CN107883824A - 水下爆破冲击波防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下爆破冲击波防护装置，可有效保护目标不受水下爆破冲击波的危害。本发明所提供的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于，包括：竹排隔层，由含水率大于40％的竹杆绑扎成层叠的竹排状，在同一排中，相邻竹杆的竖直向竹节处相互错位，相邻排的竹杆相互交错排列；多个连接件，上端固定在竹排隔层的底部；以及多个配重，分别安装在多个连接件的下端上，总重力大于竹排隔层在水中所受浮力，其中，竹杆中各节竹筒均未开裂。

Description

水下爆破冲击波防护装置

技术领域

本发明属于水下爆破冲击波灾害防护技术领域，具体涉及一种水下爆破冲击波防护装置。

背景技术

近年来，围堰拆除、水下基础开挖等水下爆破工程数量不断增加。同时，在实际工程中，特别是扩机工程中，为了控制预算、减小开挖量，预留岩坎往往距离新建进水口闸门较近。为了减小水中爆破冲击波的影响，目前常用的方法是采用微差爆破技术，减少一次起爆药量，但一次起爆药量不可能无限制减少。因此，近距离水下爆破冲击波的防护日益受到重视。

在水下冲击波的防护中，目前采用较为广泛的是气泡帷幕技术。气泡帷幕技术的基本思想是通过向水下通入高压气体形成不断上升、浓密的气泡帷幕，利用介质间的波阻抗突变，阻碍冲击波的传播。但是气泡帷幕存在以下缺点：(1)气泡帷幕对冲击波中的低频和高频部分能量的衰减效果并不理想；(2)为了保证气泡帷幕的密度和消能效果，施工过程中需要多台大功率空气压缩机同时工作，能耗较高。

因此，亟需一种快捷、高效、造价低、稳定性好的水下爆破冲击波防护装置。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种水下爆破冲击波防护装置，利用装置中气体与周围水体介质间波阻抗的突变，衰减冲击波的峰值及冲量，从而可以保护附近水域内结构物及其它被保护目标不受水下爆破冲击波的危害。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种水下爆破冲击波防护装置，其特征在于，包括：竹排隔层，由含水率大于40％的竹杆绑扎成层叠的竹排状，在同一排中，相邻竹杆的竖直向竹节处相互错位，相邻排的竹杆相互交错排列；多个连接件，上端固定在竹排隔层的底部；以及多个配重，分别安装在多个连接件的下端上，总重力大于竹排隔层在水中所受浮力，其中，竹杆中各节竹筒均未开裂。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：在同一排中，相邻两个竹杆的中轴线间距为1.5～2倍的竹杆平均直径，在相邻排中，两排竹杆的中轴线所在平面之间的间距为0.6～2倍的竹杆平均直径，这样设置效果更好。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：竹排隔层的厚度为30cm～100cm，宽度为5m～8m。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：竹排隔层的排间还穿插填充有横向布置的多根小直径竹杆，并且小直径竹杆与各排竹杆相紧密绑扎，这样设置效果更好。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：小直径竹杆在长度方向上水平贯穿整个竹排，并且小直径竹杆在竖直向的间距为2m～4m，这样设置效果更好。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：小直径竹杆在宽度方向上倾斜贯穿整个竹排，并且小直径竹杆在竖直向的间距为2m～4m，这样设置效果最好。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：竹排隔层设置在被保护建构物前1m～6m的位置处。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：竹杆为近期砍伐的毛竹，竹龄在4年以上，竹壁厚度大于8mm。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：竹杆是通过绑绳被绑扎成竹排状。

本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置，还可以具有这样的特征：连接件为绳索。

发明的作用与效果

由于本发明所提供的水下爆破冲击波防护装置具有以上结构和排列方式，因此具有如下优点：

1、竹材在爆破工程防护中已得到广泛使用，但大多是利用竹片的韧性和柔性来防护飞石，而使用各竹筒密封完好的新竹的实例尚未发现。本发明装置利用竹排的各个竹筒中天然密封的气囊在竖直方向形成稳定的气体隔层，利用气体介质与周围水体介质间波阻抗的突变，并且将竹排按照上文描述的方式进行排列，从而能够将水下爆破冲击波压力峰值衰减90％以上，同时对冲击波冲量和总能量也有很好的削弱效果；

