水中承台基础冲刷探测方法、探测构筑结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁建筑基础冲刷探测方法和结构，具体是指水中承台基础冲刷探测方法、探测构筑结构及其施工方法。


背景技术：

2.桥梁基础冲刷是导致桥梁水毁的主要原因。世界各地每年都有桥梁因洪水冲刷而发生倒塌。我国河流众多，且发达城市多位于江河两岸和海湾地区，为适应经济发展，跨河和跨海桥梁日益增多。近年来我国洪水灾害频发，不少桥梁在洪水和潮流冲刷的作用下发生破坏。洪水和潮流引起的桥梁基础河床冲刷，导致基底周边土壤淘空使桩基裸露，桩基自由长度变长，基础刚度和承载能力降低。因此，对营运中的桥梁基础冲刷情况进行监控和测量，是确保桥梁结构安全的重要基础工作之一。
3.目前对于桥梁大型承台基础冲刷情况探测手段非常麻烦且费用较高。虽然桥梁基础冲刷的监控和检测已得到重视，目前也已有插杆、吊锤、声波、电阻率法等多种检测手段，但对于桥梁大型承台基础冲刷情况检测而言，由于绝大部分承台底面不露出水面或露出量很少，船舶及测量设施等无法进入承台底部，需要安排专业潜水员潜入承台底部再使用相关水下测深仪器进行测量。因此常规的桥梁基础冲刷检测变得非常麻烦，每年均需要花费较高的检测费用。
4.洪水和大潮时的桥梁大型承台基础冲刷检测风险较大甚至无法测量。300年一遇的设计洪水和大潮工况下的基础冲刷深度是桥梁设计和桥梁养护工作者最关心和应该监测到的基础数据。但对于大型桥梁来说，大型承台平面尺寸很大，有时甚至超过一个足球场，而且桩基多，桩距小，多数情况下水又很深，承台底面一般又不露出水面，当洪水和大潮来临时，水流速度很快，此时由潜水员进入承台底部进行勘测具有极大的安全风险，而常规的测量手段如吊锤或超声波探测仪等均无法从侧面对冲坑深度和形态进行测量。而且在沿海有潮流的往复流状态下，在桥梁基础冲刷探测时，往往出现承台边缘与河床面之间空间过于狭窄的情况。
5.因此，开发一种操作简便、可行性高的水中承台基础冲刷情况探测方法和设备，对监控和测量桥梁基础冲刷、确保营运中的桥梁的安全具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一是提供水中承台基础冲刷探测方法，在桥梁基础承台特定位置预留一定数量探测孔，便于桥梁建成后基础实际冲刷情况的监控和测量。
7.本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：水中承台基础冲刷探测方法，其特征在于：所述探测方法包括在桥梁基础承台浇筑时，在承台上预留竖向贯通的探测孔，待桥梁建成后，直接利用探测孔吊下探测仪探头，通过探测仪探头对承台底部的河床冲刷情况进行测量。
8.本发明通过在桥梁基础承台浇筑时，按照一定间距及数量，在承台的中部位置提
前预留竖向贯穿承台的探测孔，以便在桥梁建成后，直接利用探测孔吊下探测仪探头，对承台底部的河床冲刷情况进行测量，避免深水作业带来的较高费用及安全风险。
9.本发明的目的之二是提供水中承台基础冲刷探测构筑结构，用于对承台底部的河床冲刷情况进行测量，该探测构筑结构可行性高且便于施工和操作。
10.本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：水中承台基础冲刷探测构筑结构，其特征在于：所述探测构筑结构为嵌入承台的穿台式结构，所述探测构筑与承台一体成型，所述探测构筑包括多个竖向贯通承台的探测孔，多个探测孔呈点阵状分布，所述探测孔的设置避开桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基，探测孔用于吊入探测仪探头，通过探测仪探头对承台底部的河床冲刷情况进行测量。
