一种爆炸注浆防沉降管桩的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种爆炸注浆防沉降管桩，主要包括管桩主体、导向钢筋、爆炸射孔装置，其中，管桩主体由桩体和桩尖组成，桩体部分为圆筒结构，桩尖部分为空心圆锥结构，在桩尖空心部分设有爆炸射孔装置，爆炸射孔装置爆炸后，其上面的聚能穴产生的聚能金属射流直接对桩尖内壁及桩尖周围的岩土体产生巨大的冲击力，从而消除桩尖并在桩尖周围岩土体内产生圆柱状槽腔，然后通过管桩内部的圆筒向桩底注浆，浆液填充爆炸后在桩底形成的槽腔、聚能射孔腔以及岩土体内的裂隙，待浆液凝固达到设计强度后即在桩底形成大头端，从而防止桩由于桩尖作用而产生桩下沉，本实用新型结构简单，便于工厂生产，可有效降低建筑基础加固成本。
【专利说明】
一种爆炸注浆防沉降管桩
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种建筑基础工程用粧，尤其涉及一种爆炸注浆防沉降管粧。
【背景技术】
[0002]管粧是一种钢筋混凝土预制的工程粧，主要用于粧基工程，能够提高地基与基础的承载力，预应力混凝土管粧可分为后张法预应力管粧和先张法预应力管粧，因具有耐打、耐压、穿透力强，单粧竖向承载力高，抗震性能好，造价便宜，施工工期短等特点而得到广泛的应用。
[0003]管粧的形式主要有十字型、圆锥型和开口型，沉粧方式主要有锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等，而以静压法用得最多。在沉粧过程中，粧端位置的处理往往要求便于切土沉粧，而待粧达到设计深度后，及要求粧能保持在设计深度，此时，粧端位置的设计变容易导致粧下沉，从而影响粧对基础的加固效果。一般来说，作用在粧顶的竖向荷载由粧侧阻和粧端阻共同承担，粧侧阻将粧顶荷载以剪应力的形式传递至粧周土体，最终扩散分布于粧端持力层。粧端持力层受粧端荷载和粧侧荷载共同作用产生压缩变形，导致基粧沉降。基粧竖向承载力及其引起的沉降均为粧一一土共同作用的结果，随基粧几何尺寸、几何形式、粧侧粧端土性质、成粧工艺等诸多因素变化。因此，需要设计出一种粧既便于沉粧，又不至于在粧使用过程中发生沉降。
【发明内容】
[0004]为了防止建筑基础工程中的粧发生沉降影响其对基础的加固效果，本实用新型提供一种爆炸注浆防沉降管粧。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种爆炸注浆防沉降管粧，包括管粧主体(1)、导向钢筋(2)、爆炸射孔装置(3);
[0007]所述管粧主体(I)由粧体和粧尖组成，两者通过钢筋混凝土整体浇筑，粧体部分为圆筒结构，粧尖部分为空心圆锥结构，所述的空心部分为预留有径向导向孔的圆柱体，即为圆柱体空心，圆柱体空心内放置有爆炸药柱(7)，圆柱体空心结构形状与爆炸药柱(7)相符合;所述的径向导向孔为圆柱体，其轴向长度小于其所在圆锥体粧尖同一截面半径的一半；径向导向孔沿着圆柱体空心的径向设置，在圆柱体空心的轴向，径向导向孔交错设置，相邻两个径向导向孔轴线相互垂直;所述圆柱体空心的直径小于圆锥体粧尖上表面圆直径，在圆锥体粧尖上表面浇筑混凝土的平台处设置有两根表面光滑的光圆导向钢筋(2)，在圆锥体粧尖上表面圆上两根光圆导向钢筋(2)位置连线通过圆心对称设置，导向钢筋(2)的下端浇筑在粧尖内部，上端延伸到粧体端部;在圆锥体粧尖上表面，两根导向钢筋(2)穿过爆炸射孔装置(3)托盘(5)上的两个小圆孔;所述导向钢筋(2)和托盘(5)上的两个小圆孔位置的设置可保证圆锥体粧尖内部的径向导向孔与相同高度处圆锥形聚能穴(8)的位置相符合；
