CN203785563U - 一种双套管蓄势聚能***装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双套管蓄势聚能***装置，其包括：一外套管，该外套管的一端设有一密封装置；一内切缝管，所述内切缝管设于外套管的偏心位置，该内切割管上设有切缝；内切缝管内填充有***，并设有导爆索；内切管的外壁与外套管内壁之间填充水。本实用新型装置适用于使用乳化***的隧道光面***工程的施工，同时适用于各种围岩条件防止超挖的光面***工程或者预裂***施工。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种***装置，具体涉及一种双套管蓄势聚能***装置。
背景技术
近几年，依据国家“五纵七横”的发展规划，我国高速公路、高铁施工进入快速发展时期，在山区丘陵地带隧道工程数目逐渐增多，隧道光面***工程施工难度逐渐加大，各种围岩条件光面***超挖带来巨大的初支二衬砼量增加导致施工成本急剧增加，安全要求变高，***成本攀升，隧道光面***工程施工通常采用常规环向不耦合装药技术，这种施工方法存在以下几个方面的问题：
1、***使用量大，通常一个炮孔除堵塞长度外按设计使用得药量偏大；
2、超挖现象严重，根据现场实测统计资料，因***出现超挖（按初支二衬设计厚度为基数计算）大部分集中在：Ⅲ级围岩20%-50%，超挖面积2-6m2,Ⅳ级围岩40%-70%,超挖面积4-8m2,Ⅴ级围岩60%-90%，超挖面积6-10m2,甚至更大；
3、***能量利用率低，因常规光面***均利用******产生的***应力波与爆生气体的作用破碎岩体，能量损失大，能量利用率低；
4、围岩***损伤大，安全质量保证系数低，线装药结构与岩性不匹配。采用不耦合装药药径与孔径比过大，对围岩造成环向破坏认识不足，导致过多***能量作用于保留围岩，造成炮孔环向破坏加大，对围岩扰动也加大，***损伤导致围岩松动圈失稳形成塌落；
5、围岩缓冲保护措施不到位。未在光爆孔采取护壁措施，光爆孔内侧未设置缓冲孔相应减少装药量，引起超挖；
6、不利于节能环保，因使用***量大，***噪声大、***粉尘大，对现场施工人员带来健康危害。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对背景技术的以上不足，提供一种施工工期较短、***使用量较低、***能量利用率高、光爆效果好，有效控制超挖，安全质量有保证、工效高、节能环保的双套管蓄势聚能***装置。
本实用新型的技术方案如下：
一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，包括：
一外套管，该外套管的一端设有一密封装置；
一内切缝管，所述内切缝管设于外套管的偏心位置，该内切割管上设有切缝；内切缝管内填充有***，并设有导爆索；
内切管的外壁与外套管内壁之间填充水。
在一较佳实施例中，外套管与内切管之间设有定位装置。
在一较佳实施例中，所述的定位装置为：内切管上设有定位槽，外套管相应位置设有定位孔，定位槽与定位孔中设有插销。
在一较佳实施例中，切缝有4条，轴向对称分布于管的两侧。
在一较佳实施例中，内切缝管为厚度1-2mm的的PVC管，外套管为的PVC管。
在一较佳实施例中，切缝宽度2-3mm，切缝长度50-110cm，间隔10cm,头部10cm。
在一较佳实施例中，用直筒切成半环用PVC管胶水紧贴切缝管一侧，等距均匀分布4片作为偏心定位，半环定位片侧尾部切一定位槽。
本实用新型装置主要***机理与作用
（1）内切缝管：根据蓄势聚能原理，以PVC管为约束介质，***瞬间，切缝管改变环向均布约束******能量状况，光滑均质的切缝管对***能量进行定向引导聚能，使***能量在切缝处优先释放，形成高速高能聚能射流，带动管内水体形成高射流状态“水楔、水刀”，沿切缝方向对岩体进行聚能切割，形成尖端破碎区的破坏，产生引导裂纹，因水的不可压缩性，保持足够应力能来维持裂纹以理想的定向扩展，使其他方向的裂纹扩展得到相对抑制，降低对围岩扰动破坏的效果，起到了缓冲护壁作用；
（2）外套管：方便施工，切缝管偏心定向作用，水耦合作用的水容器作用；
（3）底部加强装药克服孔底岩石夹制作用，孔口部分堵塞炮泥，有助于延长***能量在孔内作用时间，增加有益能，减少有害能作用；
