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为了提高《爆破工程》课程教学质量,增强学生对专业课学习的兴趣,达到土木工程专业人才培养的目标要求,依据高等院校土木类专业人才培养目标,调整了教学内容和教学目标。以其它学科为衔接,逐步讲解爆破方法在土木工程中的应用。应用现代教学技术,弥补了传统教学手段少的不足,拓展了学生的知识信息量,取得了良好的教学效果。
关键词:
土木类专业;爆破工程;课程改革
爆破法施工广泛应用于采矿工程与土木建设工程中,对国民经济建设起着重要作用[1]。工程爆破在露天和地下采矿工程中最为普遍,也是迄今为止最高效的技术手段。因此目前国内矿业工程类专业一般将爆破工程列为必修课程,爆破及相关的安全与技术也是采矿专业学生必须具备的专业技能。土木工程建设中,尤其在山岭隧道开挖、地下空间利用中,爆破均作为施工的重要手段之一。在实际施工作业中,爆破作业一般委托专业的爆破公司进行,而土木工程师更偏重于爆破工程的安全和质量管理。为此,土木类专业开设的爆破工程应在教学目标、教学思路、教学内容上有所调整。中国矿业大学(北京)从1999年恢复招收土木工程专业本科生,2005年为土木工程专业开设爆破工程课程,课程团队教师根据专业特点及实际需要,将爆破工程课程列为建筑工程专业及地下工程专业的选修课。根据专业特点编写讲稿,并在教学实践过程中不断总结与完善,经过十余年的探索,基本确定了土木工程专业爆破工程课程内容体系,并取得了较好的教学效果。
夜上海论坛 1结合专业特点,缩减教学内容,调整教学目标
爆破工程教学内容较多,而且涉及到岩石力学、工程地质以及爆炸力学、结构动力学、波动理论等与之交叉的学科。然而,在增加通识教育而压缩专业学时的本科生教育大背景下,爆破工程教学学时由50~60学时调整至目前的30~40学时。内容多、学时少的矛盾只能通过缩减教学内容来解决,缩减的内容必须结合专业特点进行。传统的爆破工程基本内容包括以下4大类:第一类为基础理论,包括较为复杂的炸药爆炸理论,岩石爆破破碎机理等。这部分内容占总内容的35%左右;第二类为爆破对象及介质属性,包括介质的可爆性分级、炸药雷管等爆破器材属性及特点、爆破网路等[2],此部分内容占比25%左右;第三类为爆破工程技术,为爆破技术的具体应用,包括地下爆破、露天爆破、拆除爆破等,此部分内容调整幅度大,占比30%~35%;第四类为爆破安全技术,此部分内容占比5%~10%左右。土木工程专业人才培养的目标是使从事本专业的学生成为一名合格的土木工程师。土木工程师从事的是工程设施的勘测、设计、施工、运营、保养维修等技术及相关经济活动,而爆破技术的应用在很多土建工程的设计和施工阶段都是不可或缺的。爆破法施工属于土木工程建造过程中一种重要的技术手段,如爆破开挖是公路铁路隧道、坚硬岩石基坑及孔桩开挖工程、公路路堑成型工程的必要手段。这些工程设施在建造阶段管理工作的重点在于如何在安全的前提下实现爆破方法的经济与高效。这要求土木工程师必须较深入了解爆破技术,掌握安全控制要点。而在一些工程的施工准备阶段可能会涉及爆破拆除,如房地产开发前期的场地平整。这些拆除工程在实施过程中因爆破振动带来的结构安全和扰民问题必须予以考虑。在设计阶段对爆破法施工工艺进行论证时,可不考虑具体技术细节,而着重考虑爆破手段的可行性及爆破安全问题,因此土工工程师必须对爆破安全技术有所了解。由于面临的爆破问题多样化,且课时有限,难以在课堂上面面俱到。应强化理论在工程中的应用,使学生掌握解决问题的方法和基本思路。只有这样,才能在实际工程实践沉着面对各式各样的爆破工程实际问题。据此,笔者认为,爆破工程第一类和第二类教学内容不减少,注重培养学生掌握基础理论及其运用。目前,国家提倡由专业的爆破公司进行爆破作业。