Проведение ремонтных работ в нижнем бьефе гидротехнических сооружений

 

Опыт эксплуатации водосбросных гидротехнических сооруже­ний свидетельствует о том, что наиболее часто подвергаются разрушению устройства нижнего бьефа. Правильно выявленные причины разрушения позволяют составить обоснованный проект ремонтных работ. Основными причинами разрушения устройств нижнего бьефа являются: повышенные гидродинамические на­грузки; неправильная эксплуатация (маневрирование затвора­ми); попадание на водобой бетонных массивов продуктов скаль­ных обрушений и других крупных габаритов, способных разру­шать бетонное крепление при длительном вращении в колодце; некачественное выполнение бетонных работ; несовершенство конструкции; преждевременный пуск сооружения в эксплуата­цию; непредвиденные явления и т. д.

При составлении проекта ремонтных работ обращают особое внимание на возможность пропуска расходов в период ремонта через другие водопропускные сооружения (ГЭС, водовыпуски, водоспуски, судоходные шлюзы и т. д.) или через специальные временные сооружения в виде водоводов, обводных каналов и т. д.

Способы и период проведения ремонтных работ определяют­ся конкретными условиями и имеющимися возможностями. Гид­ротехнические сооружения, работающие только в паводок, ре­монтируют во внерабочий период, когда нижний бьеф освобож­ден от воды. Элементы сооружений, которые всегда находятся под водой, ремонтируют следующими способами: подводного бе­тонирования с плавсредств; втрамбовывания бетона; укладки бетона в мешках; укладки бетона с помощью бадей; отсыпки сортированного камня или горной массы; укладки строительных конструкций, бетона или камня под прикрытием перемычек с водоотливом; инъекции; комбинированным и т. д.

Большее распространение в настоящее время нашло подвод­ное бетонирование. Его основой является обеспечение введения бетонной смеси, цементного раствора или теста под воду, когда они не претерпевают существенного изменения. Прочность бето­на, укладываемого под воду, назначают на 10...20% выше про­ектной прочности в сооружении. Зачастую при этом используют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки. Бетониро­вание проводят непрерывно под систематическим контролем. Бетон укладывают в опалубку, которую устанавливает и снима­ет бригада водолазов.

Рис. 11.16. Схемы подводного бетонирования:

а и б — способами ВПТ и ВР; / — бункер; 2 — труба; 3 —«вода; 4 — опалубка; 5 — бетон; 6 — шахта, огражденная арматурной сеткой; 7 — камень или щебень; 8 — про­странство, заполненное раствором

 

Подводное бетонирование выполняют, как правило, способа­ми вертикального перемещения трубы (ВПТ) или восходящего раствора (ВР).

Бетонирование способом вертикального перемещения трубы (рис. 11.16, а) ведут при глубинах 1...50 м и толщине уклады­ваемого слоя не менее 1 м. Бетонную смесь непрерывно подают по трубе, опущенной через толщу воды в бетонируемый блок. Минимальное погружение воды в бетонную смесь в течение все­го времени бетонирования должно быть 0,8 м при глубине до 10 м, 1,2 м при глубине 10...20 м и 1,5 м при глубине более 20 м. По мере подъема уровня бетонной смеси в блоке трубу также поднимают. Ее диаметр принимают 200...300 мм. В начале бето­нирования заполняют бункер при закрытом клапане (пробке). Затем срезают тросик, удерживающий пробку, или выдергива­ют клапан, для того чтобы труба равномерно заполнялась бето­ном (без воздушных пробок), постепенно вытесняя воду. Для того чтобы жесткая бетонная смесь хорошо продвигалась по трубке, к ней крепят вибратор, в этом случае минимальное за­глубление труб можно уменьшить на 30...35%.

