专利摘要

本实用新型公开了一种桥墩扩大基础加固结构及桥梁，混凝土加固层和截水墙对扩大基础和扩大基础周边地基起到保护作用，避免了河流冲刷桥墩台基础，同时增加原扩大基础的面积，使新基础的承载力更高；多根导管如同混凝土中的钢筋骨架，起到连接地基、扩大基础和混凝土加固层的作用，进一步提高了原有扩大基础的承载力，且通过导管可以注入注浆液体，注浆液体在脱空部位和/或基础孔隙中扩散形成网状凝固体，填补了脱空部位、地基孔隙及新‑旧结构的交界面，使新旧结构形成一个整体，进一步大大提高了加固结构的承载力和耐久性，同时有效地解决了常规加固结构因交界面剥离而导致受力不均问题。

权利要求

1.一种桥墩扩大基础加固结构，包括桥墩以及设于所述桥墩下方的扩大基础，其特征在于：在所述扩大基础或扩大基础和地基上方设有混凝土加固层，且所述混凝土加固层围绕桥墩外周设置；沿所述混凝土加固层的外周设置有截水墙；在所述混凝土加固层上设有多根导管，多根所述导管穿过混凝土加固层和/或混凝土加固层和扩大基础延伸至地基内；在所述导管内设有钢绞线，所述钢绞线的一端固定于混凝土加固层内，另一端固定于地基岩体内。

2.如权利要求1所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：多根所述导管呈多圈环状布置，所述扩大基础的每层台阶上均对应有一圈导管。

3.如权利要求2所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述导管的圈数为4~6。

4.如权利要求2所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：同一圈的相邻导管之间的间距小于1.8m。

5.如权利要求1所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述导管的直径为60~80mm，长度为5~7m。

6.如权利要求1所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述导管平行于桥墩高度方向设置。

7.如权利要求1所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述钢绞线的一端通过锚头固定于混凝土加固层内，另一端通过砂浆固定于地基岩体内。

8.如权利要求1-7中任一项所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述截水墙的纵截面为梯形。

9.如权利要求8所述的桥墩扩大基础加固结构，其特征在于：所述梯形的坡度为1：0.3。

10.一种桥梁，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的桥墩扩大基础加固结构。

说明书

技术领域

本实用新型属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种桥墩扩大基础加固结构及桥梁。

背景技术

扩大基础是将桥墩或桥台及上部结构传来的荷载由其直接传递至较浅的支承地基的一种基础形式，也称为明挖扩大基础或浅基础。该基础比桩基与土体的接触面积更大，所以单位面积对土体的作用力较小，对土层强度要求低，埋深较浅，具有结构形式简单、施工简便、成本低的特点，适用于岩层埋深非常深或非常浅的地质条件。在中小跨径桥梁，特别是石拱桥的基础结构中具有广泛的应用。

在服役环境，如强风、地震和重载交通等长期作用下，桥梁扩大基础普遍存在安全隐患。既有桥梁检测结果表明，河流冲刷作用下部分桥梁墩台基础有脱空现象，桥墩河床地面线到基础底部的间距过大，影响上部结构安全。桥墩基础脱空是桥梁工程中的常见病害，常见于上世纪修建的拱桥和中小跨径桥梁的桥墩基础，亟需检测和加固处理。

桥墩扩大基础加固方法主要有三种类型：薄弱构件加强法、增加辅助构件法和新型结构体系法，可参考西南交通大学硕士毕业论文“兰青线湟水河2号桥桥墩基础加固研究”。最常用和便捷的方法是薄弱构件加强法，即以增加构件截面面积的方式来增加原有基础的刚度和承载力，但加固后的整体受力特性和抗震性能较差，可参考陶诚等提出的“在役桥梁扩大基础承载力评价方法研究”文献。授权公告号为CN203701129U，名称为桥梁加固基础及桥梁的专利文献，采用了微形桩钻孔下端穿过所述扩大基础的底板的方案，但是桩基钻孔周期长，成本相对高。

目前，针对桥墩扩大基础局部冲刷问题，一般进行加固处理的方法有：扩大基础底板面积法、增补桩基础法和混凝土套箍法、高压旋喷注浆法等，可参考郭占平等提出的“浅基础加固的试验与研究”。比较常用的是采用扩大基础底板面积法加固施工，但在加固后的使用过程中，新增加的基础结构与现有扩大基础及地基之间的粘结性能会逐步退化，甚至发生剥离现象，长期使用后，扩大基础底板面积法的加固效果难以体现。为了解决此问题，工程师一般将原基础凿毛和刷洗干净，新增加一层高强度等级水泥浆或涂混凝土界面剂，以增加新、旧混凝土基础的粘结力。但是，在长期使用状态下，仍然存在结构交界面剥离现象，加固效果的耐久性不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种桥墩扩大基础加固结构及桥梁，以解决现有技术中新增加的基础结构与现有扩大基础及地基之间的粘结性能退化、甚至剥离导致的加固效果不佳，耐久性不足等问题。

