Студопедия — Ремонт противофильтрационных элементов
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Ремонт противофильтрационных элементов






 

Основными причинами образования трещин в ядрах и экра­нах грунтовых плотин являются:

неравномерные осадки основания плотины на склонах и в русле, а также напряженно-деформированное состояние плоти­ны с появлением растягивающих напряжений в ее верхней час­ти; в этом случае трещины ориентируются чаще всего поперек плотины;

неравномерные деформации отдельных частей поперечного профиля плотины из-за разных осадок, обусловленных неодина­ковым уплотнением основания; трещины, возникшие по этой при­чине, иногда достигают глубины 7 м и более и располагаются, как правило, вдоль плотины.

Наиболее опасны поперечные трещины. Зачастую они появ­ляются в зоне примыкания насыпной плотины к берегу, сложен­ному полностью или на отдельных участках из скального или полускального грунта.

Зависание ядра на переходных зонах в результате различ­ного уплотнения элементов плотины имело место, например, на плотине Хайттжувет (Англия) высотой 93 м и др. Это сопровож­далось интенсивной фильтрацией (до 60 л/с), появившейся пос­ле заполнения водохранилища до глубины около 70 м.

В результате значительных и тем более неравномерных оса­док экрана в зоне его береговых примыканий также могут по­являться трещины. Причины их возникновения носят аналогич­ный характер.

Грунтовые ядра и экраны восстанавливают различными спо­собами: сооружают буронабивные сваи; устраивают сплошную стенку в грунте (в ядре); погружают шпунты; выполняют инъ­екцию грунта; укладывают полимерную пленку; делают шпонки; осуществляют замыв, проводят ремонт путем вскрышных ра­бот.

Буронабивные сваи сооружают в такой последовательности. По оси сооружения устраивают траншею, что позволяет умень­шить длину сваи, и прокладывают временные пути для раз­мещения на них бурового агрегата. В грунте бурят скважину на необходимую глубину (30...50 м), используя глинистый или бентонитовый (из расширяющихся в 10...15 раз глин) раствор для закрепления их стен. В нее погружают металлическую на­правляющую (обсадную) трубу. Затем бурят вторую скважи­ну, в которую также опускают направляющую трубу. Из первой скважины извлекают обсадную трубу (по мере надобности в нее опускают арматурный каркас) и ее бетонируют способом верти­кального перемещения трубы (ВПТ) с вытеснением глинистого раствора. Забетонировав первую скважину, бурят третью и опус­кают в нее направляющую трубу. Вынимают трубу из второй скважины и бетонируют ее, как и первую. Способом ВПТ бето­нируют все остальные сваи и получают сплошную стенку из примыкающих одна к другой свай. Иногда скважины бурят твердеющим материалом захватками по 3...4 одновременно. Диа­метр скважин принимают 0,4...1 м в зависимости от допустимых градиентов на завесе и имеющихся буровых агрегатов. Расстоя­ния между центрами смежных скважин принимают меньше двух: диаметров скважин.

Распространенным способом восстановления ядер или экра­нов за рубежом является устройство сплошной стенки в грунте путем создания прорези с заполнением ее вначале глинистым: раствором в целях сохранения от обрушения откосов, а затем: твердеющим материалом способом подводного бетонирования. Чтобы получить прорезь в грунте (траншею), разрабатывают отдельные секции (длиной 5...10 м) или непрерывную траншею.. Секции второй очереди начинают делать после твердения мате- риала-заполнителя и набора необходимой прочности (обычно через 10...20 сут). Чтобы обеспечить хороший контакт между сек­циями, элементы второй очереди врезают в секции первой оче­реди на 0,3...0,5 м. Прорезь разрабатывают глубиной до 50 м: бурофрезерным агрегатом СВД-500Р в комплекте с буровымг станком, проходческим грейфером с гидравлическим приводом: челюстей или с напорной штангой. Ударно-канатный станок типа УКС-ЗОМ с эрлифтом позволяет разрабатывать прорези глуби­ной до 100 м.