（4）装置整体水耦合护壁与聚能***射流双重作用：内切缝管******瞬间，有一定抗压强度的内切缝管光滑内壁对***能量短暂约束、反射、缓冲，使内切缝管管壁起到第一道隔断***能量对围岩的直接作用，在内切缝管聚能同时，未反射部分的爆轰波能量透过光滑的内切缝管整体传能，朝着管内水体均匀环向挤压，利用水的不可压缩性再次传能，到达外套管内壁，整体压缩外套管向护壁方向移动，遭到孔壁与外套管传递的反力，迫使能量作用方向再次转化，对聚能水体进一步均匀约束、反射、缓冲、反向聚能，双护壁套管与水形成瞬间“双隔板半月型水垫”，PVC管的塑性变形与半月形水体共同作用，使得作用在护壁方向的能量再次得到衰减，能有效阻隔爆生气体直接楔入孔壁原生和次生裂隙中而挤压和破坏孔壁岩体。
相关文献指出：经理论分析可得出线型聚能***能量作用于孔壁上的初始冲击压力峰值降低17.59%；因护壁套管的存在，能够大幅度降低***产物对护壁方向的冲击作用，光面护壁***临空面与护壁面之间剪力差值高达3.5倍，切缝位置临界面与护壁面之间剪力差值高达1.75倍；护壁面方向比临空面的应变值均小，单层护壁套管侧护壁面岩体比临界面岩体应变降低率为43.97％，双层护壁套管侧护壁面岩体比临界面岩体的应变降低率为38.32％一86.93％。即加护壁套管后，***后产生***能量的作用力在切缝处最强，临空面方向次之，护壁面方向最小。
***初始，因***能量在切缝处优先释放，形成高速高能聚能射流，突破切缝方向的外套管，对岩体聚能切割，形成尖端破碎区；***中期，“双隔板半月型水垫”水体滞后波的蓄能聚能作用，外套管环向反射回来的高速蓄能水体在内、外套管之间形成瞬间挤压式高速水压射流，高速水压射流在切缝管内******聚能射流带动下，形成“水刀、水楔”，“高速水刀”对切缝方向的前述岩体尖端破碎区进行再切割，滞后脉动波的水体形成短暂稳定水压的“水楔”；***末期，高温高压的爆轰气体汽化水体甚至PVC管，沿着爆生裂隙扩散，爆轰气体新的平衡降低了合成气体对孔壁造成的压力和温度峰值，化解护壁方向岩面的***损坏，强化护壁与聚能双重作用；以保证比常规光爆，甚至比常规聚能光爆取得更好的光爆效果，同时有助于利用水压***原理加强破碎临空面岩石和加深循环进尺的目的。有利于消除岩坎，大大提高炮孔利用率，可以比普通不耦合装药节省约30%的药量，而且因水的渗入，有效防止岩爆，雾化水同时捕吸***引起的炮烟与矿尘，实现能量合理利用的“储能、聚能、转能”，达到解决隧道光面***施工一揽子技术难题的目的。
由上述描述可知，本实用新型双套管偏心水耦合切缝复合蓄势聚能装置隧道光面***施工方法，具有施工工期短、***使用量低、***能量利用率较高、成本费用较低、安全质量有保证、光爆效果好、工效高、节能环保、施工投入经济合理等优点。本实用新型还具有以下优点：
（1）第一次使用双套管偏心水耦合切缝复合蓄势聚能装置隧道光面***施工，发挥水的不可压缩性的优点，增加***有益能，减少***能量有害能，合理有效提高******能量利用率；
（2）大量提高光爆效果，常规光爆面多为撕裂岩体达到光爆目的，二新技术却以劈裂为特点达到光爆目的，整体超挖变小，围岩扰动小。
（3）配置蓄势聚能装置使深孔装药操作简便易行，减少***量，提高施工效率；
（4）改变***人员***施工前无事可干状态，合理利用工人冗余时间，将工序准备工作前移，减少现场施工工作时间；
（4）装置容易学会制作，方便成批制作，可流水化工厂式制作；方便运输，方便长大隧道和各种围岩条件光面***施工；
（5）可以在各种地质条件隧道光面***施工使用，也能运用于使用各种预裂***的炮孔，特别适用隧洞***工程施工。
附图说明
图1为本实用新型内切缝管结构示意图；
图2为本实用新型外套管结构示意图；
图3为本实用新型双套管装药结构示意图；
图4为本实用新型其中一种炮孔装药结构示意图。
图5为本实用新型装置横切面示意图（图5上看不到半环定位片13？）。
图6为本实用新型万能曲面定向器俯视结构示意图；
图7为本实用新型万能曲面定向器另一角度的结构示意图；
图8为本实用新型光爆孔平面布置示意图。
具体实施方式
参见图1至图8
本实用新型包括
内切缝管1：结构参见图1及图5。选用有一定柔性、阻燃性、抗静电、约束强度适中、合理性价比、经济的PVC管，根据岩石普氏系数与节理裂隙程度、设计所需线装药密度。切缝管保持其结构及硬度本身对***能量的约束聚能能力与切缝形式的合理设计至关重要。根据工程实践，选用厚度1-2mm的管，其整体结构比较均匀，对***能量约束定向引导作用较好，切缝又能达到双向聚能切割作用。
