土建類專業(yè)爆破工程教學(xué)內(nèi)容體系探討

汪海波　宗琦　徐穎

[摘 要]爆破法施工因其經(jīng)濟(jì)、高效、快速等特點(diǎn)，是巖體中各類工程建設(shè)的主要方法，廣泛應(yīng)用于隧道、礦山、路塹邊坡、基坑等工程。根據(jù)爆破工程在土建類礦山建設(shè)、巖土工程、城市地下空間工程以及道路與橋梁工程四個(gè)方向上應(yīng)用的異同點(diǎn)，并結(jié)合爆破工程教學(xué)存在的問題，對各專業(yè)方向爆破工程課程教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行改革，取得良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]土建專業(yè) 爆破工程 課程 教學(xué)

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0167-02

一、教學(xué)目標(biāo)

爆破法施工因其經(jīng)濟(jì)、高效、快速等特點(diǎn)，成為巖體等各類工程建設(shè)的主要方法，廣泛應(yīng)用于隧道、礦山、路塹邊坡、基坑等工程，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極促進(jìn)作用。[1]爆破工程是安徽理工大學(xué)土建類礦山建設(shè)、巖土工程、城市地下空間工程以及道路與橋梁工程四個(gè)方向的專業(yè)必選課；旨在通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解爆破工程的發(fā)展歷史，掌握基本的理論與方法，具備獨(dú)立進(jìn)行一般爆破工程設(shè)計(jì)與施工的能力。

教學(xué)大綱規(guī)定該課程為32個(gè)學(xué)時(shí)（其中，教學(xué)30個(gè)學(xué)時(shí)，考試2個(gè)學(xué)時(shí)），通過課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠熟練掌握常用的起爆方法、爆破破巖機(jī)理、露天爆破技術(shù)、地下工程爆破技術(shù)、拆除爆破原理與方法以及爆破安全技術(shù)措施；能夠進(jìn)行一般巖土爆破、井巷掘進(jìn)爆破和隧道施工爆破設(shè)計(jì)，以及煙囪、水塔等拆除爆破設(shè)計(jì)。

二、存在的問題

（一）內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少

目前，主要的《爆破工程》教材主要內(nèi)容為[2] [3] [4] [5] [6]：緒論、炸藥理論、爆破器材與起爆技術(shù)、巖土中爆炸的基本理論、地下工程爆破、露天工程爆破、拆除爆破技術(shù)、鉆孔方法和鉆孔機(jī)具、爆破安全。顯然，在教學(xué)大綱規(guī)定的32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，無法講授全部內(nèi)容，造成后面章節(jié)（多為鉆孔方法和鉆孔機(jī)具、爆破安全）沒有時(shí)間講授。而爆破安全是爆破施工中尤為重要的環(huán)節(jié)，特別是現(xiàn)在城市復(fù)雜環(huán)境下的爆破是難點(diǎn)。

（二）教學(xué)內(nèi)容

土建類專業(yè)主要是利用炸藥爆炸破巖，解決實(shí)際工程問題。教材中存在一些理論性較強(qiáng)、脫離工程實(shí)踐的內(nèi)容，教師講授時(shí)不可能都做到生動形象，使學(xué)生們?nèi)狈εd趣。例如：在各版本教材中，炸藥理論均占有一定的篇幅。實(shí)際工程中，較多使用的是水膠炸藥和乳化炸藥系列，選擇余地小。因此，此類純理論的內(nèi)容可少講或不講，如炸藥熱化學(xué)參數(shù)的具體計(jì)算、炸藥的爆轟等。而工程實(shí)際密切的內(nèi)容可以多講，如露天巖土爆破、隧道施工爆破等。

（三）教學(xué)方法

教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，廣泛使用的多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合已不能完全滿足教學(xué)要求。至于實(shí)驗(yàn)課，爆破工程因其材料的特殊性，實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)人人參與；而只能做一些簡單、危險(xiǎn)性小的實(shí)驗(yàn)，如霍金遜效應(yīng)、爆破漏斗實(shí)驗(yàn)，其他的難以實(shí)現(xiàn)。