Иногда для создания стенки в грунте используют грунтовую» смесь с малым коэффициентом фильтрации. В этом случае ее- толщина достигает 4 м.

Неглубокие противофильтрационные завесы (до 20 м) выпол­няют иногда тонкими, до 0,2 м, из твердеющего материала. Раз­работку траншей в мягких грунтах ведут водовоздушной струей через монитор, опущенный в скважину и имеющий три концен­трические трубы с соплами на конце. Через два сопла в грунт: нагнетают водбвоздушную смесь под давлением 40...50 МПа.. Разработанный грунт выносится на поверхность через соседнюю скважину, а траншея заполняется бентонито-цементным раство­ром через тречтье сопло. Траншеи выполняют также путем по­следовательного погружения и извлечения металлических свай, имеющих замковое соединение. По мере извлечения свай обра­зующееся пространство заполняют глиноцементным или глини­стым раствором через специальные трубы, проходящие внутри сваи. Глиноцементный раствор имеет примерно следующий состав по весу (Ц: Г: В) 550:244:735 кг/м3. Глинистые суспен­зии создают из глин с числом пластичности не менее 0,2 и содержанием частиц крупнее 0,05 мм не более 10%, а мельче 0,005 мм не менее 30%.

Иногда для ремонта ядра в слабых или предварительно раз­рыхленных грунтах применяют обычные шпунты или гидро­шпунты с замковыми соединениями.

В сильноводопроницаемых грунтах используют суспензии по­вышенной вязкости с добавлением жидкого стекла или извести. Повысить плотность суспензии можно добавками утяжелителя (барит, магнезит, гематит и др.).

При выполнении ремонтных работ противофильтрационных элементов инъекцию применяют в следующих случаях: при не­обходимости устройства нового или усиления имеющегося противофильтрационного элемента (ядро, зуб, понур, завеса и т. д.), при аварии после землетрясения, непредвиденных осадок эле­ментов сооружения, катастрофического паводка и т. д.; при не­завершенном строительстве противофильтрационного элемента; при физической, химической суффозии или других фильтрацион­ных деформациях на контакте противофильтрационного элемен­та с примыкающими элементами сооружения.

Инъекцию поврежденных противофильтрационных элементов проводят путем принудительного внедрения в трещины и поры грунта тампонажных растворов, которые образуют плотный за­полнитель, препятствующий движению подземных вод. Растворы вводят с помощью специальных насосных установок под давле­нием через пробуренные скважины в один или несколько рядов.

В качестве тампонажных растворов применяют (по данным Гидропроекта): при цементации

цементные, с водоцементным отношением В/Ц = 20...0,4 цементно-песчаные, с отношением Ц/П = 0,5...4 цементно-глинопесчаные, (Г + П)/Ц = 0,5...15 цементно-глинистые, Г/Ц=0,5...10 при глинизации

глиносиликатные, с содержанием глины 400...850 кг/м3 и до­бавлением силиката натрия (жидкое стекло) 0,1...10% мас­сы сухой глины бентонитосиликатные, содержащие 100...300 кг/м3 бентонита и 0,5...1,5 кг/м3 силикатного натрия при силикатизации

песчаных грунтов — вначале жидкое стекло, а затем раствор хлористого кальция для ускорения процесса цементации грунта

мелкозернистых, пылеватых песков, плывунов—жидкое стек­ло с отвердителем (ортофосфорная или серная кислота с добавками реагентов) при вязкости, близкой к вязкости воды.

Кроме того, при цементации широко используют естествен­ные добавки: золу-унос, каменную муку, лесс (со средним диа­метром dm<0,l..,0,15 мм), бентонит и др. В состав цементных растворов вводят бентонит (0,5...5% массы цемента), жидкое

стекло (силикат натрия), хлористый кальций, поташ, сульфат- но-дрожжевую бражку и другие поверхностно-активные вещест­ва, они уменьшают структурообразование в цементном растворе и повышают подвижность растворов в пустотах. При необходи­мости применяют расширяющиеся цементные растворы с алю­миниевым порошком в количестве 0,02...0,05% по отношению к массе цемента. Способ нагнетания растворов и контроль цемен­тации подробно изложены в литературе [54]. Диаметр скважин при инъекции принимают в пределах 30...200 мм. Расстояние между скважинами цементации первой очереди назначают

5…16 м, а последней — 2...3 м и более.

