Введение к работе
Актуальность. При строительстве высоконапорных бетонных плотин обычно применяется метод столбчатой разрезки, когда сооружение возводится отдельными бетонными массивами (столбами), а затем омоноличивается цементацией временных межстолбчатых швов. Для производства цементации в тело плотины при бетонировании закладывают специальные системы труб с выпусками, через которые после остывания бетонной кладки раскрывшиеся швы заполняют цементным раствором.
Строительство в СССР высоконапорных бетонных плотин в различных климатических зонах позволило накопить практический опыт по конструированию и монтажу закладной цементационной арматуры, организации и технологии цементации швов, по контролю и оценке качества цементации. Выполненные ведущими проектными и научно-исследовательскими институтами Гидроспецпроект, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука теоретические, лабораторные и натурные исследования, связанные с решением некоторых специальных задач гидравлики и статики сооружений, возникающих при омоноличивании плотин, позволили усовершенствовать технологию цементации швов, улучшить свойства цементационных растворов, уточнить основные технологические параметры цементации.
Однако, до сих пор недостаточно обобщен опыт этих исследований, проектирования и производства работ по цементации швов и, как следствие, отсутствуют общероссийские нормативные документы, которые позволили бы развить и уточнить основные положения Строительных норм и правил.
Цель и задачи работы заключались в проведении исследований гидравлических характеристик цементируемых швов, особенностей отогрева бетона вблизи цементируемых швов, протекания процесса цементации швов, их заполнения цементным камнем, и на основе выполненных исследований разработке и испытании новых конструкций закладных систем для отогрева и цементации швов, а также прогрессивной технояогаи-цементашт швов и мето-
"ж
4 дики выполнения контрольных работ, обеспечивающих качественное омоно-личивание плотин.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые обоснованы и экспериментально подтверждены основные принципы по проектированию закладных цементационных систем, позволяющих при минимальном количестве цементационных выпусков обеспечить передачу давления нагнетания на участок шва независимо от его конструкции, размеров, условий производства работ; определены зависимости раскрытия реального вертикального шва от градиента действующего давления и пропускаемого расхода, герметичности карты цементации от давления нагнетания и расхода воды с учетом ее размеров; определены закономерности влияния цементационных системам на средний градиент давления в шве; установлена и подтверждена зависимость начального состава нагнетаемого раствора от удельной пропускной способности шва; экспериментально подтверждена возможность цементации швов с предварительным отогревом бетона теплоносителем, пропускаемым через закладную систему; в результате теоретических исследований получены эмпирические зависимости, позволяющие оценить качества работ по цементации швов.
Получены авторское свидетельство и патент на изобретение по теме исследований. За разработку новой техники для омоноличивания плотин в условиях отрицательных температур бетона автор награжден серебряной медалью ВДНХ.
Практическую ценность имеют:
- конструкции нагнетательных систем для однократной и многократной цементации швов с линейными и клапанными выпусками, обеспечивающие подачу в шов густого цементного раствора, передачу давления нагнетания на значительную площадь шва и промывку системы для проведения вторичной цементации;
-конструкция устройства для омоноличивания бетонных блочных сооружений с вертикальными и горизонтальными швами;
методика назначения оптимального начального состава нагнетаемого раствора в зависимости от удельной пропускной способности шва;
методика цементации швов при отрицательных температурах бетона с использованием закладной системы отогрева и теплоносителя с регулируемой температурой;
методика оценки качества работ по цементации швов посредством анализа всех данных, полученных в процессе нагнетания воды и цементного раствора, и их обработки по эмпирическим зависимостям, полученным в результате теоретических исследований.
Реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили разработать типовые карты цементации, применявшиеся в рабочей документации Богучанской ГЭС. Конструкции цементационных систем для омоноличивания бетонных плотин, возводимых с применением сборной железобетонной опалубки, использованы при омоноличивании Ингурской арочной плотины с экономическим эффектом 300 тыс. рублей (в ценах 1984 года). Конструкции закладных систем для отогрева и цементации швов, устройства для нагрева и подачи теплоносителя в зону бетона с отрицательными температурами применялись при омоноличивании плотин Зейской и Саяно-Шушенской ГЭС. Методика назначения оптимального начального состава нагнетаемого раствора в зависимости от удельной пропускной способности шва? прошла проверку при цементации швов Андижанской, Зейской и Ингурской плотин. Методика оценки качества цементации использовалась при строительстве Ингурской арочной плотины.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях в Гидроспецпроекте (1980,1985,1986г.г.), РГАЗУ (2002, 2004г.г.) и на кафедре гидравлики и гидротехнических сооружений РУДН (2005г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
На защиту выносятся результаты теоретических и опытно-производственных исследований, выполненных при непосредственном участии автора
на строительстве плотин Андижанского водохранилища, Усть-Илимской, Зейской, Саяно-Шушенской и Ингури ГЭС.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 139 страницах, содержит 31 рисунок и включает введение, 5 глав, заключение, список литературы из 67 работ, в том числе б на иностранных языках, 4 приложения.