此时土木工程师从事更多的是爆破施工的管理工作,而不进行爆破的设计与施工。与之相关的工作包括爆破专项施工方案的专家评审、爆后效果评价、验收与计量以及爆破安全的相关协调工作。因此应压缩传统爆破工程中爆破工程技术部分的学时,具体施工细节可少讲或不讲。针对行业发展特点及国家政策要求,在土木工程专业的爆破工程教学内容中增加第五类知识点—爆破行业知识,包含爆破方案设计、评估、监理的基本程序,严格的行政许可制度,火工品的追溯管理,系列的法律法规内容等。因此,维持第一、二、四类教学内容占比不变,将爆破工程技术内容的占比调整为20%左右,爆破行业知识内容占比在10%~15%左右。结合土木工程专业特点,将爆破工程课程的教学目标定为:学生能够了解爆破器材基本性能和适用条件,了解爆破行业特点及相关程序,掌握岩石爆破基本的理论及安全控制要点,具备进行一般爆破工程设计与施工的能力。
2加强学科间联系,根据学生已学知识,循序渐进
中国矿业大学(北京)土木工程专业培养计划中,将爆破工程安排在大三下学期。此时通识课程及专业基础课已经讲授完毕,包括爆破工程的前置课程如大学化学、流体力学、岩石力学、工程地质等。然而土木工程专业本科生普遍对动力学尤其是波动力学了解甚少。地下工程专业仅在大学物理和材料力学中涉及较少的动力学知识,建筑工程专业学生虽然学习过杆系结构动力学和建筑抗震,但仍不能满足教学要求。讲授爆破工程过程中应充分利用学生的已学知识,循序渐进。在讲授炸药的爆炸方程、炸药爆炸典型特征、炸药的热化学参数、爆破器材等知识点时,应充分利用大学化学已有知识,需要引导学生进行分析与推理,得到相关知识点;岩石爆破机理涉及较复杂的波动力学知识,如果从基本的动力学方程开始讲授,时间、效果都难以保证。直接从霍普金森效应入手,结合大学物理的波的理论,引入波动方程,与静力学及一般动力学进行对比,说明波动力学方程的物理含义及应用价值。土木工程专业普遍对杆件内力的观念掌握较好而对应力的认知较少,这是由于结构力学、钢筋混凝土结构、钢结构等课程普遍引用内力进行分析,而爆破工程中更多使用的是应力,这就需要教师增加应力与内力的联系,并用实例进行演示与说明。在讲授岩石可爆性分级时,可先引导学生回顾在地基工程课程中学的工程岩体分级标准。岩体分级是评价工程岩体的质量及其稳定性重要依据,为将来的岩体开挖、加固支护设计提供参考,而岩体的可爆性分级是为了衡量岩体的开挖难易程度。虽然工程岩体分级是为了“立”,可爆性分级是为了“破”,两者相互对立,而实际上又是统一的,都是工程建设的需要。除上述的例子以外,在讲课中可以随时联系各学科内容进行讲解,由此引导学生对知识点进行讨论。这种联系其他学科的教学方式既有利于培养学生的全面素质,也有利于形成创新能力。这种方法在实施过程中对教师的要求是极高的。首先,教师应熟悉各学科的教学内容和教学进度,才能使之与爆破工程课程内容既能相互渗透,又不超出学生的理解能力和知识范围;其次,教师需具备良好的知识迁移能力和创新能力,这样才能帮助学生掌握各学科与爆破工程的内在联系,并在知识的相互联系中发现问题。
3培养兴趣,提醒学生牢记学习目的,引导学生展开自学
夜上海论坛 学生刚开始接触爆破工程课程时,由于对爆炸物品充满好奇心,折服于爆破瞬间产生巨大的做功能力,因此在引言的讲授阶段被此门课程所吸引,上课时认真听讲,教学效果也会很好。但随着课程的开展,一些爆破基础理论知识显得枯燥乏味,初期建立起来的兴趣会慢慢消失,出现上课注意力不集中甚至开小差等现象。要想解决这个问题,除了丰富教学方法教学手段,课堂上吸引学生注意力外,笔者认为应考虑以下两个解决办法。一是让学生在课程的开始阶段就要找到学习它绝对充足的理由,并且在学习的过程中注意引导。