Глинизацию и битумизацию осуществляют через инъекторы диаметром 25...35 мм. Радиус силикатизации крупных и средних песков изменяется от 1 до 0,3...0,4 м. Его можно увеличить с по­мощью газовой силикатизации, представляющей собой последо­вательное нагнетание жидкого стекла и отвердителя.

В агрессивных средах применяют смолизацию грунтов, то есть закрепление их раствором карбамидных фенолформальдегидных и других синтетических смол с отвердителями. Однако этот способ из-за высокой стоимости используют редко, только при соответствующем обосновании.

Грунтовые ядра и экраны можно восстанавливать с помощью полимерных пленочных материалов, которые имеют различные характеристики по прочности, долговечности, морозостойкости, водонепроницаемости, технологичности соединения, стоимости и перспективности. Чаще используют полиэтилен, поливинилхло­рид и полипропилен, хотя последний имеет низкую морозостой­кость. Для уменьшения старения пленки при ее изготовлении применяются различные стабилизаторы. Срок службы стабили­зированных пленок толщиной 0,2 мм при защите их от климати­ческих факторов в центральных районах составляет 35...40 лет, в южных — не менее 25...30 лет.

т) и /1 — соответственно коэффициент неоднородности и пористость грунта подстилающего слоя; dl7 — диаметр фракций (мм), меньше которой в грун-

где И — напор, м; 70 — плотность воды, г/см3; dm — средний диаметр пор грунта подстилающего слоя, мм;

При выполнении ремонтных работ верхней части экрана с применением полимерных пленочных материалов снижают уро­вень воды в водохранилище, снимают верхний слой насыпи на верховом откосе, укладывают экран из полимерных материалов, который пригружают высококачественной насыпью. Толщину (мм) полиэтиленовой пленки определяют по формуле

те содержится 17% частиц по массе; Е — расчетный модуль упругости поли­этилена, МПа; а — расчетный предел прочности полиэтилена на растяжение, МПа.

Модуль упругости пленки должен быть не ниже 70 МПа, а предел прочности на растяжение — не менее 10 МПа. Крупность частиц грунта подстилающего слоя обычно не более 6 мм. Тол­щина подстилающего слоя не менее 0,3—0,4 м, а защитного — свыше 0,4...0,5 м.

Для увеличения долговечности пленки и коэффициента тре­ния грунта по пленке последнюю сверху и снизу защищают то­лем. Ленты пленки соединяют склеиванием, свариванием или путем устройства внахлест складок, которые плотно прижимают грунтом. Пленку укладывают прямыми лентами веерообразно, ступенями или зигзагообразно в зависимости от ожидаемых деформаций, высоты пленочного покрытия и ориентации ее в пространстве.

Способы ремонта грунтовых ядер и экранов посредством вы­полнения шпонок, вскрышных работ и замыва приведены выше (см. 11.1).

Опасным местом с точки зрения появления суффозии у гли­нистого ядра является примыкание его к бетонному сооружению, например водосливу. Такое повреждение наблюдалось в 1968 г. на одной из каменно-земляных плотин в Австралии (высота 43 м), которая эксплуатировалась всего 1 год. В примыкании ядра к бетонному водосливу на низовом откосе вблизи гребня появилась промоина диаметром 1,4 и глубиной 1,3 м. Водохра­нилище немедленно сработали на 7,6 м со скоростью 0,3 м/сут. С помощью шурфов и пробуренных скважин было установлено, что причиной суффозии было отсутствие дополнительного филь­тра из моренного грунта на одном из участков высотой 2,4 м. Низовой фильтр из гравия не мог служить надежным фильтром для защиты глин. Ремонтные работы выполнили в течение четы­рех недель. В месте примыкания ядра к стенке до скального основания забили диафрагму из коробчатого стального шпунта. Поскольку было неясно состояние низового фильтра из морен­ного грунта ниже дна шурфа, то зацементировали этот фильтр, а после обратной засыпки шурфа — и грунт вокруг шпунтовой стенки. Скважины, примыкающие к замкам шпунтин, заполнили цементным, а остальные — специальным химическим раствором (рис. 11.5). Верховой деформационный шов бетонной стенки, ко­торый ранее был без шпонки, также зацементировали.