[0008]所述爆炸射孔装置(3)由托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)组成，所述托盘(5)为圆盘结构，上部对称设置有两个小圆孔，小圆孔直径与导向钢筋(2)相符合，以此与浇筑在圆锥体粧尖上的两根导向钢筋(2)相连，中部设有一个大圆孔，大圆孔直径与爆炸药柱(7)直径相符合，大圆孔直径小于药柱盖(6)的外径，在两个小圆孔连线上对称设置两个圆环凸起;所述爆炸药柱(7)为圆柱体结构，由药柱壳体和药柱盖(6)组成，两者之间通过螺纹连接，其中，药柱壳体为圆柱体结构，内部装有猛炸药，侧面设有圆锥形聚能穴(8)，圆锥尖部位朝向与药柱壳体纵轴线垂直，圆锥形聚能穴(8)沿着药柱壳体的径向设置，在药柱壳体的轴向，圆锥形聚能穴(8)交错设置，相邻两个圆锥形聚能穴(8)轴线相互垂直；由于圆锥形聚能穴(8)的设置，圆锥尖部位在药柱壳体内壁形成锥形凸起；
[0009]所述圆锥形聚能穴(8)位置与圆锥体粧尖内部径向导向孔的位置相配合，在同一高度处圆锥形聚能穴(8)底面正对着径向导向孔，径向导向孔截面直径大于圆锥形聚能穴(8)底面圆直径，在圆锥形聚能穴(8)外侧罩有相同结构形状的金属聚能罩，聚能罩为圆锥形壳体，在其内壁设有颗粒状凸起；
[0010]所述药柱盖(6)为变截面结构，上部为圆盘结构，下部为圆筒形结构，两者整体浇筑，其中上部直径大于下部直径，上部圆盘中部设有雷管脚线(4)孔，雷管脚线(4)连接有雷管，雷管插入药柱壳体内部的猛炸药中；下部圆筒形结构外径与药柱壳体内径相符合，下部圆筒形结构外表面设有外螺纹，以此与药柱壳体相连接；
[0011]所述爆炸射孔装置(3)上的托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)均为塑料材质。
[0012]工作原理:
[0013]本实用新型中的爆炸射孔装置爆炸后，其上面的聚能穴产生的聚能金属射流，压力可达数百万个大气压，具有极高的能量密度，直接对粧尖内壁及粧尖周围的岩土体产生巨大的冲击力，从而消除粧尖并在粧尖周围岩土体内产生圆柱状槽腔，然后通过管粧内部的圆筒向粧底注浆，浆液填充爆炸后在粧底形成的槽腔、聚能射孔腔以及岩土体内的裂隙，待浆液凝固达到设计强度后即在粧底形成大头端，从而防止粧由于粧尖作用而产生粧下沉。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的优点是:
[0015](I)本实用新型采用爆炸射孔的形式去除了粧尖，并在粧尖周围岩土体内产生射孔腔，与采用爆炸技术相比，采用聚能射孔技术一方面可以适当减小猛炸药的使用量，进而减小猛炸药爆炸时产生的震动对粧体强度影响，另一方面可以在粧尖周围岩土体内不同方向、不同高度处产生射孔腔，在注浆体的作用下形成“犬牙状”栓塞(图6)，从而增大粧沉降的阻力，防止粧发生沉降；