使学生认识到爆破是未风化坚硬岩石(单轴抗压强度大于60MPa)开挖最高效、最廉价的手段,有时甚至是唯一的手段。然而炸药爆炸经常被人看做是洪水猛兽,是脱缰野马,稍有不慎就会产生重大的安全事故。因此要想对爆破进行控制,实现安全高效,必须认真学习爆破的相关理论。二是采用以学代教的方式。由于课时受限,部分技术问题难以全部在课堂上讲授时,可以采用以学生为主体的教学方式。这里说的以学代教并不是由学生走向讲台,讲授教学大纲中规定内容,而是指教师在课堂教学时,抛出问题,与学生一起讨论分析,由学生课下查找相关的文献完成,下次上课时随机叫学生解答,教师最终公布答案。让学生带着问题去自学,以学代教,培养学生的学习兴趣,也能使学生产生竞争意识,利于浓厚学习氛围的养成。
夜上海论坛 4因地制宜,积极运用现代化教学技术
爆破工程讲授过程中,除采用传统板书外,我们还积极应用现代教学技术,努力提高教学效果。每节课的讲课的脉络结构,重要知识点仍采用板书,这种视觉信息相对于听觉信息更有利于学生理解与接受,留下的印象也更为深刻。但板书在短时间记录的信息量相对较少,表现方法较为单一,而多媒体技术可将抽象内容变得更加直观,静态结果变为动态的演化,既增强了学生的感性认识、深化了理性认识,还激发了学生对课程的学习兴趣和学习热情,解决了学时少、内容多的矛盾,提高了教学效率,改善了教学效果。
4.1数值模拟技术的应用
炸药爆炸包含高温、高压、复杂的过程,在空气中爆炸动态过程涉及流体动力学,热物理学等知识,在岩石中爆炸还涉及岩石复杂的本构及流固耦合左右以及强度理论等。纯理论相对枯燥乏味,尤其是对于基础知识相对薄弱的工科学生来说,此部分内容是课程的难点。而此部分内容是爆破技术的理论基础,学生必须重点掌握。中国矿业大学(北京)[3]采用计算机模拟的方式解决这部分难题。数值模拟技术已经成功的应用在爆破工程中各个领域,包含炸药的爆轰、岩石爆破机理、拆除爆破等等。总结应用的案例,与传统的影像相比较,数值模拟技术在下面几个方面具有不可替代的作用[4]。数值模拟在某种意义上比理论和实验对问题的描述更为深刻,更为细致,不仅可以让学生了解问题的结果。而且可以随时、连续、动态地重复显示事物的发展,了解其整体与局部的细致过程。(1)数值模拟可以直观地显示出目前还不易观测到的、说不清楚的一些现象,容易为人理解和分析,还可以显示出任何实验都无法看到的发生在结构内部的一些物理现象。(2)数值模拟技术非常容易实现相关性分析,当前的数值模拟软件一般支持txt文本输入,使用者可以方便的进行修改。分析者对某个结果的相关因素进行分析时,可以对参数值进行变化,计算得到变化后的结果。(3)数值模拟软件可以非常方便的提取各种物理参量,更容易对发生的物理现象进行科学的解释,学生也更易掌握。(4)课程教学过程中的数值模型来源有两个:一为教师所在的科研团队建立;二为国内外学术交流过程中同行交流所得。(5)爆破工程教学中应用数值模拟技术将抽象问题直观化、可视化,并大大缩短了知识点的教学时长,增强了学生对爆破理论的认知。
4.2工程实例的展示
在讲授爆破工程技术章节,教师以板书的形式做一个典型的爆破设计,由于以揭示设计流程及爆破参数间的联系为主且受课时限制,因此工程规模偏小。而实际工程中,由于地质、环境、设备、安全等因素使得爆破设计相对复杂,为了使学生认识到爆破设计是一个系统工程,必须向学生展示实际工程的爆破设计。而由于涉及内容众多,难以采用板书形式,只能利用多媒体技术进行,通过爆破工程实例,向学生讲授爆破设计的相关内容,包括总体要求、基本思路、参数取值、网路形式、安全校核、试爆结果、参数调整等,以图片或视频展示爆破施工环节的总体情况、工序、操作要求、特殊情况处理、爆后的总结等。俗话说:“百闻不如一见”。通过选择典型案例作为教学资料,可以很好地启迪学生的思维,培养他们理解和分析问题的能力。由于教学中的案例来源于实践,对学生具有很强的说服力。此外,以课题组教师主持、参与的爆破工程项目和课题研究以及国内外典型爆破工程案例为基础,建立了适用于教学的“典型案例库”。这些案例无论是地质条件,还是环境因素,都具有很强的针对性和典型性,均有助于增强学生对课堂教学内容的理解和掌握。工程实例展示做到了理论与实践的结合,激发了学生的学习兴趣,教学效果明显。
