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【科研团队的故事5】钟东望教授团队: 领跑深海爆破新技术

作者:系统管理员编辑:新闻中心发布时间:2016-06-21浏览次数:

【科研团队的故事5】

领跑深海爆破新技术

记者 谢晓丽 通讯员 吴春平

从左至右:熊祖钊、钟东望、马建军。 图片由爆炸动力学团队提供

在沁湖的东南角,有一座两层小白楼,竹林掩映,清幽静雅。推开虚掩的铁栅栏门,中铁港航―武科大爆破技术研究中心的烫银牌匾庄重大气。

这里,是我校爆炸动力学团队的“根据地”。1988年,我校建立了国内第一个“工程爆破”本科方向,近30年来培养了一大批高层次爆破技术人才。钟东望、马建军、段卫东、熊祖钊,是团队的“四大金刚”。在他们的带领下,武科大爆破技术研究在全国爆破领域独树一帜。

团队的“领头羊”钟东望说,爆破看似神秘,其实和老百姓息息相关――建筑拆除、隧道掘进、矿山开采、水下炸礁……爆破的触角,延伸到经济生活的方方面面。

理学院副院长冯育强对该中心的科研成果如数家珍:2012年爆破中心成立,目前,已承担国家自然科学基金项目以及其它各类科研课题18项,授权专利20项,获得国家科技进步二等奖1项、中国工程爆破协会科技进步一等奖4项、湖北省科技进步二等奖2项、三等奖5项,出版专著4部,发表高水平论文35篇。

深海爆破研究,先人一步

进爆破中心,必须过一道关卡。随行的力学实验中心主任陈浩拿出一卡通,“嘀”的一声,玻璃大门被推开。“爆破中心,安全重地,必须严格一些。”陈浩高工笑着解释。

一楼门厅左侧,一架人脸识别考勤机格外显眼。时间刚过下午两点,师生陆续到岗。“谢谢”,考勤机不时发出登记成功的语音提示。随后,行色匆匆的师生各就各位,迅速隐没在各个实验室,查资料、做原料配比、写论文、讨论实验结果……空气中弥漫着紧张的节奏感。

特别的是,每个办公室都放着一张简易行军床,被褥叠得整整齐齐。“做实验搞晚了,就在这里凑合一夜。”青年教师司剑峰说得云淡风轻。“团队的起点高、平台好,每个成员都很拼,段卫东教授生病了还坚持来实验室呢!”司剑峰言语间都是钦佩。

207室,钟东望正在给研究生上课,饱满的热情、深厚的学养、理论知识与实践案例的随时切换,课堂充满生机。学生们表现活跃,随时举手,随时提问,“学术探讨”的氛围浓郁。

教授们的课堂如此,团队里老师之间研讨之风浓厚。蔡路军老师说,每隔两周,大家就会聚在一起交流。一个学术问题,如果大家意见相左,经常争得面红耳赤,“道理越辩越明,还真能出一些新点子”。

“走,到我们的爆破大厅去看看!”几位年轻的博士提议。一楼的“动力学实验大厅”,宽大敞亮,两个椭圆封头圆柱形结构的“大铁罐”分列东西,各占半壁江山。

“这可是我们这里的高精尖!”吴亮博士兴冲冲地走到东边的10克TNT当量模拟200米水深爆炸容器前,“这家伙重8.5吨,可以模拟0-200米水深环境。”

熊祖钊自豪地给这台设备总结了几个重量级标签:我校和陕西应用物理化学研究所联合设计研制,国内第一台直径2米的200米级10克TNT当量水介质爆炸容器,技术含量亚洲第一、国际领先。

“水下爆破应用前景广阔,大坝和围堰修建、桥梁和港口整治、航道清理等工程,既关乎国防安全,也关乎民生福祉。”马建军补充,“我们研发的这款设备是进行水下爆炸研究的重要实验设备,目前国内外的相关研究还较少,我们先行了一步。”

李琳娜是团队里唯一一位女老师,对爆破入迷。她的博士论文就是围绕这个大铁罐做研究。“你知道10克TNT炸药是多大的量吗?过年家家户户都要放的贺岁鞭炮中的一颗,不起眼吧?但却可以产生2兆帕的爆炸压力。”李琳娜快人快语,“这就是爆破的魅力。”每次拿炸药都要先向武汉市公安局洪山分局申请,再经过层层审批的繁琐;做一次实验,光准备工作就要一天的劳累;暑假做实验没空调,爬进40多度的罐子里放炸药,汗如雨下的难受,都抛到九霄云外了。

