一种整体式桥墩加固结构及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁、桥墩加固的技术领域，尤其涉及一种整体式桥墩加固结构及其施工方法。

背景技术：

桥梁加固是指通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。加固的原因多种多样，如桥梁年久老化、设计失当、施工质量差或车辆超载严重等。通过桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，预防和避免桥梁坍塌造成的人员和财产的损失。

然而，桥梁加固已成为继桥梁建设后的一大难题。目前，在桥梁桥墩桩基加固领域中，加固方式以增补基桩加固为主，虽然可以达到一定加固作用，但传统的增补基桩加固仅作用于增强基础稳定性和基础承载力，当基础底面未设置在坚硬的持力层上时，墩台就会容易发生沉降，会使得桩发生倾斜，从而导致加固效果大打折扣，再者，传统的增补基桩加固由于水流冲刷过大等原因也会造成桩基发生倾斜，导致加固效果不理想，故桩基加固亦需考虑冲刷防护问题。

传统的加固方法是每一部分单独进行加固，换填垫层以增大基底承载力，增补桩基加固以增强桥梁下部结构，砌筑分水墩用以桥墩冲刷防护。由此可见，通过传统方式加固而来的桥墩结构，其性能单一，只能针对每个部分单独加固，没有连成整体式加固，无法满足基础稳定性和桥梁下部结构抗冲刷的性能需求。因此，本领域技术人员对新型桥墩加固技术有着迫切的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种整体式桥墩加固结构及一种整体式桥墩结构的施工方法，以解决现有增补基桩加固带来的问题，由此提高桥墩及基础的整体性能以及防冲刷性能，以确保桥梁的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种整体式桥墩加固结构，包括依次铺砌在河床持力层的顶面的第一垫层和第二垫层，所述第二垫层的顶面靠近桥墩处连接有分水墩；

所述分水墩为环形结构，其围设于桥墩的四周；所述分水墩与桥墩之间的空隙填充还有用于加强连接的填充层；

所述第一垫层和第二垫层靠近河岸的一侧设有排桩，所述排桩包括若干个排列在河岸的钻孔灌注桩，所述钻孔灌注桩的底部延伸至河床持力层内；

所述排桩远离河岸的一侧面设有挡墙；

所述排桩的顶面固定还连接有冠梁；所述钻孔灌注桩的顶部埋设有配筋，一侧河岸的所述钻孔灌注桩通过配筋连接于一所述冠梁的底面。

可选的，所述排桩还包括设于相邻的两个所述钻孔灌注桩之间的旋喷桩，所述旋喷桩的底部延伸至河床持力层内；

所述钻孔灌注桩和旋喷桩均为圆柱体，所述旋喷桩的直径小于所述钻孔灌注桩的直径。

可选的，所述分水墩的横截面为直角梯形，所述分水墩与水接触的一侧面垂直于地面。

可选的，所述第一垫层为中粗砂垫层。

可选的，所述第二垫层为浆砌片石垫层。

可选的，所述填充层为水泥稳定石屑。

可选的，所述钻孔灌注桩和旋喷桩均由混凝土制得。

本发明还提供了一种整体式桥墩结构的施工方法，包括：

分别在河道的两侧钻孔并灌注混凝土，制得钻孔灌注桩；

在相邻的两个钻孔灌注桩之间采用单管法施工，制得旋喷桩；

在钻孔灌注桩和旋喷桩形成的排桩上浇筑，制得冠梁；

将河道的淤泥挖除并回填中粗砂，制得第一垫层；

在第一垫层的顶面铺砌浆砌片石，制得第二垫层；

在排桩远离河岸的一侧面铺砌浆砌片石，制得挡墙；

在第二垫层的顶面制作环形的分水墩，分水墩围设于桥墩的四周，且分水墩与桥墩之间留有间隙；

在分水墩与桥墩之间的间隙回填水泥稳定石屑，制得填充层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种整体式桥墩结构及其施工方法，通过设置排桩与冠梁、分水墩与水泥稳定石屑形成整体加固的同时，中粗砂垫层与浆砌片石的应用使得基础底面的持力层强度提升，大大提升桩体的稳定。而整体式桥墩结构在排桩的侧边设置挡墙，河道桥墩设置分水墩进行防护，河底在铺砌中粗砂垫层的基础上设置浆砌片石垫层，有效抵抗河流冲刷。而且，河道的开挖换填使得原来软弱的淤泥层换成受力良好的砂垫层和浆砌片石垫层，在提高基础稳定性的同时拓深河道，增大河道的排水能力；从而使得本发明提供的桥墩结构具有良好的整体性和基础稳定性，满足了桥梁下部结构的性能需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种整体式桥墩加固结构的立面图；