内切缝管采用切割机改装的带夹具定位滑动式工作平台滑动切割加工。共设有4条切缝11，双向对称间隔设计，每条切缝沿轴向分布，宽度2-3mm，长度50-110cm，间隔10cm，PVC管头部10cm、尾部20cm不切缝。且尾部设有一定位槽12。
事先用直筒切成半环，用PVC管胶水紧贴切缝管一侧，等距均匀分布4片作为偏心定位，半环定位片13侧尾部切一定位槽，确保切缝管偏心临空面A侧。因掌子面并不一定规则，并考虑孔口堵塞，全管长度比周边孔设计孔深短40-80cm，端部切一小口做切缝方向标示，方便制作与施工装配定位。
外套管2
炮孔B直径，外套管2外径应小于炮孔4-10mm的管,方便装药施工，以能满足装配精度要求。其主要作用是柔性护壁材料、定位、储水，其长度应小于周边孔设计深度30-60cm，在尾部与内切缝管定位槽11匹配位置中心钻一小孔21，用竹制一次性筷子作为定位销，以满足切缝管定位要求。其尾部设有定位槽22。在头部设有管盖23。
（3）装置堵塞密封加工要点
A.采用管盖23用排水管胶粘结在外套管内晾干，确保有一定粘结强度且不漏水。在外套管内灌注清水；
B.在内切缝管1装入事先切割好合适长度的导爆索3（比炮孔深度长50cm）；
C.将乳化***沿着直径方向十字切割成4个长条形药卷，放在一张1m长20cm宽的薄膜上，卷成长度80cm的小直径药卷，将药卷夹入切缝11，利用切缝形成两侧管片将乳化***与导爆索3压实，并用宽胶带固定切缝管装药位置；
D.往外套管底增加30-50g乳化***加强装药，将内切缝管1缓缓***注满水的外套管2，注意定位槽与定位孔位置，***一次性筷子，确保内切缝管插紧定位，沿着孔口削断；
E.靠外孔口段事先用塑料薄膜团塞入，隔断水与乳化***，打一层泡沫胶5，用塑料薄膜团塞入再打一层硅胶密封9，确保不漏水为宜。
2）双套管偏心水耦合切缝复合蓄势聚能装置***施工流程：
（1）蓄势聚能装置运到***施工现场后，轻拿轻放，以防破损。
（2）根据***施工设计方案，装药时注意让装置切缝管侧紧贴临空面，必要时可用万向曲面***6（参见图6-8，图中，61为拉环、62为钢丝绳、63为定位环，7为轮廓线）纠正切缝方向，保证双侧切缝联线与轮廓面平行，然后平缓推入让装置到达孔底位置；
（3）可在孔口位置装入1-2节水袋，孔口堵塞20-30cm长度的炮泥8并捣实；
（4）起爆网路联接、检查，最后起爆。
上述仅为本实用新型的一个具体实施例，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (8)
1.一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，包括：
一外套管，该外套管的一端设有一密封装置；
一内切缝管，所述内切缝管设于外套管的偏心位置，该内切割管上设有切缝；管内填充有***，并设有导爆索；
内切管的外壁与外套管内壁之间填充水。
2.如权利要求1所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，外套管与内切管之间设有定位装置。
3.如权利要求2所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，所述的定位装置为：内切管上设有定位槽，外套管相应位置设有定位孔，定位槽与定位孔中设有插销。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，切缝有4条，轴向对称分布于管的两侧。
5.如权利要求4所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，内切缝管为厚度1-2mm的的PVC管，外套管为的PVC管。
6.如权利要求5所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，切缝宽度2-3mm，切缝长度50-110cm，间隔10cm,头部10cm。
7.如权利要求4所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，用直筒切成半环定位片，用PVC管胶水紧贴内切缝管一侧，等距均匀分布4片作为偏心定位，半环定位片侧尾部切一定位槽。
8.如权利要求4所述的一种双套管蓄势聚能***装置，其特征在于，外套管内，底部填充***、顶部开口填充泡泥。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140820 Termination date: 20180120 |