[0016](2)针对粧的使用环境及工作性质，本实用新型在聚能罩方面做了改进，在聚能罩的内部做了颗粒状凸起，这可以在猛炸药爆炸引发聚能射孔时，增大金属流的量，使得在少量猛炸药的情况下发出较多的金属流，从而实现射孔，减少猛炸药使用量，也同时减小了炸药爆炸产生的震动，对粧上部结构的强度影响也比较小；
[0017](3)本实用新型中，在聚能罩的内部做颗粒状凸起而非直接加厚聚能罩，经多次试验验证，这样做使得圆锥形聚能罩壳体薄厚不均匀，进而在猛炸药的作用下能易于使聚能罩融化产生金属流；
[0018](4)在管粧底部注浆后，注浆体流动到管粧底部的空隙中，进一步加固了粧底岩土体，这相当于认为创造了一个坚固的粧底持力层，这可以减少因寻找坚固持力层而增加粧长造成的资源浪费；
[0019](5)在猛炸药的作用下，粧尖处混凝土包裹的钢筋被剥出，在爆轰波作用下发生弯曲变形，这些变形的钢筋被注浆体包裹后，进一步提高了管粧底部的强度，也易于使粧体与注浆体结合；
[0020](6)本实用新型粧尖内部的径向导向孔为圆柱体结构，与爆炸药柱上的聚能穴相对应，在爆炸射孔装置爆炸时，径向导向孔对粧尖破坏裂纹具有导向作用，使裂纹沿水平方向传播，从而减少炸药对粧体的损坏；
[0021](7)本实用新型中的注浆量可根据具体工程应用来确定，如需要很强的管粧，可以注浆到管粧上部端口，如需要强度较低的管粧，仅仅需要注浆到粧深1/3处即可。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的爆炸注浆防沉降管粧竖向剖面图；
[0023]图2是本实用新型的爆炸射孔装置立面图；
[0024]图3是本实用新型的爆炸射孔装置俯视图；
[0025]图4是本实用新型的药柱盖示意图；
[0026]图5是本实用新型的聚能罩示意图；
[0027]图6是本实用新型的爆炸注浆防沉降管粧工作效果图；
[0028]图1中:管粧主体一I，导向钢筋一2，爆炸射孔装置一3，雷管脚线一4，爆炸药柱一7；
[0029]图2中:托盘一5，药柱盖一 6，聚能穴一 8;
[0030 ]图6中:岩土体一9，注浆体一 1，钢筋一 11，绳一 12。
【具体实施方式】
[0031]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0032]—种爆炸注浆防沉降管粧，包括管粧主体(1)、导向钢筋(2)、爆炸射孔装置(3);
[0033]所述管粧主体(I)由粧体和粧尖组成，两者通过钢筋混凝土整体浇筑，粧体部分为圆筒结构，粧尖部分为空心圆锥结构，所述的空心部分为预留有径向导向孔的圆柱体，即为圆柱体空心，圆柱体空心内放置有爆炸药柱(7)，圆柱体空心结构形状与爆炸药柱(7)相符合;所述的径向导向孔为圆柱体，其轴向长度小于其所在圆锥体粧尖同一截面半径的一半；径向导向孔沿着圆柱体空心的径向设置，在圆柱体空心的轴向，径向导向孔交错设置，相邻两个径向导向孔轴线相互垂直;所述圆柱体空心的直径小于圆锥体粧尖上表面圆直径，在圆锥体粧尖上表面浇筑混凝土的平台处设置有两根表面光滑的光圆导向钢筋(2)，在圆锥体粧尖上表面圆上两根光圆导向钢筋(2)位置连线通过圆心对称设置，导向钢筋(2)的下端浇筑在粧尖内部，上端延伸到粧体端部;在圆锥体粧尖上表面，两根导向钢筋(2)穿过爆炸射孔装置(3)托盘(5)上的两个小圆孔;所述导向钢筋(2)和托盘(5)上的两个小圆孔位置的设置可保证圆锥体粧尖内部的径向导向孔与相同高度处圆锥形聚能穴(8)的位置相符合；