5理论联系实际,加强实验教学
爆破工程是一门实践性较强的课程,通过实验环节,学生能够亲手接触到爆破器材,培养动手能力,利于学生理论知识的消化与掌握。中国矿业大学(北京)共安排了6个课时的实验教学,包括演示为主的岩石的SHPB冲击实验和以学生实际操为主的炸药(导爆索)爆速测量及导爆管网路实验。其中,SHPB冲击实验可以使学生更深入地了解岩石在高应变率下的动态性能,这是爆破工程技术人员应掌握的基本理论知识。爆速测量实验中教师可以直接以实物向学生展示,讲解工业炸药(乳化炸药)与军用炸药的(黑索金)、导爆索与导爆管的区别;实验时将受试炸药固定在木条上,学生可通过爆破硐的窗口直观感受爆破过程;瞬间的光照、巨大的响声、四处飞溅的木屑,直接体会到炸药强大的做功能力。利用导爆管网路实验模拟剪力墙或矿山多排毫秒延期爆破,演示非电雷管延时累加性以及四通方便快捷性;通过变换网路形式展现非电网络的灵活性;对比爆前爆后导爆管颜色讲述非电网络的安全性及易于检查的特点。整体上看,学生实验出勤率优秀,不存在缺勤现象,试验中参与程度非常高,基本做到了人人参与。为保证教学效果,教师要求学生在实验前编写实验报告的理论部分,过程中记录数据,实验完成后汇总实验报告,根据报告情况计入课程成绩。
6加强爆破安全教育
夜上海论坛 在建设工程和采矿工程等行业中,爆破技术得到广泛应用,带来了良好的经济效益和社会效益[5]。但各类爆破工程事故时有发生,给人民生命财产也造成了巨大的损失。工程爆破必须以安全为前提,而仅以工程要求为目的不安全的爆破是失败的爆破。为了保证爆破作业能安全地进行,要求土木工程必须掌握爆破安全技术。爆破安全涉及两方面内容:一为爆破器材的安全;二为爆破工程的安全。对于爆破工程师来讲,前者主要指爆破器材类型、数量准确,运输、存储、销毁安全,后者指爆破施工过程中的操作安全及爆破有害效应控制在既定范围之内。虽然爆破工程有单独的章节用来讲爆破安全,但笔者认为这远远不够。在教学过程中应当将安全教育贯穿所有的教学内容及教学环节里。突出案例教育以及个人的切身经历,向学生讲述相关的安全操作要点,尤其要揭示事故产生的原因,激发学生努力学好相关知识。
7结语
通过改革教学内容和教学方法,调整教学目标,促进了课程教学的系统化和规范化,增强了学生对本专业方向爆破工程应用技术的理解和掌握,使得该课程更适应土木类专业学生的实际需求。课程教学的实践表明,将爆破工程与相关学科穿插贯通,应用现代化教学技术,能很好地培养学生的全面素质,极大地促进了学生自主学习的积极性,有助于学生更深刻地理解爆破基础理论。结合课程特点与现代技术手段改革教学手段与方式,已取得良好的教学效果,较好地实现了该课程的教学目标。
参考文献
[1]冯叔瑜,郑哲敏.让工程爆破技术更好地服务社会、造福人类——我国工程爆破60年回顾与展望[J].中国工程科学,2014(11):5-13.
[2]张云鹏.“爆破工程”课程教学设计与能力培养[J].河北联合大学学报:社会科学版,2012(4):97-99.
[3]李胜林,陈寿峰.数值模拟技术在爆破工程教学中的应用[J].北京理工大学学报,2013,15(S1):133-135.
夜上海论坛 [4]王永强,郭学彬.基于计算机技术的爆破工程实验教学探索[J].实验技术与管理,2009,26(8):140-142.