При восстановлении мерзлотных противофильтрационных элементов грунтовых плотин в суровых климатических условиях применяют сезоннодействующие термосваи (устройства) с есте­ственной внутренней циркуляцией охлаждающего рабочего веще­ства. Они бывают жидкостные (керосин) и парожидкостные (аммиак, фреон, пропан и др.). В первом случае циркуляция

Рис. 11.5. Ремонт участка примыкания ядра к бетонной сопрягающей стенке:

1 — сопрягающая стенка; 2 — шпунтовая стенка; 3 — обратная засыпка из глины; 4 — обратная засыпка дополнительного фильтра; 5 — обратный фильтр; 6 — каменная наброска; 7 — ядро из моренного суглинка; 8 — фильтр из гравия; 9 и 10 — скважины для нагнетания цементного и химического растворов

 

происходит под действием разности плотностей нагретых (в грун­те) и холодных слоев (в воздухе) охладителя. Во втором пере­нос тепла от грунта к поверхности осуществляется за счет фа­зового превращения. На рисунке 11.6, а приведена схема выпол­нения термосвай с помощью парожидкостной циркуляционной системы, которая работает следующим образом. В осенне-зимний период пары рабочего вещества, находящиеся в конденса­торе, конденсируются и каплями или струйками стекают вниз в испаритель. В нижней части термосваи рабочее вещество на­гревается, отбирая от грунта тепло, и, испаряясь, поднимается в конденсаторную часть. Далее цикл повторяется. Летом, когда температура воздуха близка или выше температуры грунта, пар не конденсируется и термосвая прекращает работу. Если в те­чение летнего периода имеется опасность недопустимого оттаи­вания мерзлотной противофильтрационной завесы, что опреде­ляется теплотехническими расчетами, то дополнительно приме­няют искусственное замораживание грунта. Расстояние между сваями назначают в зависимости от конкретных условий, при­близительно 1,5...2,5 м. В настоящее время наибольшее распро­странение получили воздушные замораживающие системы (рис. 11.6, б, в), основанные на циркуляции низкотемпературного атмосферного воздуха в замораживающей колонке, состоящей из двух труб — наружной и внутренней. Наружная труба внизу заглушена, а внутренняя установлена так, что между ее нижним торцом и заглушкой наружной трубы образуется зазор высотой около 20 см. На один вентилятор группируют по 35...45 колонок.

Рис. 11.6. Схемы замораживающих систем:

а -• парожидкостная циркуляционная; 6 и в —• воздушная принудительного действия о нагнетанием и отсосом воздуха; / — конденсатор; 2 — труба: 3 — пар; 4 — граница талой и мерзлой зон грунта; 5 - - мерзлый грунт; 6 — жидкость; 7 — отверстие для вы­хода воздуха; 8 и 9 — внешняя и внутренняя трубы: Ю - заглушка; 11 — коллектор

 

Диаметр наружных труб принимают равным 100...219 мм, внут­ренних — 31...189 мм. Замораживающие системы применялись на плотинах, построенных на реках Ирелях, Долгая, Мяунджа, Певек, Сытыкан и др.

 







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 1535. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Алгоритм выполнения манипуляции Приемы наружного акушерского исследования. Приемы Леопольда – Левицкого. Цель...

ИГРЫ НА ТАКТИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Методические рекомендации по проведению игр на тактильное взаимодействие...

Реформы П.А.Столыпина Сегодня уже никто не сомневается в том, что экономическая политика П...

Устройство рабочих органов мясорубки Независимо от марки мясорубки и её технических характеристик, все они имеют принципиально одинаковые устройства...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия