Введение к работе
Актуальность проблемы. Массивные высоконапорные бетонные плотины на скальном основании достаточно часто возводят с применением метода столбчатой разрезки и последующим омоноличиванием их цементацией тем-пературно-усадочных (строительных) швов При проектировании и производстве работ по омоноличиванию первых отечественных плотин использовался, в основном, зарубежный опыт, отраженный в немногочисленных разрозненных публикациях За последние десятилетия отечественная гидротехника обогатилась опытом работ по омоноличиванию плотин Братского, Усть-Илимского, Красноярского и других гидроузлов
Однако этот опыт до сих пор не получил серьезного научного обоснования и обобщения в виде единых норм, регламентирующих проектирование и производство работ по цементации швов Причиной этого является отсутствие научно обоснованных
расчетных и оперативных методов определения допустимого давления нагнетания в шов цементного раствора,
методов определения гидравлических характеристик цементируемых швов,
технологий, обеспечивающих необходимое качество заполнения шва плотным цементным камнем, в том числе в промороженном бетоне,
неразрушающих методов определения размеров и допустимости пустот за металлической облицовкой водопропускных сооружений, а также технологии совершенного заполнения их цементным камнем,
методов контроля качества работ по цементации швов и практических критериев для его оценки
Ведущееся в настоящее время строительство высоконапорньгх плотин Бо-гучанского и Бурейского гидроузлов, а также начинающаяся «Вторая волна» гидроэнергетического строительства, декларированная на конференции «Гидроэнергетика Новые разработки и технологии» (Санкт-Петербург, октябрь 2006 г ), делает актуальным проведение исследований, результатом которых должна явиться разработка таких научно обоснованных методов
Цель и задачи работы.
Цель работы заключалась в создании комплекса научно обоснованных методов, технологий и конструкций, обеспечивающих необходимое качество омоноличивания высоконапорных бетонных плотин цементацией температур-но-усадочных швов.
Задачами работы являлись
- разработка научно обоснованных рекомендаций по обеспечению полного
раскрытия шва на основе исследования процесса формирования и раскрытия
швов между бетонными столбами плотины,
создание научно обоснованной методики практической оценки гидравлических характеристик цементируемых швов на основе исследования гидравлических режимов цементации швов,
разработка научно обоснованных методов расчетного и оперативного определения допустимого давления цементации на основе анализа статической работы разрезанного швами бетонного массива,
разработка научно обоснованной технологии цементации температурно-усадочных швов, обеспечивающей совершенное заполнение шва цементным камнем на основе исследования особенностей протекания процесса цементации шва расслаивающейся цементо-водной суспензией,
разработка научно обоснованных прогрессивных конструкций цементационных систем и оптимальных технологий цементации швов, в том числе в промороженном бетоне, на основе исследования реологических свойств цементного раствора, закономерностей его движения, процесса заполнения шва и образования цементного камня,
разработка научно обоснованных методов определения размеров и допустимости заоблицовочных пустот, технологии и устройств для заполнения их цементным камнем,
проведение анализа различных методов контроля качества цементации швов и разработка практических критериев для его оценки
Научная новизна и практическая ценность работы.
