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万吨巨轮水下切割爆破

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-05-06 22:30:48 来源: 作者:用户77317    浏览次数:3    
摘要

1沉船概况2爆破方案的确定8万t曙光号货轮于1978年在浙江舟山海区大菜花岛附近触礁沉没,成为影响当地海域通航的一大隐患。根据当地海事部门安排,需要用爆破法进行切割打捞。 沉船“曙光”轮位于舟山海区大菜花岛北面小菜花岛一侧,以30*07'01"NA21*51'08"E为圆心、半径200m的水域范围内。小菜花岛上无人居住,沉船境良好。沉船“曙光”轮长138m、宽27m、高15m,轮船处于水面下0~2...

1沉船概况2爆破方案的确定8万t曙光号货轮于1978年在浙江舟山海区大菜花岛附近触礁沉没,成为影响当地海域通航的一大隐患。根据当地海事部门安排,需要用爆破法进行切割打捞。

沉船“曙光”轮位于舟山海区大菜花岛北面小菜花岛一侧,以30*07'01"NA21*51'08"E为圆心、半径200m的水域范围内。小菜花岛上无人居住,沉船境良好。沉船“曙光”轮长138m、宽27m、高15m,轮船处于水面下0~25m,底部和两侧部分船体侵彻至淤泥和礁岩中,水面上部分船体己切除。该船船舷(单层)和底板(双层,间隔1.2m)所用钢板均为普通结构钢,钢板厚度18mm. 1打捞方法航道清障中的沉船打捞,可采用大吨位水上吊车和浮筒法起吊,但由于该水域的水深和航道限制,加之受经济因素制约,这些方法不适合对该船的打捞,只能采用切割爆破法进行。

水下切割爆破法的装药,有线性聚能装药和矩形截面直列(线性)装药之分。线性聚能装药切割船体效果较好,但由于该船己严重变形,船体凸凹不平,聚能装药的炸高难以保证,会严重影响切割效果。此外,水下使用的聚能装药,不但价格昂贵,而且水介质对射流影响极大,必须做好防水处理,作业不方便。考虑到这些因素,决定采用矩形截面直列装药进行切割爆破。

根据施工环境和船体结构的现状,决定利用接触爆破法之切割、撕裂和挤压原理,由潜水员在船体上合理布置装药,使装药与目标接触,使沉船在爆炸71994-2015ChinaAcademicJournal作用下解体。

利用卷扬机的拉力,将船体切为4段。即沿船体长度方向横切3刀。每刀切割长度(周长)约为120m,每段在切割前先在其两侧各炸出一个缺口,以便穿入卷扬机的钢丝绳;考虑到龙骨的切除,可按照150m考虑,即总切割长度为450m.由于沉船内有大量的重油及煤炭,从安全和经济两方面考虑,先将船内的重油及煤炭取走,然后由潜水员将装药布设在沉船上,对沉船进行水下爆破。

每切完一段用高强度钢丝绳将爆后沉船残骸打捞至岸边,经过几个循环,*后将整条沉船打捞出来,恢复原海图水深要求,达到清障目的。

22爆破器材的选择水下爆破与陆上爆破相比,从爆破方法和爆破原理方面来说,两者是相似的。但从爆破条件来说两者差异较大,水下爆破有它本身的一些特点,这些特点主要是对爆破效果和施工作业带来不利影响。随着水深的加,水压也随之大,因此在水下爆破特别是深水中的爆破,水压对爆破器材性能的影响是一个不容忽视的问题。根据试验证明,水压对炸药的爆速和猛度会产生明显的影响,爆速和猛度会随着水压的加而下降。当水深为10m时(相当于大气压105Pa),爆速下降11%、猛度下降10%;当水深加到30m时(相当于大气压3X105Pa),爆速平均降低26%、猛度减少33%,爆破效果显著降低。

此外,水下爆破时,水介质及其海底界面对目标物破坏过程中起到较大阻力作用。因此,要求相同爆破效果,水下爆破需要的药量比空气中大得多。

因此,爆速低、猛度小的炸药,在接触爆破(尤其是对韧性材料)中一般不宜使用。综合比较炸药的密度、耐水性和耐压性,沉船钢板爆破切割宜采用压装TNT制式药块。本次爆破采用了该药块爆速高、猛度大、密度大、耐水性和耐压性好,切割效果有保证,且制式药块易于组合,便于根据不同切割厚度确定线装药密度,作业方便、使用安全、用于水下爆破优点突出,且该炸药相对比较便宜,故本次爆破选用TNT制式药块。

深水接触爆破可采用高抗水塑料导爆管非电雷管或电雷管。考虑到当地雷管的供应情况,决定采用电雷管起爆。

23矩形截面直列装药量的确定水下切割爆破药量的确定,可先求出空气中爆在水中的实际情况,按照水介质特性和海底界面情况予以修正。

23.1空气中爆炸时的药量计算理论计算公式:对于矩形截面直列装药,根据前苏联学者萨拉马辛TM的“瞬时爆轰”理论和“产物平行散射”原理,可导出如下公式长度的装药量,kg/m;为破坏程度系数,=1+x/h从*经济情况考虑,当1. 2.属于爆破切割穿孔范围;h为钢板的厚度,m;x为钢板上表面的漏斗半径(或边长的一半)本次爆破可考虑取‘2.M.为由材料及炸药性能决定的参于钢材,P=7800kg/m3;Ab为与炸药性能有关的系数,对于TNT炸药,AB=470m/s;Am(Am=Kg*A0m)为动力单位破坏功,即静力单位破坏功A0m与动载系数Kg之积;考虑到水的可压缩性小、加载速度较快,取本轮船按照普通结构钢考虑,Mo =6050kg/m3.是装药形状系数,对于长为L、宽为b高为H的平行六面体装药,当L>>b时,其形状系数值为:本工程取b= =1.5.从*经济的因素考虑(*小药量),按照钢板厚度2cm计算得空气中TNT爆破切割的线装药量为:Cy经验公式:直列装药空气中(装药目标均在空气中)TNT爆炸切割钢板的经验公式为:面积,cm2.实践表明,经验式药量比实际需要的药量偏大。