图2为本发明提供的一种整体式桥墩加固结构的俯视图；

图3为本实施例中的分水墩的剖面图；

图4为本实施例中排桩的俯视图；

图5为本实施例中排桩与冠梁的配合示意图；

图6为本发明提供的一种整体式桥墩加固结构的施工方法的流程图。

图示说明：

10、第一垫层；20、第二垫层；30、分水墩；40、填充层；50、排桩；51、钻孔灌注桩；52、旋喷桩；60、挡墙；70、冠梁；80、配筋；90、桥墩。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至图5，图1为本发明提供的一种整体式桥墩加固结构的立面图；图2为本发明提供的一种整体式桥墩加固结构的俯视图；图3为本实施例中的分水墩的剖面图；图4为本实施例中排桩的俯视图；图5为本实施例中排桩与冠梁70的配合示意图；

如图1所示，本实施例提供了一种整体式桥墩加固结构，包括依次铺砌在河床持力层的顶面的第一垫层10和第二垫层20，第二垫层20的顶面靠近桥墩90处连接有分水墩30；具体的，在本实施例中，第一垫层10为中粗砂垫层，第二垫层20为浆砌片石垫层；

如图2所示，分水墩30为环形结构，其围设于桥墩90的四周；设置分水墩30用以防止桥墩90被河水冲刷，同时因为桥墩90周边结构更加密实，可以增大桥墩90的侧阻力，从而增强桥墩90的承载力；

如图3所示，分水墩30与桥墩90之间的空隙填充还有用于加强连接的填充层40；具体的，该填充层40为水泥稳定石屑；在河道桥墩90周围砌筑分水墩30，在分水墩30与桥墩90间采用水泥含量6％的水泥稳定石屑回填，回填高度与分水墩30齐平，在分水墩30及水泥稳定石屑的上方设置一层水泥砂浆，使桥墩90，水泥稳定石屑与分水墩30形成一个整体，使得整个结构更具稳定性；

第一垫层10和第二垫层20靠近河岸的一侧设有排桩50，如图4所示，排桩50包括若干个排列在河岸的钻孔灌注桩51，钻孔灌注桩51的底部延伸至河床持力层内；

排桩50远离河岸的一侧面设有挡墙60；所示挡墙60由浆砌片石制得，挡墙60面对河道方向，设置于紧挨于钻孔灌注桩51与旋喷桩52形成的排桩50，用于抵抗水流对排桩50的冲刷；

如图5所示，排桩50的顶面固定还连接有冠梁70；钻孔灌注桩51的顶部埋设有配筋80，一侧河岸的钻孔灌注桩51通过配筋80连接于一冠梁70的底面。具体的，在钻孔灌注桩51与混凝土旋喷桩52内预埋配筋80，在冠梁70上对应于配筋80的位置设置有通孔，配筋80穿过通孔进入冠梁70内，冠梁70处采用钢筋混凝土浇筑，使得整个结构形成整体，共同作用；

请参阅图4，进一步的，排桩50还包括设于相邻的两个钻孔灌注桩51之间的旋喷桩52，旋喷桩52的底部延伸至河床持力层内；

钻孔灌注桩51和旋喷桩52均为圆柱体，旋喷桩52的直径小于钻孔灌注桩51的直径。

钻孔灌注桩51设置在河岸的两侧的边坡处，伸入持力层，相邻钻孔灌注桩51紧密连接；由于钻孔灌注桩51的直径较大，相邻钻孔灌注桩51留有空隙，采用较小直径的混凝土旋喷桩52设置在面对河流一侧的空隙中，混凝土旋喷桩52深度与钻孔灌注桩51一致。旋喷桩52以封闭钻孔灌注桩51之间的空隙，协同桥墩90抵抗两侧土方侧压力，起到限制土方位移和防护水流冲刷，增加桥墩90的稳定性的作用。同时，因为土体稳定性的增强，桥墩90承载力也会得到相应地提高。