西面的“大罐子”是1公斤TNT当量快开式空气爆炸容器。室外的空地上,摆放着几十块长宽约60厘米、厚15厘米的混凝土块,中间的炮眼已预留好。“这都是老师和学生们亲手浇筑的爆破模型。”何理老师言语中透着骄傲,“别看它块头不大,可重呢,每块200斤左右。需要做爆破实验时,我们就三四个人喊着号子合力把它抬进罐子里去。”

吴亮说,在实验室做实验算幸福的,出去跑工地才是真的辛苦。去年,年轻的博士们跟随团队的“大佬们”到舟山国家战略石油储备基地进行实地勘查,监测隧道里的变形、冲击波、震动。隧道里一片漆黑,积水很深,穿的套鞋都淹了,而且空气污浊,让人喘不过气,拎着五十多斤重的工具箱的老师,手臂都麻了。“出来后,重见天日,心才落回原位。”吴亮感叹。

蔡路军接过话头:“夏天到草丛里被蜱虫咬,走山路走到腿发软,高陡边坡遇落石,都是常有的事。不过我们干爆破的,早习惯了,有吃苦的心理准备,有安全的防护措施,就没有什么拦路虎。”

绿色爆破理念,造福社会

“10、9、8……3、2、1,起爆!”从事爆破30年,钟东望已记不清喊过多少次这样的口令。外滩花园定向爆破工程、阳逻大桥锚碇基坑开挖工程、某导弹基地平场工程……钟东望带领团队参与的爆破工程不计其数。

电视里,经常有这种画面――高楼被爆破倒下,烟尘四起,遮天避日。钟东望团队的研究成果,让这种现象得到很好地控制。他们在国内外最早提出“绿色爆破”的概念,采用微型水压爆破等手段,降低烟尘,降尘率达53.6%以上。

武烟煤锅炉房爆破拆除工程率先引入这个新理念,有效控制了粉尘对环境的危害;武汉卷烟厂采用该技术,节约成本680余万元;武汉永清街旧建筑群依此拆除,比国家预算定额减少469.8万元。

时隔多年,谈起2002年汉阳外滩花园的爆破工程,钟东望作为爆破拆除方案的主审,依然眼睛一亮。外滩花园商品住宅楼耗资1.6亿元建造,曾以“我把长江送给你”的广告口号响彻武汉三镇,但因修建于长江防洪堤内,有碍长江行洪,拆除势在必行。

爆破拆除的时间选在子夜时分,外滩花园1号楼的下半截被厚厚的竹篾草袋包裹,3000多个炮眼已填好炸药。随着一声令下,一串沉闷的爆破声接连响起,3秒钟后,这幢外表华丽的住宅楼向江心方向坍塌。几分钟后,距此楼仅200米的长江大桥上,一列火车呼啸而过……

爆破方案既要考虑保护长江大桥和防洪堤的安全,又要避免龟山电视塔无线信号干扰引发误爆,还要保证楼房准确定向倒塌。作为技术专家组组长,钟东望带着团队多方论证爆破方案,最终确定先对各单元的楼梯、电梯井、错层位置进行切割,在承重柱的合适位置打孔装药,控制楼房全部倒向长江江面方向。同时为避免爆破对周边地区造成影响,爆破前在楼房与防洪堤之间开挖防震沟,并用双层竹篱笆墙进行近体防护,防止飞石伤人。

“当年那几声沉闷的炮响,似乎依然在耳边回响。”亲历现场的马建军感叹,“外滩花园依法拆除,打响了长江防洪清障第一爆,具有历史意义。”

武汉阳逻长江大桥为一跨过江悬索桥型,主跨1280米,是世界第八大悬索桥。熊祖钊透露,这个重大工程的建设,也有钟东望的一份功劳。

要保证桥梁的安全稳固,担负悬索桥承力作用的锚碇是关键。大桥两侧各有一个超级锚碇,其中北侧是天然开挖重力式锚碇,总高度46.5米,被誉为“亚洲第一锚”。超大超深基坑开挖施工难度大,技术要求高,容易出现边坡垮塌。

为保证施工安全,加快大桥建设进度,施工方找到钟东望,想用爆破方式开挖“亚洲第一锚”的基坑。钟东望考察后发现,北锚碇基坑靠近长江,主要为水稳定性较差的泥质红砂岩,若用普通方法爆破,容易造成基坑垮塌。综合考量后,他选用掏槽爆破、松动爆破、光面爆破、预裂爆破和缓冲爆破等多种爆破方法,以最大限度减少爆破对基岩的影响,同时采用锚杆挂网防护和预应力锚索措施,有效保证边坡的稳定性。

“每次开车经过这里,我内心的自豪感就油然而生。”低调内敛的钟东望,脸上掠过一丝微笑。

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