2、本装置中所用竹杆为近期砍伐的竹子，竹壁厚度大于8mm，含水率大于40％，从而很好的限制了竹筒的开裂，保证毛竹竹筒的密封性能不被破坏；

3、由于毛竹在顺纹向的抗拉强度能达到170MPa，且竹排在水中所受浮力为竖直向上，与毛竹纹理一致，当底部配重后，竹排不会被浮力拉坏，同时也能保证竹排在水中的竖直姿态；

4、本装置中所用毛竹竹龄在4年以上，细胞壁加厚，细胞更加密实，渗透性降低；

5、毛竹竹节多且坚硬，竹筒各节间通过竹节隔离，各节间均为独立的密封结构，因此在制作和安装过程中，单个节间密封性能的破坏不会影响到其它节间的密封性能；

6、毛竹高大而坚韧，且毛竹分布广、价格低，砍伐后只需简单加工即可使用，因此，本装置具有施工简单、节能环保的特点。

附图说明

图1是本发明实施例涉及的水下爆破冲击波防护装置的结构示意图；

图2是本发明实施例涉及的水下爆破冲击波防护装置省略小直径毛竹后的结构示意图；

图3是本发明实施例涉及的水下爆破冲击波防护装置的应用场景示意图；

图4是本发明实施例涉及的竹排隔层中竹杆的排列方式示意图；

图5是本发明涉及的竹排隔层中竹杆的排列方式示意图二；

图6是本发明涉及的竹排隔层中竹杆的排列方式示意图三。

上述图1至图6中，各标号所表示的结构为：

10-水下爆破冲击波防护装置：11-竹排隔层、11a-竹杆/毛竹、11a’-小直径竹杆/毛竹、12-连接件、13-配重、A-新建进水口闸门、B-围堰。

具体实施方式

以下参照附图对本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置作详细阐述。

<实施例>

如图1和2所示，水下爆破冲击波防护装置10包含：竹排隔层11、多个连接件12、以及多个配重13。

如图3所示，竹排隔层11设置在新建进水口闸门A前1m～6m的位置处。竹排隔层11包含多个竹杆11a，这些竹杆11a通过绑绳被绑扎成层叠的竹排状，整个竹排隔层11的厚度为30cm～100cm。

本实施例中，所采用的竹杆11a为近期砍伐的毛竹11a，含水率大于40％，竹龄在4年以上，竹壁厚度大于8mm，确保在砍伐、运输、加工过程中均避光保存，且保持竹筒外表湿润，避免竹杆11a中各节竹筒发生开裂，确保各竹筒内气体密封完好。

在同一排中，相邻竹杆11a的竖直向竹节处相互错位，相邻排的竹杆11a相互交错排列。

本实施例中，如图4所示，同排毛竹11a的中轴线间距(中心间距)为1.5倍的毛竹平均直径(即、所采用的毛竹的平均外径)，且在竖直向竹节错位绑扎；前后排毛竹11a的中轴线所在平面之间的间距为1.0倍的毛竹平均直径，且前后排毛竹11a错位紧密绑扎；如图1和4所示，排间填充横向倾斜布置的小直径毛竹11a’，即、小直径毛竹11a’在宽度方向上倾斜贯穿整个竹排，小直径毛竹11a’在竖直向的间距为2m～4m，小直径毛竹11a’与各排毛竹11a相紧密绑扎。这样设置可以使得整个竹排隔层11对冲击波的阻挡和削弱效果达到最佳。

进一步，采用横向布置的毛竹11a分别固定最外侧两排竹排(纵向毛竹11a形成)，保证同排间各毛竹11a位置相对固定，当横向布置的毛竹11a长度小于竹排宽度时，采用两根或多根毛竹搭接，搭接长度不小于2m，横向布置的毛竹11a竖直向间距为1m～3m，且保证距离竹排底部和顶部0.2m～0.5m处各有一根横向毛竹11a。在竹排两侧设置侧面毛竹11a，固定最外层两排的前后位置相对固定，侧面布置的毛竹11a竖直向间距为1m～2m，最外侧两层竹排内部的其它层竹排通过绑绳和最外层两排固定连接。

本实施例中，采用多根横向毛竹11a来固定最外侧两层竹排，相邻横向毛竹11a的纵向间距为1.5m，同时在竹排两侧设置多根侧面毛竹11a，间距为1m。

利用毛竹11a竹筒内的气体在竖直方向形成气体隔层，利用气体介质与周围水体介质间波阻抗的突变，能够衰减水下爆破冲击波峰值90％以上，从而保护邻近水域内水工结构物及其它被保护目标不受水下爆破冲击波的危害，另一方面毛竹11a竹节多且坚硬，加工和布置过程中，并且防护过程中，单节密封性能受到破坏并不影响其它竹节间的密封性能。