[0034]所述爆炸射孔装置(3)由托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)组成，所述托盘(5)为圆盘结构，上部对称设置有两个小圆孔，小圆孔直径与导向钢筋(2)相符合，以此与浇筑在圆锥体粧尖上的两根导向钢筋(2)相连，中部设有一个大圆孔，大圆孔直径与爆炸药柱(7)直径相符合，大圆孔直径小于药柱盖(6)的外径，在两个小圆孔连线上对称设置两个圆环凸起;所述爆炸药柱(7)为圆柱体结构，由药柱壳体和药柱盖(6)组成，两者之间通过螺纹连接，其中，药柱壳体为圆柱体结构，内部装有猛炸药，侧面设有圆锥形聚能穴(8)，圆锥尖部位朝向与药柱壳体纵轴线垂直，圆锥形聚能穴(8)沿着药柱壳体的径向设置，在药柱壳体的轴向，圆锥形聚能穴(8)交错设置，相邻两个圆锥形聚能穴(8)轴线相互垂直；由于圆锥形聚能穴(8)的设置，圆锥尖部位在药柱壳体内壁形成锥形凸起；
[0035]所述圆锥形聚能穴(8)位置与圆锥体粧尖内部径向导向孔的位置相配合，在同一高度处圆锥形聚能穴(8)底面正对着径向导向孔，径向导向孔截面直径大于圆锥形聚能穴
(8)底面圆直径，在圆锥形聚能穴(8)外侧罩有相同结构形状的金属聚能罩，聚能罩为圆锥形壳体，在其内壁设有颗粒状凸起；
[0036]所述药柱盖(6)为变截面结构，上部为圆盘结构，下部为圆筒形结构，两者整体浇筑，其中上部直径大于下部直径，上部圆盘中部设有雷管脚线(4)孔，雷管脚线(4)连接有雷管，雷管插入药柱壳体内部的猛炸药中；下部圆筒形结构外径与药柱壳体内径相符合，下部圆筒形结构外表面设有外螺纹，以此与药柱壳体相连接；
[0037]所述爆炸射孔装置(3)上的托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)均为塑料材质。
[0038]结合附图对本实用新型的工作过程进行说明:
[0039](I)如图1所示，在预制场将管粧主体(I)预制好，此时先不把爆炸射孔装置(3)放入管粧内部，采用预钻孔沉粧法或锤击沉粧法等将本实用新型中的管粧至于设计深度；
[0040](2)将雷管插入爆炸药柱(7)内部的猛炸药中，雷管脚线(4)穿过药柱盖(6)上的雷管脚线(4)孔，并拧紧药柱盖(6)封闭，爆炸药柱(7)，将装有雷管的爆炸药柱(7)穿过托盘
(5)，以此完成爆炸射孔装置(3)的组装；
[0041](3)在托盘(5)上的圆环凸起上系两根绳(12)，绳(12)长大于管粧长度，将粧体内部预留的两根导向钢筋(2)对准爆炸射孔装置(3)托盘(5)上的两个小圆孔，通过两根绳缓慢将爆炸射孔装置(3)放置于粧底；
[0042](4)做好安全准后，通过雷管引爆爆炸射孔装置(3)，当爆炸产生的有毒气体消散至安全许可浓度以下时，通过吸土设备清理粧底，然后采用注浆机器向管粧底部注浆，待注浆体达到设计强度后，本实用新型管粧即可投入使用(图6)。