Разработаны новые научно обоснованные способы
оперативного определения допустимого давления цементации швов,
отогрева промороженного бетона вблизи цементируемого шва,
цементации зоблицовочных пустот
Разработана научно обоснованная единая методика гидравлического опробования карты для выбора оптимальной технологии цементации шва Получены новые научно обоснованные выражения для определения
- деформативности бетонной кладки с зацементированными швами,
максимального давления цементации и дополнительного раскрытия шва Предложены новые критерии
для определения допустимости заоблицовочных пустот,
для оценки качества цементации швов Разработаны, созданы, апробированы новые конструкции
- крупномасштабных стендовых установок для иследования процесса це
ментации швов и заоблицовочных пустот,
- устройств для цементации швов и заоблицовочных пустот
Предложены и научно обоснованы новые понятия для оценки гидравличе
ской проходимости реального шва и негерметичности карт цементации, полу
чены выражения для их определения
Достоверность результатов исследований определяется
современными методами выполнения экспериментальных исследований, результатами анализа полученных данных и оценкой их точности,
использованием в лабораторных, крупномасштабных стендовых и натурных исследованиях высокоточных приборов и аппаратуры, прошедших метрологическую аттестацию, а также записью показаний измерительных приборов при лабораторных исследованиях в непрерывном режиме с помощью осциллографов,
применением в исследованиях специально разработанных крупномасштабных стендовых установок, моделирующих процесс цементации на фрагментах реальных температурно-усадочных швов бетонных плотин,
проведением комплекса исследований цементации швов в натурных условиях при омоноличивании нескольких высоконапорных бетонных плотин отечественных гидроузлов,
проверкой полученных результатов исследований в практике проектирования и производства работ по цементации температурно-усадочных швов ряда высоконапорных отечественных бетонных плотин, которая показала, что эти плотины воспринимают действующие нагрузки как монолитные сору-жения
Вклад автора
Личный вклад автора заключается в постановке и решении проблемы разработки комплекса научно обоснованных методов, технологий и конструкций, обеспечивающих необходимое качество омоноличивания высоконапорных бетонных плотин цементацией температурно-усадочных швов Все исследования для решения этой проблемы выполнены под руководством и при непосредственном участии автора
В организации и проведении исследований принимали участие К.А. Абад-жян, В А Ашихмен, А.Ф. Глазычева, В М Ермошин, В М Королёв, А Д Михайлов, Л Н Рыжанкова, что отражено в совместных публикациях Всем им автор выражает искреннюю благодарность
Апробация и практическая ценность полученных результатов
Основное содержание выполненных исследований изложено в 36 работах, в т ч. в двух монографиях (одна - в соавторстве)
Отдельные положения диссертационной работы были доложены на собрании отделения гидротехнических сооружений Академии проблем водохозяйственных наук, на 4 всесоюзных и 4 международных (Вадодара, 1997, Ичан, 1999, Пекин, 2000, Монреаль, 2003) научных конференциях
Разработанные научно обоснованные методы, технологии и конструкции использованы
- при разработке под руководством автора и при его непосредственном
участии ведомственных нормативных документов
- «Инструкция на производство работ по монтажу закладной арматуры для цементации строительных швов бетонных плотин И01-83 ГСС», «Инструкция по бурению и гидравлическому опробованию контрольных скважин для оценки качества цементации температурно-усадочных швов бетонных плотин № ЦЭ-3», «Инструкция по оперативному определению допустимого давления цементации температурно-усадочных швов бетонных плотин № ЦЭ-4»;
- при разработке технических условий на производство и контроль качества работ по цементации швов и заоблицовочных пустот бетонных плотин гидроузлов- Чиркейского (167-ЦЭ-ТУ1), Андижанского (370ц-ТУ-5, 370ц-4-И2), Зейского (278ц-4-ТУ-4, 278ц-4-ТУ-10, 278ц-4-11), Токтогульского (388ц-4-ТУ-Д1), Ингурского (325Ц-4-Ш1, 325ц-4-ТУ-6, 325ц-4-ТУ-22, 325ц-4-ТУ-23, 325ц-4-ТУ-25, 325Ц-4-И2), Бурейского (288-ЭТО-4-20003,288-ОЦ-4-10083, 288-НЦ-4-10296)
По разработанным методам, технологиям и конструкциям получено 19 авторских свидетельств и патентов на изобретения При использовании некоторых из них получена экономия 383,3 тыс руб (в ценах 1980 г)
На основе результатов исследований подготовлена 1-я редакция проекта Технического регламента на производство цементационных работ при омоно-личивании бетонных плотин
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы (193 наимен, в тч. на рус языке - 142, на иностр языках - 30, авт свидет - 21) и 1 приложения Общий объём 200 стр , в т.ч 74 рисунка и 32 таблицы