所有连接件12的上端都固定在竹排隔层11的底部，本实施例中连接件12为绳索。

多个配重13分别被安装在多个连接件12的下端上，这些配重13总重力大于竹排隔层11在水中所受浮力。

基于以上结构，水下爆破冲击波防护装置10的具体实施方法如下：

如图3所示，以将本水下爆破冲击波防护装置10应用在高度为12m、计划充水深度为10m、距离新建进水口闸门A为14m的一个待爆破拆除的围堰B中为例进行说明，其具体实施过程如下：

1、根据实际情况，确定需要进行爆破拆除的围堰B高度、计划充水深度、需保护建构物长度及与围堰B距离等。本实施例中围堰B高度12m，计划充水深度10m，新建进水口闸门A距离围堰B的最近距离仅为14m，因此，防护装置10高度为10m，厚度取为50cm。

2、根据被保护建构物与围堰B距离确定防护装置布置位置，通常在被保护建构物前1m～6m设置本防护装置10，本实施例中强防护装置10布置于新建进水口闸门A前2m处，此处水域宽度为13m，因此采用两个防护装置10，宽度均为6.5m，二者用绳索连接。

4、在新建进水口闸门A前共布置了两个本防护装置10，二者间隔为2m。

5、在围堰B内充水前将本防护装置10底部放置于闸门进水口A前2m处，上部斜靠在新建进水口闸门A上，充水过程中本防护装置10会自动慢慢竖立。

上述实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的水下爆破冲击波防护装置并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。

在上述实施例中，竹排隔层中竹杆的排列方式为：同排毛竹中轴线间距为1.5倍的毛竹平均直径，且前后排毛竹的中轴线所在平面之间的间距为1.0倍的毛竹平均直径。本发明中，还可以有很多种不同的排列方式，例如：如图5所示，同排毛竹11a中轴线间距为2.0倍的毛竹平均直径，且前后排毛竹11a的中轴线所在平面之间的间距为倍的毛竹平均直径，排间不填充横向倾斜布置的小直径毛竹，这样阻挡冲击波的效果虽然比填充的弱，但是也能起到一定的防护效果，可用于冲击力不是特别大的情况；或者，如图6所示，同排毛竹11a中轴线间距为2.0倍的毛竹平均直径，且前后排毛竹11a的中轴线所在平面之间的间距也为2.0倍的毛竹平均直径，排间填充横向水平布置的小直径毛竹11a’，小直径毛竹11a’在长度方向上水平贯穿整个竹排，小直径毛竹11a’在竖直向的间距为2m～4m，小直径毛竹11a’与各排毛竹11a相紧密绑扎，这样可以获得很好的防冲击效果。

Claims (10)

1.一种水下爆破冲击波防护装置，其特征在于，包括：

竹排隔层，由含水率大于40％的竹杆绑扎成层叠的竹排状，在同一排中，相邻所述竹杆的竖直向竹节处相互错位，相邻排的所述竹杆相互交错排列；

多个连接件，上端固定在所述竹排隔层的底部；以及

多个配重，分别安装在多个所述连接件的下端上，总重力大于所述竹排隔层在水中所受浮力，

其中，所述竹杆中各节竹筒均未开裂。

2.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，在同一排中，相邻两个所述竹杆的中轴线间距为1.5～2倍的所述竹杆的平均直径，

在相邻排中，两排所述竹杆的中轴线所在平面之间的间距为0.6～2倍的所述平均直径。

3.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述竹排隔层的厚度为30cm～100cm，宽度为5m～8m。

4.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述竹排隔层的排间还穿插填充有横向布置的多根小直径竹杆，并且所述小直径竹杆与各排竹杆相紧密绑扎。

5.根据权利要求4所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述小直径竹杆在宽度方向上倾斜贯穿整个竹排，并且所述小直径竹杆在竖直向的间距为2m～4m。

6.根据权利要求4所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述小直径竹杆在长度方向上水平贯穿整个竹排，并且所述小直径竹杆在竖直向的间距为2m～4m。

7.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述竹排隔层设置在所述被保护建构物前1m～6m的位置处。

8.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述竹杆为近期砍伐的毛竹，竹龄在4年以上，竹壁厚度大于8mm。

9.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述竹杆是通过绑绳被绑扎成竹排状。

10.根据权利要求1所述的水下爆破冲击波防护装置，其特征在于：

其中，所述连接件为绳索。