关键词:爆破工程;课程教学;改革与实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)24-0131-02
一、前言
夜上海论坛 《爆破工程》课程是本科采矿工程专业的必修课,是《井巷工程》、《隧道工程》、《地下工程》、《爆破安全技术》等课程的基础课,爆破技术是采矿工程、土木工程、水利工程、交通土建工程中不可缺少的工艺和技术,又是能够独成体系的工程技术。目前我校采矿工程、安全工程、城市与地下空间工程专业以及土木工程专业的各个方向都开设有《爆破工程》课程,多年来形成了自己的教学特色,建立了一个承前启后、能文能武的师资梯队,培养了一代又一代从事爆破事业或相关行业的优秀人才,完成了多项教学、科研和工程项目成果。《爆破工程》课程随着社会的需要而发展,随着科技的进步而不断完善。
夜上海论坛 尽管有文献对《爆破工程》课程的教学改革进行了一些探索和实践[1-3],但在新形势下,为突出我校各专业教学特色和保证该课程持续、健康发展,对本课程制定其发展规划,拓展其改革思路势在必行。
夜上海论坛 二、教学目的及要求
夜上海论坛 学生通过对本课程的学习,应能掌握炸药爆炸的基本理论和岩石破碎基本原理,了解爆破工程的发展概况及应用前景,掌握爆破工程设计和施工的基本知识和方法,具备独立从事爆破方案设计的基本技能,熟悉炸药与爆破安全等方面的法律、法规和国家标准,掌握爆破安全技术与安全管理知识,具有爆破施工组织与管理的能力。根据我校本科生《爆破工程》课程大纲要求,共安排课堂教学36学时,实验教学4学时。
三、课程教学面临的问题
夜上海论坛 作为一门理论性和实践性都很强的应用技术课程,《爆破工程》课程教学改革的目的是提高教学质量,增加学生对本门课程及相关专业的兴趣,培养出适应社会发展要求的专门技术人才,但就目前的教学而言,仍然面临不少问题与矛盾。
1.教学内容多与教学课时少的矛盾。《爆破工程》课程是一个完整的体系。首先必须要求学生掌握炸药及其爆炸的基本知识,会正确选择起爆器材和合理选用起爆方法,才能保证使用时的安全;其次应了解岩石的基本性质及掌握炸药在岩石中爆破破碎的基本原理,以便取得良好爆破效果;第三,由于爆破环境与条件的千差万别,学生应该能够熟练掌握和灵活运用各种爆破技术,并确保安全施工。要在有限的学时内,教授学生以上这些内容,不是件容易的事情。同时,对于一门实践性很强的课程,4个学时的实验教学更是少之又少。
夜上海论坛 2.提高学生对专业课的兴趣和专业本身特点的矛盾。不论是采矿工程、安全工程、城市与地下空间工程专业,还是土木工程专业的一些方向,毕业后的工作环境、条件及收入等与学生本人的期望总有一定差距,造成一些学生专业思想严重,进而导致学生对所开设的课程学习兴趣不高,精力投入不够。
3.提高教学质量与教学手段缺乏的矛盾。师资、教材、教学手段与教学方法等都对提高教学质量起着重要作用。师资水平的提高、高质量教材的编写不是一蹴而就的事情,需要长期的积淀和总结;经费紧张导致教学设备扩充困难,教具、实验条件和设备等都难以满足提高教学质量的要求。
以上都是进行《爆破工程》课程教学改革所必须要考虑解决的问题。
四、教学内容的改革
夜上海论坛 教材是开展教学工作的基础,教材质量的高低对教学效果影响很大。目前我校所选用的《爆破工程》教材是由戴俊主编、机械工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材和21世纪高等教育土木工程系列规划教材[4],虽然能满足基本教学大纲的要求,但难以同时满足各专业方向的需求和突出我校《爆破工程》教学的特色。
为此,除了选用教材之外,还指定一些优秀参考书[5]供学生课下学习,同时团队成员对多年来的教学和科研工作也进行了总结和整理[6,7],在教学过程中,可以结合各专业方向特点分别呈现给学生,同时计划编写出符合我校教学特色的教材。此外,爆破工程是一门不断发展的学科,教学内容也应随其发展及行业标准修订而进行相应调整。如伴随钻孔设备、机具的改进和钻孔效率的提高,并出于安全考虑,一些爆破工艺逐渐被取消或禁用。新修订的《爆破安全规程》(GB6722-2014)规定:药壶爆破已禁止使用,露天爆破也面临禁止使用,硐室爆破限制使用,等等;火雷管、导火索已禁止使用,铵梯炸药已停止生产。与此同时,一系列的新工艺、新技术应运而生,例如,逐孔起爆技术、精确延时起爆技术、高台阶抛掷爆破技术、现场混装技术和预装药技术等获得推广应用。
