桥墩局部冲刷防护工程特性研究综述

桥墩局部冲刷防护工程特性研究综述

王新君

王新君

（山东省滨州公路工程总公司，山东，滨州，256600）

【摘要】随着时代的进步，社会的发展，人们的生活水平越来越高，我国社会经济的发展越来越迅猛，与此同时，我国交通事业的发展也如日中天，尤其是桥梁的发展，本文就传统桥墩局部冲刷防护工程特性研究以及桥墩周围四面体透水框架防护进行了简要分析，并且就此提出了加强桥墩局部冲刷防护工程的应用的具体措施，希望对加强我国桥墩局部冲刷防护工程能够有所帮助。

【关键词】桥墩；局部冲刷防护；工程特性；

改革开放以来，为了加快城市化建设的步伐，我国各个城市都非常重视桥梁建设的工程发展并且投资了大量人力物力以及财力来支持我国桥梁工程的建设发展，但是由于很多方面的因素，如今我国桥梁建设在技术方面还是存在很多问题，这些问题直接影响了桥梁建设的正常发展，所以，我们应该加强桥梁建设的施工技术研究，加强桥梁建设技术的进一步发展。

1．传统桥墩局部冲刷防护工程特性研究

1.1从实体抗冲防护角度分析

1.1.1抛石防护

抛石防护主要是一种桥墩防护工程措施，抛石防护有两个工作原理，其一是抛石对床沙有保护作用，可以有效增加床沙启动或者扬动需要的流速，其二就是抛石可以在很大程度上增加桥墩附近局部糙率，可以有效减小桥墩附近流速。一直以来，相关工作人员对抛石层布设厚度的研究并不是很多，一般情况下，桥墩抛石至少为两层，专家研究得出了具体的结论，就是三十层。抛石层越厚，桥墩整体性越好，相对开说防护效果也就越好。还有专家人为抛石层的厚度至少要达到抛石粒径的3倍，但是，如果墩前行近流速为临界摩阻流速的2.5倍左右时，抛石层布设厚度的影响就可以忽略不计。一般来说，抛石防护范围对防护效果的影响非常大，一般的桥墩周围床面上的动水压比不受动水流中的动水压力要大好几倍。从桥墩表面算起，抛石防护的范围至少应该是桥墩宽度的两倍，而且布设范围越大，抛石层的防护能力就呈线性增加。同时，抛石级配对抛石层的防护效果也有非常重要的影响。而且级配越好，抛石就越能保证抛石层的结构稳定，最重要的是可以有效防止防护层下的细粒床沙从抛石石料之间的孔隙中流失。相反，而且级配相对比较差的抛石组成的抛石层在特定情况下也可以通过在抛石层与床面之间布设反滤层的方法来提高防护效果。抛石防护至今都广泛应用在桥墩防护中，它具有取材方便、施工简单、适应性强，在很大程度上加强了桥墩周围的防护工作。

1.1.2增大桥墩基础防护

增大桥墩基础防护就是说施工过程中先将钢围堰埋到桥墩河床面以下的一定深度，再进行下部桩基的施工，而且在基础施工完成之后，要在河床面以上的一定高度预留封顶。但是，相关专家不建议用这种防护方法，除非有人能够精确预测到河床面高程的变化。在洪水期间，由于很多原因，会导致桥墩基础顶部高出河床床面，从而引起更大的冲刷。

1.1.3混凝土基础防护

混凝土大防护是利用高强化纤材料形成双层并控制到一定间距的袋体，混凝土模袋可以形成一个刚性的板状防冲块体，这种块体能够有效适应地形的变化，从而紧贴在岸坡或河床上进而起到一定的防护作用。而混凝土铰链排则是利用铰链将混凝土板块连接起来，从而形成效果良好的防护实体。但是，这种防护方法施工非常复杂，桥墩河床水下地形较陡时就会严重影响到防护效果。尤其是水深较大、水流较急的情况下，水下施工难度增大，完工防护能力也相对较差。

1.2桥墩周围四面体透水框架群抛投防护

1.2.1桥墩开缝防护

桥墩开缝防护根据具体的开缝位置可以分为桥墩整体开缝和床面附近桥墩开缝以及水面附近桥墩开缝三种情况，具体的情况下，就应该采用特定的开缝防护方法，可以有效减小冲刷坑的深度。但是桥墩开缝防护在实践应用的过程中，由于桥墩的具体问题可能会严重影响到开缝的防护效果。