11.本发明中，所述探测孔通过预埋承台内的管件来实现的，所述探测孔即为所述管件的管孔。管件宜采用韧性、耐久性较好的管材，以确保管件在承台浇筑过程中的完好性和其长期在水中环境下的耐久性。
12.作为优选实施方案，本发明中，所述管件为pe管，管孔的直径为10～20cm。
13.预埋管件的内径应根据拟采用河床冲刷深度探测仪探头的具体尺寸而定。同时管件内径不宜过大，避免对承台结构受力产生不利影响；内径亦不宜过小，孔径过小容易造成使用过程中探测孔堵塞。本发明中，预埋管件的直径取10～20cm为宜。
14.本发明中，所述管件为整根管或者多段管段接长构成的拼接管。
15.探测孔的设置位置应避开桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基等竖向构件，并留有一定的净间距，保证承台结构的整体性。
16.作为优选实施方案，本发明中，所述探测孔距离桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基的间距为1～2m，探测孔距离承台边缘的间距为2～3m，相邻探测孔之间的间距为10～20m。
17.探测孔距离桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基的间距是指探测孔边缘至桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基边缘的间距，即净间距，探测孔距离承台边缘的间距也是净间距，相邻探测孔之间的间距即相邻探测孔边缘之间的间距，也为净间距。
18.探测孔应尽量均匀布置，宜采用等间距或梅花形设置，设置间距取10～20m为宜，如此既使得河床冲刷观测点达到一定的密度，也避免承台开孔过多影响结构安全性。
19.作为优选实施方案：所述探测孔在位于承台顶面位置的上孔口设置有可拆装的堵头，以免在营运过程中由于漂流物或粘土等引起探测孔堵塞。
20.作为优选实施方案：所述承台的底部设置有封底混凝土，在封底混凝土浇筑及承台施工阶段，所述管件位于封底混凝土区域的管段采用橡胶块进行临时封堵，施工完成后再去除橡胶块。
21.本发明中，所述承台为桥梁承台。
22.本发明的目的之三是提供水中承台基础冲刷探测构筑结构的施工方法，该施工方法易于实施，且不会影响承台结构的强度和整体受力。
23.本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：水中承台基础冲刷探测构筑结构的施工方法，其特征在于，该施工方法包括如下步骤：
24.(1)确定承台上探测构筑结构的设置位置，该探测构筑结构包括多个竖向贯通承台的探测孔，多个探测孔呈点阵状分布，探测孔距离桥墩墩柱、桥塔塔柱及桥塔桩基的间距为1～2m，探测孔距离承台边缘的间距为2～3m，相邻探测孔之间的间距为10～20m；
25.(2)根据拟采用河床冲刷深度探测仪探头的具体尺寸，选定合适内径的预埋管件，管件总长度要贯穿承台及封底混凝土层厚度，管件的管孔即为探测孔；
26.(3)封底混凝土及承台施工前，进行管件的定位及预埋，封底混凝土段的管段采用橡胶块进行临时封堵；
27.(4)浇筑封底混凝土、施工承台，若预埋管件采用多段管段相连接的结构，则分段长度根据混凝土分层浇筑的厚度而定，再将分段管段进行接长；
28.(5)完成承台浇筑，并在探测孔位于承台顶面位置的上孔口设置可拆装的堵头；
29.(6)承台或下部结构完成施工后，去除管件封底混凝土段临时封堵的橡胶块，形成探测孔实施，桥梁承台的探测构筑结构施工完成。
30.桥梁营运期间直接通过承台探测孔吊入探测仪探头对河床冲坑深度及冲刷形态进行测量。
附图说明
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