五、教学手段与方式的改革
1.强调爆破工程应用的广泛性,培养学生的学习兴趣。爆破作为工程施工的一种重要手段,被广泛应用于国民经济建设的各个领域。从各种矿石、建筑材料的开采以及煤炭、石油、天然气等能源的开采,交通工程、水电工程建设及地下空间开发与利用,地基处理和水下炸礁,到高大建(构)筑物拆除和大规模移山填海,爆破工程正以其不可替代的优势发挥着越来越重要的作用。此外,在医疗、爆炸成型与切割、爆炸合成新材料以及森林灭火等方面也得到了应用。通过教学,使学生能深入了解爆破工程应用领域和发展前景,激发学生的学习兴趣。
2.淡化理论公式推导,重点讲解基本原理及经验公式的实际应用。由于炸药爆炸是一个包含有高温、高压、高速度的复杂过程,目前尚有许多问题仍停留在假说和经验公式计算阶段,如岩石爆破破碎原理的三种基本假说、萨道夫斯基经验公式等,再加上爆破介质的不均匀性和环境的千差万别,使得很多问题不像数学那么严密,所以在教学中应少讲理论公式推导,重点讲解基本原理、结论及经验公式的合理应用,让学生真正能够做到学以致用。
3.精选典型案例,讨论分析教学。通过选择典型案例作为教学资料,不仅可以启迪学生的思维,培养他们理解和分析问题的能力,同时由于教学中的案例来源于实践,具有很强的针对性和典型性,对学生也有很强的说服力。多年来,课题组教师主持、参与完成了许多项爆破工程项目及课题研究,有很多成功的经验值得总结,同时也通过多种途径搜集整理了国内外一些有关爆破方面的典型案例,建立了自己的“典型案例库”。典型案例教学做到了理论与实践的结合,激发了学生的学习兴趣,教学效果明显。
夜上海论坛 4.借助计算机技术,开展多媒体辅助教学。多媒体技术可以对文本、图形图像、动画、声音、视频等多种媒体素材进行综合处理,利用它的这一特点及其强大的交互,制作的计算机辅助教学课件,能充分创造出一个图文并茂、有声有色的教学环境。本课程虽已从传统的黑板+挂图的教学进升为多媒体教学阶段,但目前的多媒体内容尚需进一步完善。拟将爆轰理论、岩石破碎原理、爆破网路与参数设计等章节内容增改为三维动画课件,将地下工程掘进爆破技术、露天爆破技术和拆除爆破技术等章节内容增改为工程实例讲解和爆破视频播放。应用多媒体技术来教学是一项长期的工作,多媒体技术也在不断的创新。只有通过不懈的努力,在制作多媒体的技术上不断地学习和完善,才能使多媒体技术真正给课堂教学带来质的飞跃。
5.应用数值模拟软件,再现实验过程。随着计算机技术的迅速发展,数值模拟在爆破理论和技术研究领域的应用取得了令人瞩目的成绩[8],同时也给爆破工程辅助实验教学指明了新的发展方向。传统的爆破实验具有一定的危险性,一些实验现象难以捕捉和记录,影响了实验教学效果。利用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA或AUTODYN进行计算机辅助实验教学,能够再现实验过程和现象,获取实物实验难以记录的信息,确保实验安全,激发了学生的学习兴趣,有利于增强爆破效果。
夜上海论坛 6.加强现场实地教学,增强动手能力。爆破工程是一门实践性很强的课程,无论对于技术、质量还是安全,都有很高的要求。为了增强学生对课堂教学内容的理解和掌握,实验课和现场实地教学都是必不可少的教学环节。俗话说:百闻不如一见。因此在条件许可的情况下,应尽可能的带领学生到工程爆破现场进行参观学习,开展实地教学。指导学生参加一些实际爆破工程项目的设计,在教师和现场工程技术人员的指导下,让学生亲身参与现场爆破工程的施工、质量控制与安全防护工作。
六、结论
夜上海论坛 《爆破工程》课程教学的实践表明,结合各专业需求与技术发展方向改革教学内容,结合课程特点与现代技术手段改革教学手段与方式,均能取得良好的教学效果。课程教学的改革是一个不断探索和实践的过程,需要我们长期不懈的坚持和努力,只要我们朝着一切为了学生发展的目标努力,定会把《爆破工程》建成受学生欢迎的课程。
参考文献:
[1]张云鹏.“爆破工程”课程教学设计与能力培养[J].河北联合大学学报(社会科学报),2012,(4):97-99.