（四）爆破安全教育重視不足

爆破安全包括爆破工程的安全實(shí)施和爆破作用有害效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響兩部分。由于學(xué)時(shí)、重視不足等原因，在教學(xué)時(shí)此方面內(nèi)容較少涉及。加強(qiáng)爆破安全教育的重要性如下：

1.爆破工程事故層出不窮，每次都造成較大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，為爆破行業(yè)帶來了負(fù)面效應(yīng)，也增加了人們對爆破的恐懼心理，不利于爆破施工企業(yè)與爆區(qū)周圍居民的協(xié)調(diào)。爆破工程事故主要有：爆破器材使用不當(dāng)引起的事故、爆破施工過程管理不善造成的事故和爆破有害效應(yīng)引起的事故。

2.爆破有害效應(yīng)的控制或消除需要掌握其致災(zāi)原理、控制機(jī)理和方法。如爆破震動，作為最常見的爆破有害效應(yīng)，在城市內(nèi)各種爆破時(shí)要求尤為嚴(yán)格，因?yàn)樯杂胁簧?，過強(qiáng)的爆破震動會造成周圍建（構(gòu)）筑物開裂、倒塌，地下管線爆裂等嚴(yán)重災(zāi)害。爆破震動的控制要求掌握爆破地震波的傳播規(guī)律，爆破震動的監(jiān)測與分析等知識。在以地鐵為代表的城市地下工程中[7][8]，爆破有害效應(yīng)的控制有著前所未有的重要。

三、教學(xué)內(nèi)容體系改革

（一）礦山建設(shè)方向

礦山建設(shè)方向?qū)W生畢業(yè)后的主要就業(yè)崗位為各類礦山開采、井巷工程掘進(jìn)施工、邊坡工程施工等，因此，其教學(xué)內(nèi)容主要為以下幾個(gè)方面：

1.爆破工程的基礎(chǔ)理論，包括炸藥基本理論、工業(yè)炸藥、起爆器材與起爆方法、爆破破巖機(jī)理等。重點(diǎn)是起爆方法（電雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等）中的各種起爆網(wǎng)絡(luò)和光面爆破、預(yù)裂爆破。

2.露天爆破，包括露天淺孔爆破、露天深孔爆破和硐室爆破等。主要講授露天臺階爆破和硐室爆破，并結(jié)合煤礦露天開采爆破實(shí)例，如神華集團(tuán)黑岱溝露天礦。

3.地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破和地下采礦爆破。以井筒和巷道掘進(jìn)爆破、地下采礦爆破為主。

4.拆除爆破，包括煙囪、水塔等高聳構(gòu)筑物的拆除爆破，高大建筑物如各種樓房的拆除爆破，以及基礎(chǔ)、橋梁、冷卻塔等建（構(gòu)）筑物的拆除爆破。

5.爆破安全與管理，包括爆破安全管理，拒爆的處理，爆破工程事故案例（包含爆破器材、早爆和拒爆事故、爆破施工和爆破有害效應(yīng)等不同原因的事故案例），爆破有害效應(yīng)的形成機(jī)理與控制，爆破對環(huán)境的影響與控制等，如爆破震動監(jiān)測與分析，爆破損傷測等。

（二）巖土工程與城市地下空間工程方向

這兩個(gè)專業(yè)方向的畢業(yè)生主要從事（地鐵）隧道工程、巖土工程方面的工作，除了爆破工程的基礎(chǔ)理論，主要教學(xué)內(nèi)容還包括：

1.露天爆破，包括露天淺孔爆破、露天深孔爆破、定向斷裂控制爆破以及基于光面爆破的護(hù)壁爆破技術(shù)等。以露天臺階爆破為主，案例如鬧市區(qū)深大基坑開挖爆破，溝渠爆破開挖等。

2.地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破和地下采礦爆破。以隧道掘進(jìn)爆破為主，結(jié)合隧道掘進(jìn)施工、樁井爆破施工等工程案例。

3.拆除爆破，包括煙囪、水塔等高聳構(gòu)筑物的拆除爆破，高大建筑物如各種樓房的拆除爆破，以及基礎(chǔ)、橋梁、冷卻塔等建（構(gòu)）筑物的拆除爆破。