本实用新型独立权利要求的技术方案解决了上述实用新型目的中的一个或多个。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种桥墩扩大基础加固结构，包括桥墩以及设于所述桥墩下方的扩大基础，其特征是，在所述扩大基础或扩大基础和地基上方设有混凝土加固层，且所述混凝土加固层围绕桥墩外周设置；沿所述混凝土加固层的外周设置有截水墙；在所述混凝土加固层上设有多根导管，多根所述导管穿过混凝土加固层和/或混凝土加固层和扩大基础延伸至地基内；在所述导管内设有钢绞线，所述钢绞线的一端固定于混凝土加固层内，另一端固定于地基岩体内。

本实用新型所述桥墩扩大基础加固结构，由混凝土加固层和截水墙连接形成环形结构，环形结构包围扩大基础，对扩大基础和扩大基础周边地基起到保护作用，避免了河流冲刷桥墩台基础，减少了桥梁墩台基础脱空部位的数量，同时增加原扩大基础的面积，使新基础的承载力更高；多根导管如同混凝土中的钢筋骨架，起到连接地基、扩大基础和混凝土加固层的作用，进一步提高了原有扩大基础的承载力，且通过导管可以注入注浆液体，注浆液体在脱空部位和/或基础孔隙中扩散形成网状凝固体，填补了脱空部位、地基孔隙及新-旧结构的交界面，确保了整个加固结构的稳固性，新-旧结构之间的粘结性，使新旧结构形成一个整体，进一步大大提高了加固结构的承载力和耐久性，同时有效地解决了常规加固结构因交界面剥离而导致受力不均的问题。

进一步地，多根所述导管呈多圈环状布置，所述扩大基础的每层台阶上均对应有一圈导管。多圈环状布置使注浆孔均匀分布，从而使注浆液体能够均匀压入到加固结构和/或地基中，实现脱空部位和/或地基孔隙的充分填充，避免了漏填充或填充不饱满的问题，提高了加固结构的稳固性。

进一步地，所述导管的圈数为4~6。

进一步地，同一圈的相邻导管之间的间距小于1.8m，导管越密集越能保证所有脱空部位或地基孔隙被浆液填充，但考虑到施工机具的施工要求及导管浆液加固有效范围约为0.5~1.8m，同一圈上的相邻导管之间的间距应小于1.8m。

优选的，所述导管的直径为60~80mm，长度为5~7m。

进一步地，所述导管平行于桥墩高度方向设置。

进一步地，所述钢绞线的一端通过锚头固定于混凝土加固层内，另一端通过砂浆固定于地基岩体内。

钢绞线将混凝土加固层、扩大基础以及地基紧紧压在一起，形成一个稳固整体，使整个加固结构处于紧压状态，使得加固结构与地基处于整体受力状态，提高了加固结构的整体性，更有利于提高桥墩的稳固性。

进一步地，所述截水墙的纵截面为梯形；优选的，所述梯形的坡度为1：0.3。梯形的截水墙能更有效地拦截水流，减小水流对基础结构的冲击力。

本实用新型还提供一种桥梁，包括如上所述的桥墩扩大基础加固结构。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种桥墩扩大基础加固结构及桥梁，混凝土加固层和截水墙对扩大基础和扩大基础周边地基起到保护作用，避免了河流冲刷桥墩台基础，减少了桥梁墩台基础脱空部位的数量，同时增加原扩大基础的面积，使新基础的承载力更高；多根导管如同混凝土中的钢筋骨架，起到连接地基、扩大基础和混凝土加固层的作用，进一步提高了原有扩大基础的承载力，且通过导管可以注入注浆液体，注浆液体在脱空部位和/或基础孔隙中扩散形成网状凝固体，填补了脱空部位、地基孔隙及新-旧结构的交界面，确保了整个加固结构的稳固性，新-旧结构之间的粘结性，使新旧结构形成一个整体，进一步大大提高了加固结构的承载力和耐久性，同时有效地解决了常规加固结构因交界面剥离而导致受力不均的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中一种桥墩扩大基础加固结构正面图；

