一种折叠式芯体爆破减振装置及其施工方法与流程

本发明涉及基坑爆破减振施工，尤其涉及一种折叠式芯体爆破减振装置及其施工方法。

背景技术：

1、在基坑爆破施工减振领域中，现有技术大都是采用单一材料实心填充或是简单空腔缓冲结构，通过这种使用，达到降低爆破施工过程中产生的振动对邻近建（构）筑物产生扰动的目的，但是，现有技术中，由于材料单一或减振孔开挖过程中渗水，会有如下不足，不足之处在于：单一材料无法形成波阻抗梯度，无法对冲击波进行多次的折射与反射，导致其能量耗散路径有限；与环境耦合能力不足。当爆破冲击波经由液体介质传播时，水的波阻抗能力远小于空气，因此无法达到预设计的减振效果。

2、现有技术中的中国专利文献：cn224018942u中公开了一种基于不良地质的爆破减振设备，属于爆破减振技术领域。该设备包括支护框体、支撑板和减震组件，支护框体包括底板、两个侧板和顶板，两个侧板平行间隔布置在底板上，顶板盖设在两个侧板上，支撑板设置在支护框体底部，减震组件设置在支护框体和支撑板之间，减振组件包括第一弹簧，第一弹簧一端与底板连接，另一端与支撑板连接。

3、但上述方案在实施过程中，至少存在如下技术问题：减振孔结构波阻抗单一、耗能能力有限以及水下适应性的不足。因此，亟需提出一种折叠式芯体爆破减振装置及其施工方法。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本公开提供了一种折叠式芯体爆破减振装置及其施工方法，解决了现有技术中减振孔结构波阻抗单一、耗能能力有限以及水下适应性的不足的技术问题。起到了如下优点：该装置来源于折纸芯层结构，通过构建中空层、减振分隔室以及三角波纹钢组成的多层夹层圆柱体，使装置在减振孔充水工况下形成钢、水、空气三种不同波阻抗介质共存的隔振系统，从而在爆炸冲击波作用下通过反射、折射及多次传播实现能量耗散，提高结构的隔振能力，降低爆破施工对邻近建（构）筑物产生的扰动。

2、根据本公开的一个方面，提供一种折叠式芯体爆破减振装置，包括外壁圆柱壳体，所述圆柱壳体内部经减振分隔室设置减振腔室；

3、所述减振腔室内部为空心结构，用以容纳吸能材料；

4、所述减振分隔室环绕设置在所述减振腔室的外侧，且所述减振分隔室的上部与下部均与外部连通，形成上下裸露的进水区域；所述减振分隔室内部设置沿圆周方向分布的三角波纹钢，所述三角波纹钢围设出多个沿圆周间隔分布的减振分隔空间；所述减振分隔室形成于外壁圆柱壳体与所述减振腔室之间。

5、在本公开的一些实施例中，所述三角波纹钢为沿轴向延伸的周期性折线或波纹单元，三角波纹钢的截面呈连续三角起伏形态。

6、在本公开的一些实施例中，所述减振腔室内部填充有橡胶颗粒吸能材料。

7、在本公开的一些实施例中，所述三角波纹钢的波高、波距、层数、厚度以及减振分隔室数量，根据减振孔尺寸、目标固有频率及爆炸冲击波强度、持续时间进行动态调整。

8、在本公开的一些实施例中，所述减振腔室的截面形状为圆形或椭圆形或多边形或近似折线形封闭腔体。

9、一种折叠式芯体爆破减振施工方法，包括以下步骤：

10、s1装置投放：将所述减振装置以竖直姿态放入存有水的减振孔内，使其至少部分没入水中，其中，所述减振腔室内部在投放时保持为空气状态；

11、s2进水构建多介质体系：使减振孔内的水通过所述减振分隔室的上下敞口自行流入所述波形钢板所围设的各分隔空间中，在减振孔装置区域内形成由钢质波形钢板、填充水以及封闭中空层内留存空气三者共存的、具有显著波阻抗差异的介质体系；

12、s3重力沉入安装：随着减振分隔室内的进水量不断增加，依靠所述减振装置的自身重力以及进入减振分隔室内水体的附加配重，克服浮力，使所述装置整体继续下沉，直至稳定停置于减振孔内预定的深度位置；