2cm厚度的钢23.2考虑水介质和界面影响时的药量计算本沉船爆破切割时,装药与目标(沉船)全在水中,水对爆破的影响是双重的。一方面,水对爆炸产破时的然镛据切割对象(船体、和装毙魏趾物的I飞散产A生障产物对目标的作用时间增大了爆炸产物对目标的作用;另一方面,水对目标破坏部分的位移产生障碍,增强了目标对爆炸作用的抵抗能力。因此,水对爆炸的影响就是上述两方面的综合。对于装药的沉深H不小于装药厚度h的5倍情况,即当H/5时,直列装药水中接触爆炸,其药量修正公式为:的密度;hc为水或淤泥介质影响范围,m;其余参数含义同前。该式在hc/h20时,两的hc/h的比值用极值hc/h=20代入。

63g/cm3,钢板密度为7.(5)式计算的药量比在空气中爆破增加了0.8倍。即按理论计算C,。

=3.7kg/m;按照经验式计算Cy =9kg/m.考虑到沉船在海水中浸泡多年,表层附着有较厚的海生物,且船体成曲面,药块难以与船体表面紧密接触,药量应偏大一些比较可靠,故取Cy 20g/cm3,P和P不变,按(5)式计算的药量比在空气中爆破增加了1.33倍,即按理论计算Cy=48kg/m;按照经验式计算Cy=11.65kg/m.考虑到船底不仅有淤泥,而且有礁岩以及海生物等因素影响,药量更应偏大一些。此外,从实践来看,由于底板为双层结构,宜采用一次性爆破较为方便,即把装药设置在两层钢板之间(见),一次性将其炸断,故取Cy =相背的一面)捆扎;炸船底的装药,由于需要的药块较多,则用两片竹片且分别放置在药块两侧将其夹住再捆扎。

5布药注意的问题接触爆破时,欲保证爆破效果,必须确保装药与钢板紧密接触。为此,首先在陆上用细铁丝将TNT药块捆绑在竹片上构成直列装药;潜水员安放时,尽量清除船体上的附着物,并确保装药*大的一面与目标紧密接触,并用铁丝固定在船体上,防止涨落潮时湍急的水流将装药冲走或移位;遇到龙骨等部位,尽量保证装药与目标多面接触;横截面为*n*、*r*、“T*形的拐角处往往是坚固的部位,对于此类部位,在保证装药以其*大的一面与构件的主要炸断面直接接触外,还应增加装药与构件的接触面,使它们两面接触或三面接触。装药与目标多面接触,增大了爆炸产物的作用面积、延长了产物的作用时间,从而增大了爆炸作用冲量,有利于对构件拐角部位的破坏。

6起爆网路的敷设本次爆破采用电起爆网路。水下爆破时必须保证网路有良好的防水效果,水中尽量减少接头,雷管的脚线伸出部位用黄油涂抹。为防止网路受海浪和水流冲击,以及在安放过程中意外挂碰受力造成断24TNT药块组合加工每个直列装药由若干块200g制式药块组合而成。直列装药截面按照高度(或称为厚度)小于宽度的原则,将TNT药块组合起来(见)。TNT药块用铁丝和胶带捆在竹片上,一端留出雷管孔。炸船舷的装药用一片竹片且放置在药块上部(与船舷3切割效果正式爆破前,首先进行了切割试验:取厚度20mm的钢板一块,采用单位长度装药量为6kg/m71994-2015的直列装药,固定在钢板上后,一起放在水深1m的海水中实施爆破,爆破后钢板被切断,但切缝很窄(见a)。正式爆破后,船肢米用8kg/m的直列装药,船底采用16kg/m的直列装药,爆破后潜水员下海量取尺寸得知,船肢切缝宽度达20 ~30cm,船底放置1条直列装药可将上下层钢板炸断,切缝达50 ~60cm,切缝比较整齐(打捞上岸后的切割效果见b),爆破效果良好,达到了预期的爆破切割目的,爆炸切割沉船取得圆满成功。

4结论采用TNT直列装药切割爆破打捞沉船,安全可靠、经济性好、作业简便,能够适应船体不平表面的切割,较之聚能装药切割,可节省成本约50%.水下切割爆破的药量较之空气中(陆上)爆破,其药量应增大1倍以上,同时尚应考虑船体的水生物引起的厚度增加、水底介质和水密度的影响而适当增加药量,并事先进行预切割试验,以确保切割效果。

装药与船体表面要保持紧密接触,要采取相应措施,以防止水流和海浪冲击,以及作业过程中的挂碰问题。

双层船底可利用水压爆破原理,设置1条直列装药一次性将两层钢板切割断,既可减少作业次数,亦可节省药量。

水下爆破直观性差、技术难度大、作业质量要求高,对爆破器材的选取、辅助器材的确定购置、装药定位设置等较之陆地上作业要求更高,必须事先准备充分才能达到预期目的。本次爆破所用炸药性能可靠、装药合理、雷管和导电线防水措施得当有效、药包定位和设置方法恰当、起爆线路安全可靠,这些措施都有力地保障了爆破的成功。

此次沉船爆破实践,是一次大胆而有益的尝试,作业中的点滴经验可为今后类似工程爆破提供借鉴和。

 
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