图2是本实用新型实施例中一种桥墩扩大基础加固结构俯视图；

图3是本实用新型实施例中钢绞线的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中一种桥墩扩大基础加固结构施工方法流程图；

其中，1-桥墩，2-导管，3-截水墙，31-前截水墙，32-后截水墙，33-侧截水墙，4-混凝土加固层，5-扩大基础，6-地基，7-地面线，8-钢绞线，9-锚头，10-砂浆，11-岩体，A为水流方向。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型所提供的一种桥墩扩大基础加固结构，包括桥墩1以及设于桥墩1下方的扩大基础5，在扩大基础5和地基6上方设有混凝土加固层4（或者在扩大基础5上方设有混凝土加固层4），且混凝土加固层4围绕桥墩1外周设置；沿混凝土加固层4的外周设置有截水墙3，3截水墙包括前截水墙31、后截水墙32以及侧截水墙33，前截水墙31是指沿水流方向且位于迎水面的截水墙，后截水墙32是指沿水流方向且位于背水面的截水墙，侧截水墙33则为另外两侧的截水墙；在混凝土加固层4上设有多根导管2，多根导管2穿过混凝土加固层4和/或混凝土加固层4和扩大基础5延伸至地基6内，即有三种情况，第一种是部分导管2穿过混凝土加固层4后直接延伸至地基6内，部分导管2穿过混凝土加固层4和扩大基础5后再延伸至地基6内；第二种是所有导管2仅穿过混凝土加固层4后直接延伸至地基6内；第三种是所有导管3均穿过混凝土加固层4和扩大基础5后再延伸至地基6内。在导管2内设有钢绞线8，钢绞线8的一端通过锚头9固定于混凝土加固层4内，另一端通过砂浆10固定于地基岩体11内。

如图2所示，多根导管2呈多圈环状布置，扩大基础5的每层台阶上均对应有一圈导管2（图2中的扩大基础5有两层台阶，每层台阶上对应有一圈导管2），导管2的圈数一般为4~6圈，本实施例中设有4圈导管2，两圈导管2在穿过混凝土加固层4和扩大基础5，另外两圈导管2仅穿过混凝土加固层4。多圈环状布置能够使注浆孔（即导管）均匀分布，从而使注浆液体能够均匀压入到加固结构和/或地基6中，实现了脱空部位和/或地基孔隙的充分填充，避免了漏填充或填充不饱满的问题，提高了加固结构的稳固性。

如图1所示，导管2平行于桥墩1高度方向（或垂直于扩大基础5）设置。

本实施例中，导管2为钢管，导管2的直径为60~80mm，优选为75mm，长度为5~7m。导管2越密集越能保证所有脱空部位或地基孔隙被浆液填充，但考虑到施工机具的施工要求及导管2浆液加固有效范围约为0.5~1.8m，同一圈上的相邻导管2之间的间距应小于1.8m。

如图1所示，由前截水墙31、后截水墙32以及侧截水墙33构成环状的截水墙3，截水墙3的纵截面呈梯形，梯形的坡度为1：0.3。梯形的截水墙能更有效地拦截水流，减小水流对基础结构的冲击力。截水墙的高度与扩大基础的高度一致。

如图4所示，一种如上所述桥墩扩大基础加固结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）准备工作。

对扩大基础5进行测量与放样，进行围堰与排水施工，并在围堰内侧设置排水沟和集水井，确保加固施工过程不受河水冲刷作用，并降低渗水影响。

（2）围绕桥墩1布置多根导管2，在导管2内设置钢绞线8，多根导管2的底端延伸至地基6内或穿过扩大基础5延伸至地基6内，即有三种情况，第一种是部分导管2穿过混凝土加固层4后直接延伸至地基6内，部分导管2穿过混凝土加固层4和扩大基础5后再延伸至地基6内；第二种是所有导管2仅穿过混凝土加固层4后直接延伸至地基6内；第三种是所有导管3均穿过混凝土加固层4和扩大基础5后再延伸至地基6内。

如图1和2所示，多根导管2呈多圈环状布置，扩大基础5的每层台阶上均对应有一圈导管2。导管2平行于桥墩1高度方向设置。导管2为钢管，导管2的直径为60~80mm，优选为75mm，长度为5~7m。

（3）配制注浆液体。

注浆液体为水泥水玻璃浆液，水泥水玻璃浆液以普通硅酸盐水泥和40波美度水玻璃为主要制浆材料，40波美度水玻璃稀释至35波美度，水玻璃的模数为2.8，普通硅酸盐水泥稀释制成水泥浆，水泥浆的水灰比为1:0.5～1:1，水泥水玻璃浆液是由体积比为1:0.05～1:0.1的水泥浆与水玻璃配制而成。水泥水玻璃浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围，可达到快速堵漏的目的。