Способ восходящего раствора относят к раздельному бетони­рованию в два этапа: укладка крупного заполнителя (камень, щебень) и подача цементного раствора по трубам диаметром

50...200 мм, установленным на расстоянии 2...2,5 м одна от другой в специальные шахты, огражденные арматурной решеткой (рис. 11.16,6). Вытекающий из трубы раствор вытесняет воду и поднимается вверх. В невысоких блоках (до 2 м) иногда при­меняют неподвижные трубы, которые остаются в сооружении. В высоких блоках трубы постепенно поднимают так, чтобы их заглубление в раствор было не менее 0,8 м. При глубине бето­нирования до 20 м в качестве заполнителя используют крупный камень, при больших глубинах (до 50 м) —щебень. Этот способ применяют при прочности подводных частей сооружений 10…15 МПа.

Способ втрамбовывания осуществляют редко, только при не- армированном бетонировании откосов на глубинах до 1,5 м. На расстоянии 25...30 см от откоса бетонируемого блока высыпают жесткий бетон, который втрамбовывают в ранее уложенный, но еще не схватившийся бетон. Таким образом, откос бетонируемо­го блока перемещается от берега к ранее установленной опа­лубке.

Способ укладки бетона в мешках применяют в аварийных ситуациях при устройстве временных подводных сооружений, заделке крупных промоин. Работу выполняют водолазы обычно вручную. Мешки, изготовленные из водопроницаемой прочной ткани, вместимостью 20...30 л заполняют примерно на ²/з бетон­ной смесью и транспортируют к месту укладки. Водолаз уклады­вает их с перевязкой швов. Для обеспечения плотной укладки мешков незначительное их число изготовляют небольшой вмес­тимостью (2...7 л). С целью взаимного сцепления смежных ря­дов уложенные мешки прошивают заостренными металлически­ми штырями диаметром 10...12 мм.

Способ укладки бетона с помощью бадей используют при сооружении опускных колодцев, колонн-оболочек, фундаментных плит гидротехнических сооружений, расположенных в плотных грунтах. Бетонную смесь подают в блок бетонирования в бадь­ях вместимостью 0,1...0,4 м³, опускаемых кранами под воду с плавсредств или берегов. Бадьи желательно заглублять в ранее уложенный бетон на глубину 5... 10 см. Недостаток этого спосо­ба — возможная слоистость бетонной кладки.

Ниже приведена последовательность ремонтных работ при подводном бетонировании в нижнем бьефе водопропускного со­оружения Шекснинского гидроузла на р. Шексна, впадающей в Рыбинское водохранилище. В первые годы эксплуатации воду сбрасывали по техническим причинам только через поверхност­ные водосбросы ГЭС, преимущественно правые, в блоках кото­рых не монтировали гидроагрегаты. Сброс воды перед паводком, когда уровни воды в нижнем бьефе были низкие, привел к по­вреждению водобоя и рисбермы. Ремонт осуществляли на глу­бине 10 м. Поверхность разрушенного бетона разделили на бло­ки площадью по 30 м² каждый. При этом швы совместили с дренажными отверстиями. На очищенную от мусора и наносов поверхность блока разместили металлические шаблоны, пред­ставляющие собой горизонтальную раму на раздвижных ногах.

Шаблоны опустили плавучим краном и выверили с помощью специальных реек. По периметру шаблона водолазы выложили стенки из мешков с жесткой бетонной смесью (В 15), а в местах дренажных отверстий установили металлические трубы. Образо­ванный таким образом блок заполнили промытым щебнем круп­ностью 40...70 мм и объемом пор 40...45%. Заполненный блок накрыли тремя рядом расположенными железобетонными пли­тами толщиной по 0,25 м, окантованными уголком. В плитах предусмотрели отверстия для размещения в них инъекционных труб диаметром 63 мм с заостренными концами, имеющими щелевидные прорези (2X4 см) с нижней стороны, которые с помощью гибких шлангов вывели выше поверхности воды. На нижней плоскости плит устроили выпуски арматуры, которые вдавили в щебень при укладке плит. Швы между плитами запол­нили промытым щебнем до верха плиты и после заливки блока цементным тестом закрыли полосами из листового металла, которые приварили подводной сваркой к уголкам, окантовываю­щим плиты. Блок заливали в один прием без подъема трубы с плавающего плота, оборудованного бетоносмесительными меха­низмами, через съемные воронки и гибкие резиновые шланги диаметром 50 мм. Его заполнение, как правило, фиксировали водолазы по выходу цементного теста в швах. Средняя проч­ность бетона вырезанных из опытного блока образцов составила 37 МПа.

