支墩包括横桥向支墩和纵桥向支墩，横桥向支墩和纵桥向支墩间采用槽钢和拉杆进行加固；横梁采用双拼工字钢焊接铺设，连接贝雷梁的端头加设限位装置；横梁与支墩间用加强牛腿进行加固。

进一步的是：贝雷梁采用两组三排单层的桁架组合形式，纵向用贝雷销链接，横向用90型定型支撑片链接，贝雷梁的贝雷片与横梁间用u型铁件连接。

施工栈桥可以采用“钓鱼法”施工，从掏空区域的上、下游岸边往中间双向推进。

本实用新型的有益效果是：掏空区域外侧的连续的混凝土抗冲桩既可以起到水下围堰的作用，又可以起到掏空区域水下混凝土不透水模板的作用，还可以起到后期抗冲防淘作用。因在混凝土抗冲桩群内侧形成了相对静水区，混凝土抗冲桩的兼做模板作用，再通过混凝土灌注通道浇筑水下混凝土，水下混凝土完全填充于水下掏空边界与混凝土抗冲桩之间的区域。本实用新型可适用于深水区域掏空修复，不需要再修筑土石围堰，连续的混凝土抗冲桩结构起到后期抗冲防淘作用，这种可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构，能够满足现实需要，且结构稳定，耐久性好。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本实用新型中可在急流状态下进行深水区掏空修复的结构示意图；

图3是本实用新型中钢筋混凝土抗冲桩布置大样图；

图4是本实用新型中钢筋混凝土抗冲桩平面布置图；

图5是本实用新型中深水区钢筋混凝土抗冲桩剖面图；

图6是本实用新型中施工栈桥立视图；

图7是本实用新型中施工栈桥顺河向视图；

图8是本实用新型中“钓鱼法”打设钢管桩示意图；

图9是本实用新型中贝雷梁安装示意图。

图中标记为：岸坡1，河床2，掏空区域3，混凝土抗冲桩4，套筒5，混凝土灌注孔6，支墩7，横梁8，贝雷梁9，桥面分配梁10，桥面钢板11，加强牛腿12，桩身混凝土13，土石围堰14，水下混凝土15，混凝土浇筑通道16，蛙人立模板17，混凝土抗冲桩轴线18。

具体实施方式

为便于理解和实施本实用新型，选本实用新型的优选实施例结合附图作进一步说明。

如图2至图5所示，本实用新型包括岸坡1和河床2，岸坡1底部具有掏空区域3，在掏空区域3外侧沿着河床2长度方向布置有一排混凝土抗冲桩4，相邻混凝土抗冲桩4相互咬合形成连续的群桩结构，混凝土抗冲桩4的桩底深入河床2下部新鲜基岩3.0m～5.0m，混凝土抗冲桩4具有预设的套筒5作为桩身混凝土模板，套筒5嵌入河床内。混凝土抗冲桩4的桩径通常为0.5m～2.0m，掏空区域3外侧的连续的混凝土抗冲桩4既可以起到水下围堰的作用，又可以起到掏空区域3水下混凝土15不透水模板的作用，还可以起到后期抗冲防淘作用。因在混凝土抗冲桩4群内侧形成了相对静水区，混凝土抗冲桩4的兼做模板作用，再通过混凝土灌注通道16浇筑水下混凝土15，水下混凝土15完全填充于水下掏空边界与混凝土抗冲桩4之间的区域。为提高抗冲防淘能力，可在掏空区域3外侧布置多排混凝土抗冲桩4，相邻混凝土抗冲桩4之间相互咬合，形成连续的群桩结构。混凝土抗冲桩4可采用旋挖钻机旋挖工艺进行施工，或者采用搓管机挫钻工艺进行施工。

为方便实用，混凝土抗冲桩4为钢筋混凝土结构；套筒5为钢套筒。钢套筒可采用q235钢材，钢套筒壁厚15mm～30mm，可由矩形钢板卷曲而成。

岸坡1坡面上布设有混凝土灌注孔6兼做排气孔，按一定的间、排距布置，以保证水下混凝土浇筑密实，尤其适用于横向掏空宽度较大的深坑。

混凝土灌注孔6兼做排气孔的同时，还可以兼做回填灌浆孔，在水下混凝土15浇筑结束后进行回填灌浆，让水下混凝土15与水下掏空区域边界完全结合。

需要说明的是因混凝土抗冲桩4施工属于临水临边工程，混凝土抗冲桩4施工需搭设施工平台。为方便实施，本实用新型的优选实施方式为：混凝土抗冲桩4配设有施工栈桥，施工栈桥的宽度约为7.5m～10m，兼作抗冲桩施工平台及道路，跨度6m。施工栈桥从下往上结构依次为：支墩7、横梁8、贝雷梁9、桥面分配梁10、桥面钢板11。施工栈桥结构见图6和图7。

为使得施工栈桥结构更可靠，支墩7包括横桥向支墩和纵桥向支墩，横桥向支墩和纵桥向支墩间采用槽钢和拉杆进行加固；横梁8采用双拼工字钢焊接铺设，连接贝雷梁9的端头加设限位装置，确保整个桥面稳定；横梁8与支墩7间用加强牛腿12进行加固，起限位和加固作用。本实施例中施工栈桥结构中支墩7高度约12m，采用φ820mm钢管桩，横桥向间距5m，深入基岩2m；横梁8采用双拼i45b工字钢焊接铺设。

贝雷梁9采用两组三排单层的桁架组合形式，纵向用贝雷销链接，横向用90型定型支撑片链接，贝雷梁9的贝雷片与横梁8间用u型铁件连接以防滑动。本实施例中贝雷梁9采用321加强型贝雷片。

为方便实施，提高施工效率，施工栈桥采用“钓鱼法”施工，从掏空区域3的上、下游岸边往中间双向推进。支墩7钢管桩采用履带吊吊挂振动锤逐孔向前打设施工，每孔钢管桩打设完毕铺设上部结构，上部结构采用汽车吊吊装。钓鱼法施工见图8。

栈桥施工工艺流程如下：填筑进场施工道路→试桩及标准跨径静载试验→桥台处理→钢管桩加工→履带吊吊运钢管桩就位→测量定位→震动下沉钢管桩→钢管桩桩间连接→横梁8安装焊接→贝雷梁9安装→桥面分配梁10安装→桥面钢板11铺设→附属设施安装。贝雷梁9安装示意见图9。

混凝土抗冲桩4施工步骤及流程为：人、材、机配备到位→搭设施工平台→机械就位→测量定位→抗冲桩成孔→渣土清理→套筒5安装→钢筋笼吊放→桩身混凝土浇筑。

本实用新型整体可按如下步骤实施：

a、搭设混凝土抗冲桩4施工平台，施工平台可采用栈桥结构。

b、在已搭设好的施工栈桥上进行混凝土抗冲桩4施工，包含钻孔、套筒5定位安装、桩身钢筋笼安装、桩身混凝土浇筑。

c、在岸坡1坡面上按一定的间、排距钻孔，孔径φ100，兼做混凝土灌注孔6、排气孔和回填灌浆孔。

d、通过混凝土抗冲桩4内侧预留混凝土灌注通道16及岸坡1坡面上混凝土灌注孔6浇筑水下混凝土15。

e、通过岸坡1坡面上回填灌浆孔进行回填灌浆。