于本实施例中，分水墩30的横截面为直角梯形，分水墩30与水接触的一侧面垂直于地面。采用该结构的分水墩30，其底部较厚可抵抗河底较强的水压，而且垂直的侧面有利于水流的分流，进一步提高防冲刷性能。

于本实施例中，钻孔灌注桩51和旋喷桩52均由混凝土制得。

可见，相对于传统的增补基桩加固，本发明提供的整体式桥墩结构，通过设置排桩50与冠梁70、分水墩30与水泥稳定石屑形成整体加固的同时，中粗砂垫层与浆砌片石的应用使得基础底面的持力层强度提升，大大提升桩体的稳定。而整体式桥墩结构在排桩50的侧边设置挡墙60，河道桥墩90设置分水墩30进行防护，河底在铺砌中粗砂垫层的基础上设置浆砌片石垫层，有效抵抗河流冲刷。而且，河道的开挖换填使得原来软弱的淤泥层换成受力良好的砂垫层和蒋锲片石垫层，在提高基础稳定性的同时拓深河道，增大河道的排水能力。

本发明还提供了一种整体式桥墩结构的施工方法，如图6所示，上述的整体式桥墩结构通过以下步骤施工制得：

步骤s1：分别在河道的两侧钻孔并灌注混凝土，制得钻孔灌注桩51；其中，钻孔灌注桩51桩径为0.8米，桩长为13米。

步骤s2：在相邻的两个钻孔灌注桩51之间采用单管法施工，制得旋喷桩52；其中，旋喷桩52的桩径为0.3m，桩长为13米。泵压力控制在20至22mpa，旋喷提升速度0.15m/min，旋转速度控制在20r/min，喷嘴孔径2.2至2.5mm，喷浆的主要材料为425普通硅酸盐水泥，旋喷桩52桩身无侧限抗压强度大于1.5mpa。

步骤s3：在钻孔灌注桩51和旋喷桩52形成的排桩50上浇筑，制得冠梁70；其中，钻孔桩桩顶的钢筋伸入并锚固到冠梁70之中，从而将整排的钻孔灌注桩51连成一个整体，起到支护的作用。

步骤s4：将河道的淤泥挖除并回填中粗砂，制得第一垫层10；具体的，在钻孔灌注桩51、混凝土旋喷桩52与冠梁70的混凝土强度均达到设计强度之后，进行河道的开挖施工，开挖的深度以淤泥层的底面标高控制，即将开挖范围内地基内的淤泥全部挖除，并回填中粗砂。

步骤s5：在第一垫层10的顶面铺砌浆砌片石，制得第二垫层20；具体的，当回填中粗砂至河道铺砌的底部标高时，再铺砌浆砌片石。

步骤s6：在排桩50远离河岸的一侧面砌浆砌片石，制得挡墙60；

步骤s7：在第二垫层20的顶面制作环形的分水墩30，分水墩30围设于桥墩90的四周，且分水墩30与桥墩90之间留有间隙；

步骤s8：在分水墩30与桥墩90之间的间隙回填水泥稳定石屑，制得填充层40。具体的，河道中间桥墩90四周的分水墩30达到设计强度后，使用6％水泥稳定石屑对分水墩30内的部分进行回填。

在具体的的实施过程中，在排桩50支护施工前，在河道范围内放坡开挖浅沟槽过水，但沟槽的开挖深度不能进入淤泥层，以保证整个施工过程的安全。

进一步的，分别在河道的两侧钻孔并灌注混凝土，制得钻孔灌注桩51，具体包括：

分别在河道的两侧钻孔并案预设顺序灌注混凝土，制得钻孔灌注桩51；

预设顺序为：

先由中间往两边依次灌注排桩50中序列为单数的钻孔灌注桩51；再由中间往两边依次灌注排桩50中序列为双数的钻孔灌注桩51。

具体的，在执行该步骤时，先行进行钢筋混凝土密排钻孔灌注桩51的施工，每排桩50的钻孔与浇筑的顺序均为从中间向两边，间隔施工，即先施工排桩50中单数编号的桩，再施工排桩50中双数编号的桩，这种施工方式快速高效，能降低施工过程中失误；整排钻孔灌注桩51都施工完毕后，在相邻钻孔灌注桩51的空隙处进行混凝土旋喷桩52的施工，以封闭钻孔灌注桩51之间的空隙，起到挡土和止水的作用。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。