АСФАЛЬТОВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

Асфальтовые уплотнения - так называемые шпонки - устраиваются в температурных и осадочных швах гидротехнических сооружений, расположенных на любых грунтах, при любой их высоте. Встречающиеся в практике асфальтовые шпонки весьма различны по конструкциям и размерам поперечного сечения.

Асфальтовые шпонки, в зависимости от их расположения в деформационных швах, могут быть разделены на две основные группы: вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные шпонки в отечественном гидростроительстве применяются квадратные (от 15x15 до 60x60 см) и прямоугольные (от 60x80 до 80x170 см); за рубежом - квадратные (от 15x15 до 20x20 см), круглые (диаметром от 10 до 20 см), треугольные (со стороной 25 см) и шестигранные (со стороной 40 см - плотина Рокемоль и др.). Встречаются шпонки трапецеидальные (плотина Хохенварте, ФРГ).
Шпонки малого сечения устраиваются в температурных швах. Шпонки среднего сечения (от 40x40 до 60x60 см) устраиваются в узких осадочных швах (до 5 см). В широких осадочных швах (6 см и более) и в некоторых других случаях применяются асфальтовые шпонки большого сечения (до 80x170 см). В последнем случае ограждающие диафрагмы располагаются в полости шпонки (Кременчугская, Иркутская и другие гидроэлектростанции) или выносятся за ее пределы (Братская ГЭС).

Горизонтальные уплотнения деформационных швов по подошве сооружения, называемые "донными" уплотнениями, в зависимости от геологических условий основания (сжимаемое или несжимаемое) могут быть выполнены по разному.

В сооружениях, расположенных на сжимаемых основаниях, большое значение имеют горизонтальные асфальтовые шпонки по подошве сооружения. Такого вида уплотнения устраиваются для предотвращения выноса мелких частиц грунта основания сооружения. Для защиты данных уплотнений от пульсационного воздействия потока устраиваются диафрагмы из резиновой профилированной ленты, расположенные в 0,5-1 м от подошвы сооружения (Боткинский, Волгоградский гидроузлы - СССР и плотина Империэл - США). Особое внимание должно быть уделено надежному сопряжению донных горизонтальных уплотнений с вертикальными.

Горизонтальные асфальтовые шпонки представляют собой штрабы корытообразной или трапецеидальной формы, перекрывающие швы у основания сооружения, и выполняются в бетонной подготовке с установкой просмоленных досок в 0,5 м от оси шва в обе стороны. Размеры поперечного сечения горизонтальной шпонки принимаются в пределах до 60x22 см. Такие шпонки применяются для сооружений высотой до 45 м.

В области перехода узкой части осадочного шва в широкую часть (в пределах фундаментной плиты сооружения) также устраиваются горизонтальные шпонки. Эти шпонки представляют собой штрабу, заполненную асфальтовой мастикой. Сверху штраба закрывается четырехкантным брусом на анкерных болтах, бетонными плитами, металлическими листами и т. п.

Для предотвращения вытекания асфальтовой мастики из вертикальных и горизонтальных шпонок должны быть предусмотрены их ограждения. Эти ограждения на протяжении последних 40-50 лет претерпели значительные конструктивные изменения.

В температурных швах сооружений Днепровской ГЭС имени В. И. Ленина ограждение асфальтовых шпонок малого сечения выполнялось в виде конопатки шва просмоленым войлоком в местах примыкания жолозобетонного корыта. Такое ограждение оказалось недостаточно надежным, так как не исключалась утечка мастики из полости шпонки. Позже на ряде гидроэлектростанций (Нижно-Свирская, Каховская, Новосибирская и др.) ограждения асфальтовых шпонок в температурных швах выполнялись в виде конопатки просмоленым войлоком с верховой стороны или оклейками из асфальтовых матов металлического листа, заделанного одним краем, с низовой стороны. Во всех случаях не исключалась утечка асфальтового материала через просмоленный канат или в обход металлического листа, неплотно прилегающего к низовой половине железобетонного корыта.

Поэтому не рекомендуется применять просмоленные канаты и асфальтовые маты в качестве ограждения асфальтовых шпонок.

Но достигают цели также ограждения шпонок, выполненные в виде конопатки просмоленной паклей мест примыкания приставных железобетонных корыт.

Для обеспечения свободной осадки бетонного массива сооружения на сжимаемом основании, в зависимости от величины ожидаемых осадок, над гребнем шпунта устраивается уплотнение высотой 40-50 см, выполненное в деревянной опалубке. Оно представляет собой шахту размером 50x35 см, заполненную асфальтовой мастикой. Полость шахты с обеих сторон перекрывается металлическими листами, предварительно оклеенными асфальтовыми матами.

Неудовлетворительной является также конструкция асфальтовой шпонки, у которой металлическая диафрагма имеет заделку только одного края. Такие шпонки устроены в температурных швах сооружений Новосибирской, Усть-Каменогорской, Бухтар-минской и других ГЭС.

Наиболее надежными конструкциями ограждений асфальтовых шпонок в деформационных швах являются верховые и низовые ограждения из металлических диафрагм с компенсаторами, устанавливаемые за пределами полости шпона, у которых оба края заделаны в бетон блоков первой и второй очереди бетонирования. Расстояние от асфальтовой шпонки до ограждающих диафрагм с каждой стороны принимается обычно равным и, в зависимости от высоты сооружения, должно составлять 30-150 см.

Ограждения асфальтовых шпонок большого сечения чаще всего выполняются в виде железобетонных шандоров или бетонных плит, расположенных внутри полости шпонки.

На Кременчугской ГЭС по предложению автора было применено (в качестве опытного) комбинированное вертикальное уплотнение температурного шва. В нижней части шва уплотнение выполнялось асфальтовой шпонкой сечением 30х3О см, огражденной двумя металлическими диафрагмами. Асфальтовая шпонка сопрягается с уплотнением шва при помощи профилированной резиновой ленты. Асфальтовая шпонка, оборудованная эластичной водонепроницаемой камерой, предложена Б. А. Коганом. В качестве заполнителя рекомендуется применить гидрофобный материал (преимущественно из смеси песка с мазутом), позволяющий без дополнительного устройства создать давление в камере, превышающее гидростатическое давление окружающей воды, благодаря чему избыточное давление заполнителя прижимается эластичной камерой и специально предусмотренным уплотняющим элементом к бетону, создавая водонепроницаемый контур шва. Дополнительные уплотняющие элементы могут быть выполнены, например, из пористой эластичной резины.

А.Б. Гаджиев, Деформационные швы гидротехнических сооружений, Л., Энергия, 1975