Способ ремонта под прикрытием перемычек с водоотливом применительно к восстановлению плит водобоя, рисбермы и дру­гих элементов сооружений выполняют в следующем порядке: удаляют продукты разрушения из осушенного котлована, слабый бетон, а также потерявшие устойчивость или подмытые плиты, засыпают гравием или гравийно-песчаной смесью с уплотнением каверны, образовавшейся в результате промоин; укладывают новый бетон в блоки.

В случае восстановления гасителей энергии или наращивания бетонного покрытия в старом бетоне бурят шпуры, устанавлива­ют анкеры с заливкой их цементным раствором или склеиванием композициями на основе эпоксидных смол.

Перемычки, ограждающие котлован, размещают с учетом конкретных условий и наличия стройматериалов (рис. 11.17). В большинстве случаев применяют следующие перемычки: из камня, песка с экраном; суглинка и другого местного материала; ряжевые (ящики без дна, заполненные камнем); из ряда козел, расставленных через 1... 1,5 м, обшитых шпунтовыми досками, покрытых гидроизоляцией и пригруженных камнем. В качестве экрана может служить брезент или полиэтиленовая пленка, пригруженная мешками с песком. Водоотлив зачастую осуществ­ляют путем откачки воды из устроенных зумпфов (приямков

Рис. 11.17. Типы перемычек для ремонта подводных бетонных конструкций:

а — ряжевая с пригрузкой грунтовым материалом; б — каменная с экраном; в — коз­ловая с дощатой обшивкой и брезентом; г — из деревянного каркаса, укрепленного на разрезной водобойной стенке; д — пересекающая бетонную траншею; 1 — брезентовое уплотнение; 2 — песчаная отсыпка; 3 — песчано-глинистый грунт; 4 — камень; 5 — эк­ран из глинистого грунта; 6 — гравий; 7 — мешки с грунтом; 8 — просмоленный дере­вянный шпунт; 9 — козлы; 10 — прокладка из просмоленного войлока; И — соединение каркаса в «прясло»; 12 — стальные стяжки

 

насосными станциями либо иглофильтрами или комбинирован­ным способом.

Ремонт вертикальных элементов подводных сооружений при глубинах до 15 м выполняют с помощью плавучих затворов округлой или прямоугольной формы, которые погружают или поднимают на поверхность с помощью балластных камер, за­полненных соответственно водой или воздухом. Обшивку затво­ров изготавливают деревянной или металлической. Установив затвор в назначенное место, его прикрепляют к грани плотины анкерными болтами и уплотняют с помощью деревянных брусь­ев, конопаткой, грубым полотном и т. д. После откачки воды приступают к ремонту поврежденной поверхности.

В отдельных случаях оправдывает себя способ ремонта под­водных бетонных элементов гидротехнических сооружений с при­менением плавучего открытого кессона, представляющего собой металлический ящик без дна и крышки. Размер сторон кессона может достигать нескольких метров. Нижняя часть кессона дол­жна иметь уплотнения и полностью соответствовать поверхности ремонтируемого участка, например водослива, флютбета и т. п. Погрузив кессон с помощью плавучих средств и уплотнив его, откачивают воду и проводят локальный ремонт сооружения.

Заслуживает внимания опыт заполнения полостей, образовав­шихся в основании плит водобоя на Цимлянской ГЭС. В плитах водобоя пробурили скважины, в которые опустили изготовлен­ные путем склеивания гравийно-песчаного материала сваи. В водцой среде клей растворился, и указанный материал запол­нил полости, образовавшиеся под водобойной плитой.