4.特殊控制爆破，主要包括特殊環(huán)境爆破施工（含瓦斯區(qū)域，臨近特殊物體如油庫和天然氣庫、輸油輸氣管道旁邊的控制爆破，危巖體處理爆破等），爆炸擠淤，凍土爆破，爆炸處理軟基，爆炸成型和爆炸焊接，爆破成井，水壓爆破，靜態(tài)破碎等。

5.爆破安全與管理，主要包括爆破安全管理、安全評價(jià)，拒爆的處理，城鎮(zhèn)及復(fù)雜環(huán)境巖土爆破中的安全技術(shù)，爆破工程事故案例，爆破有害效應(yīng)控制等。

（三）道路與橋梁工程方向

該專業(yè)方向?qū)W生畢業(yè)后主要從事交通工程如公路、鐵路、隧道[7]等方面的工作，其中，路塹開挖、橋梁樁基、隧道等都涉及爆破工程。除了爆破工程的基礎(chǔ)理論，主要教學(xué)內(nèi)容還包括：

1.露天爆破，主要有路塹開挖爆破，如臺階爆破、光面爆破，預(yù)裂爆破，硐室爆破，采石爆破，危（舊）橋梁拆除爆破等。

2.地下工程爆破，包括井巷掘進(jìn)爆破、隧道掘進(jìn)爆破。以隧道掘進(jìn)爆破、橋梁樁井開挖爆破為主。

3.特殊控制爆破，主要包括特殊環(huán)境爆破施工（含瓦斯區(qū)域，臨近特殊物體如油庫和天然氣庫、輸油輸氣管道旁邊的控制爆破，危巖體處理爆破等），爆炸擠淤，凍土爆破，爆炸處理軟基，爆破成井，水壓爆破，靜態(tài)破碎等。

4.爆破安全與管理，各類交通工程建設(shè)過程中，可能有部分爆破工程周圍存在人口密集的居住區(qū)或重要的建（構(gòu)）筑物，故在此類工程進(jìn)行時(shí)，同樣要加強(qiáng)爆破安全管理，進(jìn)行爆破有害效應(yīng)如爆破震動、飛石、沖擊波等的監(jiān)測與控制。[8]因此，進(jìn)行爆破安全與管理方面的教育是十分必要的。

在針對專業(yè)方向改革教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，教學(xué)過程中要充分利用多媒體教學(xué)信息量大的特點(diǎn)，結(jié)合科研和實(shí)際工程進(jìn)行講授，通過錄像和照片對實(shí)際工程爆破進(jìn)行剖析，以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而改變教學(xué)過程由教師單方灌輸為學(xué)生主動探索學(xué)習(xí)，這更有利于學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識，并進(jìn)行爆破方案和參數(shù)的設(shè)計(jì)。

四、結(jié)語

通過爆破工程課程教學(xué)內(nèi)容體改改革，提高了學(xué)生對本專業(yè)方向爆破技術(shù)應(yīng)用的理解和掌握，安徽理工大學(xué)爆破工程于2009年被批準(zhǔn)為省級精品課程。在精品課程建設(shè)項(xiàng)目的資助下，我們不斷對爆破工程課程教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化和完善，為學(xué)生畢業(yè)后的爆破工程設(shè)計(jì)、施工和管理打下良好的基礎(chǔ)，取得了良好的教學(xué)效果。

[ 注 釋 ]

[1] 馮叔瑜，鄭哲敏.讓工程爆破技術(shù)更好地服務(wù)社會、造福人類——我國工程爆破60年回顧與展望[J].中國工程科學(xué)，2014（11）：5-13.

[2] 高爾新.爆破工程[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[3] 王玉杰.爆破工程[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007.

[4] 郭學(xué)斌，張繼春.爆破工程[M].北京：人民交通出版社，2007.

[5] 劉殿書，李勝林.爆破工程[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[6] 徐穎，孟益平，吳德義.爆破工程[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2014.

[7] 張俊兵.地鐵隧道臨近次高壓燃?xì)夤芫€爆破振動監(jiān)測分析[J].工程爆破，2014（5）：28-31.

[8] 梁禹，張慶彬，劉洪震，等.爆破振動對鄰近盾構(gòu)管片影響的測試與分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014（3）：697-704.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]