1.2.2墩前排桩防护

墩前排桩防护通俗来讲就是为桥墩上游按照相关规则布设适当的桩群，从而致使墩前的高速水流方向偏离，并且在桥墩后面形成一个尾流区域，有效的控制了桥墩周围的局部冲刷。墩前排桩防护方法取得了非常好的效果，但是在防护工程设计过程中，这种防护方法是不予采纳的，因为在一定条件下，河床床面形态的传播会严重影响排桩的防护效果。

2．桥墩周围四面体透水框架防护

如今，有很多桥墩局部冲刷防护工程措施都存在这样那样的问题，很多时候，这些问题会直接影响桥墩的整体有效防护，从而严重影响桥墩的安全和质量。因此，相关部门提出了非常有效桥墩局部冲刷防护工程方法，就是桥墩周围四面体透水框架群抛投防护方法。这种防护方法将减速不冲和实体抗冲防护提醒有效的结合在一起，形成一种新型的防护工程措施，这种防护方法的工作原理是通过框架群的消能减冲作用，从而有效的减小桥墩周围水流的紊动强度，从而保证桥墩周床面的防护。相关研究资料表明，桥墩周围四面体透水框架群布设密度在一定条件下满足桥墩局部的冲刷整体防护要求时，就会出现桥墩前缘近墩处新月形冲刷坑。所以，我们要想保证桥墩整体防护工作的效果，就应该尽最大的努力减小桥墩周围四面体透水框架群的整体布设密度，从而使得新月形冲刷单位内部框架群的密度增大。这样，如果桥墩防护范围增大，它的防护效果也相对增强。而更多的相关研究也表明，桥墩周围四面体透水框架群的防护效果取决于墩前行进流速、水深和框架群的整体布设密度。一般情况下，冲刷坑深度会随着行进流速和水深的增加而增大，而且当这两者搬去。参数都达到各自的某一特定值时桥墩冲刷坑深度随水深的变化就表现的不明显。其次，冲刷坑深度一般情况下也会随着框架群整体布设密度的增加而减少，而且布设密度达到某一理发师。极大值时，冲刷坑深度达到某一极小值时防护效果就会达到最好，但是在这种情况下，整体布设密度增加时，冲刷坑深度减小的不是很多。

3．桥墩局部冲刷防护工程的应用

抛石防护具有取材方便、施工简单的巨大优势，一直在桥墩防护中现有非常重要的地位，但是这种防护方法的维护费用项目比较高，维护的周期也比较短。我们都知道，斯鲁维大桥的水毁受到美国高速公路管理局的高度重视，斯鲁维大桥采用的就是抛石防护技术，但是由于长期没有维护，从而导致巨大的损失。而威池塞尔大桥桥墩抛石防护的费用统计表明，其每个桥墩的抛石总量价值高达1100美元，而且威池塞尔大桥每个桥墩每年的维护费用高达100美元，成本非常之高。还有陕西省得石泉汉江大桥墩基冲刷防护工程使用的就是比较传统的桥墩局部冲刷防护方法之一，并且得到了非常不错的防护效果。再者就是美国亚利桑那州东北部河流中的桥墩基础也采用了这种防护方法，不同的是，其桥墩附近河岸初的采石场由于过度开采，导致桥墩基础严重高出河床面，从而导致了更大面积的冲刷。

4．结束语

总之，桥墩局部冲刷防护工程对于桥梁建设和防护都有着非常重要的作用和意义，我们应该认真分析如今桥墩局部冲刷防护工程现状，认真分析桥墩局部冲刷防护工程特性，并且加强对其的研究发展，从而更好的将其利用在桥墩防护工程中，从而进一步保证桥梁建设的安全和质量，这样不仅有利于人们的安全出行，在很大程度上也促进了我国社会经济的发展。

参考文献：

[1]王坤；冯忠居；海洋深水环境桥墩基础抗冲刷技术研究；长安大学；2013；3页；

[2]房世龙；钱俊峰；陈红；圆柱桥墩清水局部冲刷透水三杆架体防护特性试验研究；水电能源科学；2015（08）；5页.

作者简介：

王新君（1976-）男，汉族，山东招远人，工程师，大学学历，毕业于山东工业大学交通土建专业，研究方向为公路与桥梁工程。