具有爆扩装置的双扩式大直径圆筒吸入桩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建设工程领域，具体为一种应用于地基作业的大直径圆筒吸入粧，通过在圆筒粧中安装或联接爆扩装置且通过爆扩形成一个或多个双向外扩式灯笼状的局部扩充部分来有效地提高粧的抗压、抗拔和抗侧向综合承载能力。
【背景技术】
[0002]目前，在传统模式中粧主要靠粧侧阻力和粧端阻力发挥作用；当出现建筑物荷载特别大，特别在海洋工程等类似工程中，对抗拔能力要求非常高时，仅仅通过改变粧尺寸的方法也达不到高承载力和高抗拔力需求。因此需要重新设计一种新的钢管粧来解决上述问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的是对大尺寸钢管吸入粧的承载力或者抗拔能力要求很高时，普通钢管吸入粧仅通过改变尺寸已难以达到高承载力和高抗拔力需求，提供一种新型的带有爆扩装置的双扩式大直径圆筒吸入粧。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:
一种具有爆扩装置的双扩式大直径圆筒吸入粧，包括主圆筒，所述主圆筒的顶面盖有顶板；所述主圆筒的内壁环绕一圈固定连接炸药盒，所述炸药盒包括圆柱侧面，所述圆柱侧面的上端和下端分别通过倾斜圆周侧面固定连接于主圆筒的内壁上；所述炸药盒的圆柱侧面的顶部和底部分别与主圆筒的内壁之间固定连接叠层结构，则主圆筒内壁、炸药盒的圆柱侧面及上下叠层结构之间构成封闭的爆扩仓，所述爆扩仓内放置有炸药；所述炸药盒的上部空间和下部空间内均充填有细沙；所述炸药盒顶端安装起爆装置，所述起爆装置包括起爆钢管，所述起爆钢管穿过上部空间后贯穿上叠层结构，所述起爆钢管内设置引爆线，所述引爆线的内端连接炸药、其外端连接起爆器。
[0005]当炸药爆扩时，它能够产生很大的压力。通过控制所选炸药的类型、重量和形状，可以保持炸药盒的完整性(爆而不破和控制扩充形状)。由于炸药盒中圆柱侧面的厚度与主圆筒的内壁厚度基本一致，而处于炸药盒上下的细沙箱非常有利于分散、消弱冲击波，由爆扩产生的冲击波传播通过叠层结构和沙区后将非常迅速地衰减。所以爆扩波会同时容易地驱动主圆筒和炸药盒的圆周侧面分别向外和向内扩展变形，形成双扩式形状。如图3所示，通过爆扩使得主圆筒形成一个或多个灯笼状的局部扩充部分来有效地提高粧的抗压、抗拔和抗侧向综合承载能力。
[0006]为了能承受巨大的爆扩压力，主圆筒需要采用有较高粧屈服强度、极限强度、特别是高延性的材料，通常可以采用结构钢、不锈钢、铜或铜合金、铝或铝合金。不仅要求主圆筒管的尺寸和管壁应大于临界厚度，而且叠层结构也必须具有大大降低激波的强度的能力。当一个冲击波经过相连材料有明显不同的声阻抗或由纤维增强复合材料组成的叠层结构时，它将很快分散。分散、消弱冲击波的能力主要取决于两层材料之间声阻抗的相异性。冲击波在通过叠层结构过程中将得到迅速衰减。当通过叠合结构时前面冲击波的压力将大大减少。
[0007]在炸药的作用下，主圆筒将迅速向外扩张。外围的高压力使管外的土压缩，大大提高了土的密实度和强度。反过来，管外表受到的土压力也将大大的提高。在高应变率(>103/s)的情况下，承压管体材料的屈服应力将会得到增加。当冲击波从主圆筒传播到土壤，冲击波将反射、入射到土壤中。根据激波理论物理，反射波是一种罕见的波，而入射波是一种压缩波，能使土壤密度增加，从而强度增大。
[0008]本发明的有益效果如下:
在传统模式中，粧承受到摩擦力的作用，摩擦力为P*m，其中P是土壤侧向压力和m是摩擦系数。然而，采用上述模式中，吸入粧所承受的不仅有摩擦力，也有远远大于摩擦力的正压力。其实在本发明中，就算摩擦力也是大于传统模式的，因为侧向压力P在爆扩后比传统模式中大，因此，圆筒能承受更重的荷载。显然，在本吸入粧中圆筒结构也可以承受更强的横向载荷和力矩。所以本发明有显著的优势。在相同的承载力下，可以使用更小尺寸的钢粧，而达到较好的经济效果，可降低工程造价，具有实用的推广价值。
【附图说明】
[0009]图1表示爆扩前吸入粧的整体剖面示意图。
[0010]图2表示图1中位于吸入粧内上部炸药盒部分的放大示意图。
[0011]图3表示爆扩后吸入粧的整体剖面示意图。
[0012]图中，1-主圆筒，2-顶板，3-炸药盒，4-叠层结构，5-细沙，6_炸药，7_起爆器，8_起爆钢管，9-引爆线，10-加强环，11-引爆钢管，12-圆柱侧面，13-倾斜圆周侧面。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
[0014]—种具有爆扩装置的双扩式大直径圆筒吸入粧，如图1所示，包括主圆筒1，所述主圆筒I的顶面盖有顶板2 ;所述主圆筒I的内壁环绕一圈固定连接炸药盒3。
[0015]如图2所示，所述炸药盒3包括圆柱侧面12，所述圆柱侧面12的上端和下端分别通过倾斜圆周侧面13固定连接于主圆筒I的内壁上；倾斜圆周侧面13通过焊接方式与主圆筒I内壁连接。所述炸药盒3的圆柱侧面12的顶部和底部分别与主圆筒I的内壁之间固定连接叠层结构4，则主圆筒I内壁、炸药盒3的圆柱侧面12及上下叠层结构4之间构成封闭的爆扩仓，所述爆扩仓内放置有炸药6，炸药也可以由固体推进剂代替；所述炸药盒3的上部空间和下部空间内均充填有细沙5。细沙箱非常有利于分散、消弱冲击波。由爆扩产生的冲击波传播通过叠层结构和沙区后将非常迅速地衰减。当它到达倾斜圆周侧面和主圆筒内壁形成的焊接区(倾斜圆周侧面和主圆筒内壁的焊接部位)时，冲击波已变弱成了弱弹性波。弹性波的压力将明显低于焊接强度和结构的屈服应力，因此，它不会再损坏结构，炸药盒的完整性在管壁扩展停止可得以保持。
[0016]这里有两个炸药盒安装在主圆筒I内，其中一个是顶部炸药盒，另一种是底部炸药盒。位于上部炸药盒3安装有起爆装置，起爆装置由起爆器7、引爆线9和起爆钢管8组成。如图2所示，起爆钢管8穿过上部空间后贯穿上叠层结构4，所述起爆钢管8内设置引爆线9，所述引爆线9的内端连接炸药6、其外端连接起爆器7。其中起爆器必须与引爆线紧密地接触以便能够顺利地引爆。在爆扩后，冲击波朝向位于