13、s4多界面反射与折射耗能：所述减振装置在减振孔内稳定就位后，后续爆破施工产生的冲击波经水传播至装置区域时，在钢、水、空气的交界面发生反射、折射及多次散射而耗散能量。

14、在本公开的一些实施例中，在s1所述装置投放步骤之前，向所述减振腔室内部填入橡胶颗粒或其他吸能材料。

15、在本公开的一些实施例中，在s1所述装置投放步骤之前，根据减振孔的尺寸、目标爆破的冲击波强度及持续时间，调整所述波形钢板的波高、波距和/或所述减振分隔室内的分隔空间数量。

16、本发明的有益效果在于：

17、1.构建多介质波阻抗隔振体系

18、本发明利用钢、水、空气三种介质波阻抗差异，在爆炸冲击波传播过程中形成显著阻抗突变，可有效诱导波的反射与折射，降低冲击波直接透射。

19、2.折叠芯体结构提高冲击波能量耗散能力

20、减振分隔室采用三角波纹钢构成，能够增加波阻抗突变界面的数量，使冲击波在腔室中发生多次传播、反射和局部耗散，从而提高结构整体耗能能力。

21、3.适用减振孔工程应用，可调谐设计

22、本发明尤其适用于水介质参与传播的减振孔工程应用，可作为减振孔等部位的隔振防护构件。可根据减振孔尺寸、冲击环境及防护要求调整波纹参数、层间尺寸及分隔室数量。

23、通过设置带偏心斜孔的孔板，强制气流在腔体内发生偏转与紊流，相比直孔或单纯节流孔，能够更剧烈地耗散冲击能量，实现高效阻尼。同时，气体作为工作介质本身具有可压缩性，使得减振过程平缓无突变，冲击舒适性更好。

24、设置止挡机构对伸缩杆的最大压缩行程进行机械限位，从根本上避免了在极端冲击或行程超限情况下，伸缩杆与压力缸底部发生直接刚性碰撞，从而保护了核心部件（如孔板、缸体底部），延长了装置使用寿命。

25、预紧弹簧与压缩后的气体膨胀力协同作用，在冲击结束后能主动、快速地将伸缩杆及受冲组件推回初始位置，确保装置可连续、重复工作，无需外部干预。

26、将气体阻尼、紊流耗能、行程限位、自动复位等功能集成于同一个压力缸腔室内，无需复杂的外部辅助系统，结构相对简单，便于制造、安装和维护。

27、通过改变孔板的数量、偏心斜孔的孔径、倾斜角度、数量及布置方式，可以灵活调节气流的紊流强度和流动阻力，从而方便地调整减振系统的阻尼系数，以适应不同冲击能量等级和频率的使用场景。

28、相较于液压油等液体阻尼介质，气体（如空气、氮气）的粘度随温度变化较小，因此在较宽的温度范围内，该气动阻尼单元的减振性能保持稳定，适用于高温、低温等复杂环境。

1.一种折叠式芯体爆破减振装置，其特征在于：

2.如权利要求1所述的折叠式芯体爆破减振装置，其特征在于：所述三角波纹钢为沿轴向延伸的周期性折线或波纹单元，三角波纹钢的截面呈连续三角起伏形态。

3.如权利要求1所述的折叠式芯体爆破减振装置，其特征在于：所述减振腔室内部填充有橡胶颗粒吸能材料。

4.如权利要求1所述的折叠式芯体爆破减振装置，其特征在于：所述三角波纹钢的波高、波距、层数、厚度以及减振分隔室数量，根据减振孔尺寸、目标固有频率及爆炸冲击波强度、持续时间确定。

5.如权利要求1所述的折叠式芯体爆破减振装置，其特征在于：所述减振腔室的截面形状为圆形或椭圆形或多边形或近似折线形封闭腔体。

6.一种折叠式芯体爆破减振施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的折叠式芯体爆破减振施工方法，其特征在于：在s1所述装置投放步骤之前，向所述减振腔室内部填入橡胶颗粒或其他吸能材料。

8.如权利要求6所述的折叠式芯体爆破减振施工方法，其特征在于：在s1所述装置投放步骤之前，根据减振孔的尺寸、目标爆破的冲击波强度及持续时间，调整所述波形钢板的波高、波距和/或所述减振分隔室内的分隔空间数量。