[2]付菊根.《爆破工程》课程教学改革探索[J].煤矿爆破,2000,(4):25-27.
夜上海论坛 [3]何姣云,余周武.高职院校《爆破工程》课程教学改革研究[J].管理观察,2010,(6):107-108.
[4]戴俊.爆破工程[M].北京:机械工业出版社,2007.
夜上海论坛 [5]王玉杰.爆破工程[M].北京:武汉理工大学出版社,2007.
[6]杨小林.岩石爆破损伤机理及对围岩损伤作用[M].北京:科学出版社,2015.
夜上海论坛 关键词:基坑围护;水平支撑梁;爆破拆除
夜上海论坛 中图分类号:TU746 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)05-0169-02
一、工程概况
夜上海论坛 广州市××工程地下二层,地上22~32层,总建筑面积206534m2(地上建筑面积148893m2,地下建筑面积57641m2)。基坑形状不规则,开挖深度9.7m~10.7m,开挖土方约30万m3。方案采用上部土钉支护,下部大直径钻孔灌注桩支挡加两道钢筋混凝土内支撑围护,围护桩外设1排Φ600的水泥搅拌桩止水。
夜上海论坛 水平支撑梁与围护桩形成了一个整体,将围护桩承受力的一部分的水平推力转化为水平支撑梁的轴向压力,充分发挥砼的抗压性能好的优点,分担了钻孔桩的受力,共同支护基坑的土体。
夜上海论坛 二、选择支撑拆除的方法
当地下室的底板施工完毕后,就必须拆除第二道水平支撑梁;负一层楼板施工完毕以后,就必须拆除第一道水平支撑梁,这样才能进行地下一层楼板和±0.000楼板的施工。因此,水平支撑梁系统如何进行安全、快速地拆除就成了影响整个工程施工进度和施工安全的一个重要环节和关键。该环形梁内支撑系统混凝土量达到1000m3,钢筋量为 80T。要在较短的时间内拆除如此大量的钢筋密集的钢混凝土梁具有相当的难度。因此,我们对该水平支撑梁系统的拆除给予了充分高度的重视,在地下室底板浇筑之前我们就开始考虑水平支撑梁系统的拆除方案。
(一)人工拆除法
夜上海论坛 组织一批工人,用大锤和风镐拆除支撑梁,优点:施工方法简单;机械和设备简单;容易组织。缺点:施工效率低、工期长;施工安全较差;施工时锤击与风镐噪音大,粉尘较多,会对对周边居民产生干扰。
(二)用静态膨胀剂拆除法
在支撑梁上按设计孔网尺寸钻孔眼,钻孔后灌入膨胀剂,数小时后利用其膨胀力,将混凝土胀裂,再用风镐胀裂的混凝土清掉。优点:施工方法较简单;混凝土胀裂过程缓慢进行,无粉尘,噪音小,无飞石;缺点:要钻的孔眼数量多;装膨胀剂时不能直视钻孔,否则产生喷孔现象易使眼睛受伤甚至致盲;膨胀剂膨胀产生的胀力小于钢筋的拉应力,该力可使混凝土胀裂,但拉不断钢筋,要进一步破碎,尚困难,还得用风镐处理,工作量大;施工成本最高。
(三)爆破拆除法
在支撑梁上按设计孔网尺寸钻炮眼,装入炸药和毫秒电雷管,起爆后将支撑梁拆除。优点:施工的技术含量较高;爆破率效率较高,工期短;施工安全;成本适中(比静态破碎剂法便宜)。缺点:爆破时产生爆破振动和爆破飞石;爆破时会产生声响。
夜上海论坛 (四)综合比较选择拆除方案
人工拆除法和膨胀剂拆除法有其优点,特别是无震动或震动小,无飞石产生,但是效率低,工期长,成本高。爆破法拆除最大的特点是效率高、工期短、成本适中,爆破法虽然会产生爆破振动和飞石,但它是可以控制和解决。
夜上海论坛 我们经过仔细的考虑和推敲,征求多方的意见和建议,从从施工工期、造价及噪音等多方考虑,最后决定使用控制爆破法拆除水平内支撑梁系统。
三、内支撑系统爆破拆除技术
(一)爆破拆除设计