32.图1是本发明水中承台基础冲刷探测构筑结构分布在承台内的主视图；
33.图2是图1的俯视图；
34.图3是本发明水中承台基础冲刷探测构筑结构的使用状态参考图。
35.附图标记说明
36.1、承台；2、桥塔塔柱；3、桥塔塔座；4、桥塔桩基；5、探测孔；
37.6、探测仪探头；7、封底混凝土。
具体实施方式
38.本发明水中承台基础冲刷探测方法，该探测方法包括在桥梁基础承台浇筑时，在承台1上预留竖向贯通的探测孔5，待桥梁建成后，直接利用探测孔5吊下探测仪探头6，通过探测仪探头6对承台1底部的河床冲刷情况进行测量。
39.如图1至图3所示的水中承台基础冲刷探测构筑结构，承台1为桥梁承台，该探测构筑结构为嵌入承台1的穿台式结构，探测构筑与承台1一体成型，探测构筑包括多个竖向贯通承台1的探测孔5，多个探测孔5呈点阵状分布，探测孔5的设置避开桥墩墩柱、桥塔塔柱2及桥塔桩基4，探测孔5用于吊入探测仪探头6，通过探测仪探头6对承台1底部的河床冲刷情况进行测量。
40.本实施例中，探测孔5通过预埋承台1内的管件来实现的，探测孔5即为管件的管孔。管件为pe管，管孔的直径为12.5cm，管孔的直径也可以在10～20cm范围内取值。管件为整根管，也可以采用多段管段接长构成的拼接管。
41.本实施例中，探测孔5距离桥塔塔柱2间距为1.415m，探测孔5距离桥塔桩基4的间距为2m，探测孔5距离承台边缘的间距为2m，多个探测孔5点阵状均匀设置，相邻探测孔5之间的间距为15m，本发明中的间距均为净间距。
42.作为本实施例的变换，探测孔5距离桥墩墩柱、桥塔塔柱2及桥塔桩基4的间距也可以在1～2m范围内取值，探测孔5距离承台边缘的间距也可以在2～3m范围内取值，相邻探测孔5之间的间距也可以在10～20m范围内取值。
43.本实施例中，探测孔5在位于承台1顶面位置的上孔口设置有可拆装的堵头；承台1的底部设置有封底混凝土7，在封底混凝土7浇筑及承台1施工阶段，管件位于封底混凝土区域的管段采用橡胶块进行临时封堵，施工完成后再去除橡胶块。
44.上述水中承台基础冲刷探测构筑结构的施工方法，该施工方法包括如下步骤：
45.(1)确定承台上探测构筑结构的设置位置，该探测构筑结构包括多个竖向贯通承台的探测孔，多个探测孔呈点阵状分布，探测孔距离桥塔塔柱间距为1.415m，探测孔距离桥塔桩基的间距为2m，探测孔距离承台边缘的间距为2m，相邻探测孔之间的间距为15m；
46.(2)根据拟采用河床冲刷深度探测仪探头的具体尺寸，选定合适内径的预埋管件，管件总长度要贯穿承台及封底混凝土层厚度，管件的管孔即为探测孔；
47.(3)封底混凝土及承台施工前，进行管件的定位及预埋，封底混凝土段的管段采用橡胶块进行临时封堵；
48.(4)浇筑封底混凝土、施工承台，若预埋管件采用多段管段相连接的结构，则分段长度根据混凝土分层浇筑的厚度而定，再将分段管段进行接长；
49.(5)完成承台浇筑，并在探测孔位于承台顶面位置的上孔口设置可拆装的堵头；
50.(6)承台或下部结构完成施工后，去除管件封底混凝土段临时封堵的橡胶块，形成探测孔实施，桥梁承台的探测构筑结构施工完成。
51.桥梁营运过程中使用探测孔测量大型桥梁基础冲刷的具体操作步骤如下：
52.(1)打开承台顶面其中一处探测孔堵头；
53.(2)吊入与探测孔尺寸匹配好的探测仪探头，探测仪探头连接声波发生器、数据采集系统或其他主机息；
54.(3)按常规的方法使用探测仪测量该处河床冲刷深度或冲刷范围；
55.(4)完成一处测量后，上提回收探测仪探头，并重新封闭堵头；
56.(5)重复以上步骤完成其他预留探测孔位置的测量，最终完成整个基础位置的冲坑深度及冲刷形态测量。
57.本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。