[0043]上述实施例仅是本实用新型的较佳实施方式，结合附图详细的说明了本实用新型的技术构思和实施要点，并非对本实用新型的保护范围进行限定，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种爆炸注浆防沉降管粧，包括管粧主体(I)、导向钢筋(2)、爆炸射孔装置(3)，其特征在于:所述管粧主体(I)由粧体和粧尖组成，两者通过钢筋混凝土整体浇筑，粧体部分为圆筒结构，粧尖部分为空心圆锥结构，所述的空心部分为预留有径向导向孔的圆柱体，即为圆柱体空心，圆柱体空心内放置有爆炸药柱(7)，圆柱体空心结构形状与爆炸药柱(7)相符合;所述的径向导向孔为圆柱体，其轴向长度小于其所在圆锥体粧尖同一截面半径的一半；径向导向孔沿着圆柱体空心的径向设置，在圆柱体空心的轴向，径向导向孔交错设置，相邻两个径向导向孔轴线相互垂直;所述圆柱体空心的直径小于圆锥体粧尖上表面圆直径，在圆锥体粧尖上表面浇筑混凝土的平台处设置有两根表面光滑的光圆导向钢筋(2)，在圆锥体粧尖上表面圆上两根光圆导向钢筋(2)位置连线通过圆心对称设置，导向钢筋(2)的下端浇筑在粧尖内部，上端延伸到粧体端部;在圆锥体粧尖上表面，两根导向钢筋(2)穿过爆炸射孔装置(3)托盘(5)上的两个小圆孔;所述导向钢筋(2)和托盘(5)上的两个小圆孔位置的设置可保证圆锥体粧尖内部的径向导向孔与相同高度处圆锥形聚能穴(8)的位置相符合。2.根据权利要求1所述的一种爆炸注浆防沉降管粧，其特征在于:所述爆炸射孔装置(3)由托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)组成，所述托盘(5)为圆盘结构，上部对称设置有两个小圆孔，小圆孔直径与导向钢筋(2)相符合，以此与浇筑在圆锥体粧尖上的两根导向钢筋(2)相连，中部设有一个大圆孔，大圆孔直径与爆炸药柱(7)直径相符合，大圆孔直径小于药柱盖(6)的外径，在两个小圆孔连线上对称设置两个圆环凸起;所述爆炸药柱(7)为圆柱体结构，由药柱壳体和药柱盖(6)组成，两者之间通过螺纹连接，其中，药柱壳体为圆柱体结构，内部装有猛炸药，侧面设有圆锥形聚能穴(8)，圆锥尖部位朝向与药柱壳体纵轴线垂直，圆锥形聚能穴(8)沿着药柱壳体的径向设置，在药柱壳体的轴向，圆锥形聚能穴(8)交错设置，相邻两个圆锥形聚能穴(8)轴线相互垂直；由于圆锥形聚能穴(8)的设置，圆锥尖部位在药柱壳体内壁形成锥形凸起。3.根据权利要求2所述的一种爆炸注浆防沉降管粧，其特征在于:所述圆锥形聚能穴(8)位置与圆锥体粧尖内部径向导向孔的位置相配合，在同一高度处圆锥形聚能穴(8)底面正对着径向导向孔，径向导向孔截面直径大于圆锥形聚能穴(8)底面圆直径，在圆锥形聚能穴(8)外侧罩有相同结构形状的金属聚能罩，聚能罩为圆锥形壳体，在其内壁设有颗粒状凸起。4.根据权利要求3所述的一种爆炸注浆防沉降管粧，其特征在于:所述药柱盖(6)为变截面结构，上部为圆盘结构，下部为圆筒形结构，两者整体浇筑，其中上部直径大于下部直径，上部圆盘中部设有雷管脚线(4)孔，雷管脚线(4)连接有雷管，雷管插入药柱壳体内部的猛炸药中；下部圆筒形结构外径与药柱壳体内径相符合，下部圆筒形结构外表面设有外螺纹，以此与药柱壳体相连接。5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种爆炸注浆防沉降管粧，其特征在于:所述爆炸射孔装置(3)上的托盘(5)、药柱盖(6)、爆炸药柱(7)均为塑料材质。
【文档编号】E02D5/44GK205444176SQ201620108011
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】郑志涛, 徐颖, 娄培杰, 徐轩, 邵彬彬, 杨建明, 李成杰
【申请人】安徽理工大学