采用爆破拆除地下室基坑支撑系统,为确保爆破拆除工作顺利进行,工程技术人员共同攻关、认真考究,参考其它地区内支撑爆破拆除的经验,根据本工程内支撑不同的部位、不同的砼厚度和不同的钢筋含量,设计选用不同的药量、孔径、孔深、孔距以及炮眼布置方式和引爆方式:
水平支撑梁:选用直径为40mm的炮眼孔径,长方向炮眼孔距500mm,短方向炮眼孔距450mm,孔深450mm,单孔装药量和边孔装药量均为120g;
支撑钻孔桩:选用直径为40mm的炮眼孔径,孔深450mm,药量800g;
炸药:采用2号硝铵炸药,当炮眼中有水时,采用乳胶炸药;
雷管:采用毫秒电雷管;
夜上海论坛 起爆法:支撑系统拆除分几个段块进行,采用电力起爆法,的电爆网络,用高能起爆器起爆。
(二)爆破拆除法安全分析和控制措施
夜上海论坛 1.爆破振动:当炸药爆炸瞬间产生地震波,使周围建筑物产生振动,产生的地震波与爆药的药量成正比,与距离成反比。爆破安全规程的规定:一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足安全震动速度的要求,对一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物,其地面质点的安全震动速度为2~3cm/s。作业时,采用毫秒电雷管,并根据不同块段距离建筑物的远近来确定单段的装药量,严格控制每一段雷管所起爆的炸药量,使地面质点的震动速度
2.飞石控制:确保钻孔质量、孔网和孔深;控制药量,严格按设计来计算;严密防护:每个炮口上压一个砂包,梁侧再用钢板包住梁顶与梁侧,在梁顶钢板上再压砂包。
3.噪音控制:炮眼装好炸药之后,要用炮泥堵密实,再压上砂袋,它可减少噪音,另外用电力起爆法,时间短,噪音得到控制。
(三)爆破拆除施工
夜上海论坛 1.施工工艺流程。施工准备放线定孔位钻孔验孔装药和堵孔连线和导通防护覆盖线路导通爆破警戒起爆爆后检查解除警戒清理余渣碎石。
夜上海论坛 2.试爆。在正式进行爆破拆除以前,我们选择西南角上的一部分支撑环梁进行试验性的爆破,其量与炮孔的参数均是严格按照爆破设计来进行。起爆以后,经过检查无哑炮,解除警戒以后,我们进行现场勘察,支撑梁800×800的爆破效果相当理想。整条梁的砼碎裂得比较均匀,粒径大部分都在20cm以下,而且梁上残余的混凝土不多,箍筋基本炸断,主筋全部剥离。环形支撑梁的爆破的效果则不是太理想。环梁的梁侧表面的混凝土基本上剥离,但是梁箍筋以内的混凝土基本上只是炸开裂,松动,而未能炸开成较少的碎块,不能自动跌落或通过人手较易处理。我们对试爆的结果和有关的数据进行分析以后,对环形梁支撑部分的孔距、药量孔深等等参数进行了小的调整。在调整以后,我们对环形梁进行了第二次试爆,第二次试爆以后,爆破的效果比第一次有了明显提高,环形梁的处表面的砼基本炸松脱落,中间箍筋内部的混凝土也基本炸成较小,经人手很易处理的小块混凝土,箍筋也基本炸断,并同混凝土剥离,取得了比较满意的效果。
3.正式施工。在通过两次试爆以后,我们对爆破技术的各种参数进行分析和调整,然后,全面铺开环梁支撑的拆除施工,我们按照施工设计的要求,分段地对梁进行爆破,爆破完成以后,随即对已破碎的混凝土采取人工清除处理。通过十几天的紧张连续工作,按时、按质、安全地拆除了水平内支撑系统,保证了地下室的施工进度。
四、结语
夜上海论坛 爆破拆除地下室基坑的土方开挖的支撑系统,我公司为了保证工程的施工进度,通过多方面的比较和分析,确定采用爆理,成功地完成了混凝土内支撑系统的爆破拆除工作,缩短了工程的工期,加快了工程的进度。
参考文献