（4）针对扩大基础5底部地基6松散问题，通过注浆管将水泥水玻璃浆液低压注入导管2内，在低压力的作用下导管2内的水泥水玻璃浆液流入地基6，地基6内的水泥水玻璃浆液形成浆泡体，在地基6中产生极其复杂的应力体系，距浆泡体0.5～1.8m范围内均能受到明显的加固，实现了脱空部位和/或地基孔隙的填充。

本实施例中，低压注入时的压力为0.3~0.5MPa，当有注浆液体从导管2顶部冒出时，停止注入。根据地基6土层坚硬程度，可以采用填充、渗透、挤密和劈裂等方式进行注浆，对桥墩1基础2~3m内进行注浆加固。注浆管为软管，可以插入和拔出导管2，也可以在导管2内移动，在注浆（即注入水泥水玻璃浆液）时，注浆管距离导管2底端30~50cm。

（5）清除导管2内的注浆液体，以便进行下一次注浆。

（6）在扩大基础5和桥墩1的外围浇筑混凝土形成环形的截水墙。

如图2所示，截水墙3包括前截水墙31、后截水墙32以及侧截水墙33，前截水墙31是指沿水流方向且位于迎水面的截水墙，后截水墙32是指沿水流方向且位于背水面的截水墙，侧截水墙33则为另外两侧的截水墙。

（7）对扩大基础5进行凿毛和刷洗处理，在截水墙与桥墩1之间的扩大基础5和地基6上方浇筑混凝土形成混凝土加固层4，并张拉预应力钢绞线8，使钢绞线8的一端固定于混凝土加固层4，另一端固定于地基岩体11内。

根据扩大基础5的受损程度确定混凝土加固层4的高度，以满足设计的强度要求，一般混凝土加固层4的高度为1~2m。在浇筑混凝土加固层4时，保证导管2的顶端高出混凝土加固层4，以避免混凝土堵塞导管2，不利于后续的注浆液体的注入。

（8）针对混凝土加固层4、扩大基础5以及地基6之间的粘结问题，通过注浆管将注浆液体高压注入导管2内，在高压力的作用下注浆液体流入地基6，并渗透到混凝土加固层4与扩大基础5之间的地基6内，实现混凝土加固层4与扩大基础5之间孔隙的填充。

本实施例中，高压注入时的压力为1.5MPa。注浆液体的注入一般采用先外部后内部的注入顺序，但在有水流的情况下，应从水头较高的一端开始注入，因为注浆液体有向下迁移现象，即将从水头高的地方流向水头低的地方，先从水头较高的一端注入可确保在水流作用下注浆饱满。因此，本实施例中，注入顺序为：先前截水墙31附近的导管2，再侧截水墙33附近的导管2，最后后截水墙32附近的导管2，并且尽量保证同步注入（例如在前截水墙31附近导管2注浆时，尽量保证前截水墙31附近的几根导管2同步注浆）。

在高压注入时，可以重点监测注浆过程中的参数变化，如注浆量、注浆范围、注浆压力、浆液的凝胶时间等，根据现场吸浆量、注浆压力、地表冒浆距离等情况，及时调整注浆量。例如注浆初始即出现泵压大，吸浆量小，或注浆过程中突然出现这种情况，应停止送浆，清理导管2后再进行注浆。当出现以下情况之一时结束注浆：a、注入率小于1L/min 时继续注浆10min；b、冒浆点已出注浆范围3～5m 时；c、单导管2注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍。

（9）采用高频雷达波检测加固结构的密实性，若结构孔隙不密实则返回步骤（8），若密实则进行步骤（10）。

（10）切除混凝土加固层4表面以上的导管2，表面以下的导管2保留，在注浆液体的粘结作用下，新-旧基础（即混凝土加固层4与扩大基础5）及地基6共同受力，形成桥墩扩大基础的加固结构。

施工方法采用二次注浆，第一次低压注浆确保基础土层的稳定性，使后续混凝土加固层4在浇筑过程中稳定，第二次高压注浆确保混凝土加固层4、扩大基础5、基础土层和预留导管2相互粘结形成加固结构整体，形成结构受力体系，提高扩大基础加固结构的承载力和可靠性，且施工便捷。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

一种桥墩扩大基础加固结构及桥梁专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。