ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ УПЛОТНЕНИЙ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
Опыт строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений как в СССР, так и за рубежом показывает, что уплотнения деформационных швов могут быть выполнены в виде разных конструкций. Выбор этих конструкций следует производить на основании ряда условий, основными из которых являются:
а) уплотняющие устройства деформационных швов должны быть просты в выполнении, надежны и долговечны в эксплуатации для рассматриваемых природных условий расположения сооружений;
б) эти устройства должны быть наиболее экономичными;
в) эксплуатация уплотняющих устройств должна быть связана с минимальными ежегодными издержками;
г) конструкции уплотняющих устройств по возможности должны допускать выполнение ремонтных и восстановительных работ.
Выбор конструкции уплотняющих устройств должен производиться на основании стоимостных сопоставлений вариантов. Для этих сопоставлений рекомендуется пользоваться единичными стоимостями некоторых конструкций уплотнения. Эти стоимости получены на основании обработки фактических сметных данных по ряду осуществленных стоек в СССР.
Не следует усложнять конструкции уплотнений, так как в большинстве случаев в трудоемких конструкциях реже обеспечивается высокое качество работ.
Большая разнотипность конструкций уплотнений усложняет производство работ и вызывает неритмичность в укладке бетона.
Следует стремиться к минимальному количеству типоразмеров уплотняющих устройств в швах одного сооружения и унификации принятых конструкций уплотнений, имеющих одинаковое назначение, для всех сооружений ГЭС. Не следует допускать разные типоразмеры и конструкции уплотнений в разных сооружениях одного гидроузла. Отступления от этого правила могут быть допущены только при расположении отдельных сооружений гидроузла на грунтах с разными, резко отличающимися характеристиками.
Конструкция уплотнительных устройств тесно связана с шириной деформационного шва. На ширину шва влияет, в основном, неравномерная осадка грунта под основанием сооружения. Поэтому необходимая ширина шва на сжимаемых породах должна определяться только по расчету - температурным и деформационным характеристикам грунтов основания; для этого возможно использование данных, полученных натурными наблюдениями при долголетней эксплуатации сооружения с аналогичными грунтами основания для проектируемой конструкции ГЭС.
Опыт эксплуатации большого числа отечественных гидротехнических сооружений, расположенных в различных геологических условиях, показал, что ширина деформационных швов, определяемая по СНиП, является преувеличенной.
Излишняя ширина деформационных швов удорожает конструкцию уплотняющих устройств и сооружений в целом, осложняет условия производства работ и т. п. Кроме того, сложные конструкции уплотнений (асфальтовые шпонки) не всегда обеспечивают герметизацию шва.
Систематизация и обобщение материалов многолетних натурных исследований, проведенные нами для ряда гидроузлов, в частности, выполненный анализ определения осадок оснований секций сооружений и величин деформаций швов в различные периоды строительства и эксплуатации, позволяют прийти к выводу, что для улучшения условий работы, уменьшения затрат труда и стоимости возведения бетонных гидротехнических сооружений можно рекомендовать перейти на узкие деформационные швы в сооружениях высотой до 70 м, расположенных на сжимаемых основаниях. При этом ширину шва у гребня сооружения можно принимать максимум 5 см без дифференциации. Но в дальнейшем для конкретных проектов можно еще больше ее уменьшать, с учетом высоты и геологического строения основания сооружения, доводя в пределах фундаментной плиты до 1,0-1,5 см. Наклон секций сооружения в сторону верхнего и нижнего бьефов (вдоль потока) следует принимать не более 0,2 мм на 1 м высоты сооружения; вдоль сооружения (схождение и расхождение шва поперек потока) расчетный наклон секций может быть принят не более 1,0 мм на 1 м высоты сооружения.
Деформационный шов гидротехнического сооружения должен иметь ширину, которая может обеспечить секциям сооружениялезависимые перемещения, и уплотнения, создающие шву водонепррницаемость. Шов должен иметь доступ для наблюдения за его состоянием и для ремонта уплотнения.
Заполнение полостей температурного и осадочного швов пластичным материалом в виде нескольких слоев асфальтовых матов, пасты, мастики в пределах подводной части сооружения не может считаться гарантией, обеспечивающей свободную деформацию или надежное уплотнение шва. Для обеспечения свободной деформации секций сооружения полость шва должна быть пустой.
Для обеспечения водонепроницаемости плоских, штрабовидных и других швов в них устраиваются уплотнения, представляющие систему, состоящую из вертикальных и горизонтальных асфальтовых шпонок, резиновых, полимерных и металлических диафрагм и контурных (дополнительных) уплотнений.
Уплотнения деформационных швов выполняются из следующих конструктивных элементов. В температурных швах - из диафрагм металлических, профилированных резиновых и полимерных лент, а также из асфальтовых шпонок в сочетании с диафрагмами из перечисленных выше материалов, если применение последних технико-экономически обосновано.
В осадочных швах - из листов профилированной резины или полимерных материалов; из вертикальных и горизонтальных асфальтовых шпонок с ограждениями из железобетонных плит или в сочетании с металлическими, резиновыми и полимерными диафрагмами (для ограждения шпонок в узких швах); из вертикальных и горизонтальных асфальтовых шпонок в сочетании с резиновыми или полимерными прокладками и прижимными устройствами в виде металлических листов или железобетонных брусьев, плит (для ограждения шпонок в широкой части шва).
Контурные уплотнения, устраиваемые в местах пересечения деформационного шва с лицевыми гранями, гребнем сооружения и подошвой сооружения на сжимаемом основании, выполняется из железобетонных и деревянных брусьев и из диафрагм из металлических, резиновых и полимерных материалов.
Во временных температурно-усадочных швах, в зависимости от конструкции шва, уплотнение может быть выполнено по-разному.
В узких температурно-усадочных швах уплотняющие устройства выполняются в виде металлических диафрагм, устанавливаемых с верховой и низовой сторон. Уплотнениями ограждаются отдельные карты площадью до 250 м. Полость шва между этими ограждениями цементируется. Цементация швов производится по мере необходимости, в соответствии с проектом.
Уплотнение широких температурно-усадочных швов с замыкающих траншей осуществляется путем заполнения полости шва бетоном или чистым гравием с нагнетанием на него цементного раствора (плотина Баундари). Такие заполнения целесообразно осуществлять после завершения основных усадочных деформаций в ранее уложенном бетоне.
Подобного рода заполнение узкого температурно-усадочного шва не всегда дает положительные результаты, если с каждой стороны заполнения не устанавливаются металлические диафрагмы. Поэтому для уплотнения указанного шва на каждой его грани предусматриваются устройства, аналогичные тем, которые рекомендуются в широких температурно-усадочных швах. В подобных случаях уплотнению широкого температурно-усадочного шва способствует его клинообразная форма.
Температурно-усадочные швы смешанной конструкции уплотняются в узкой части шва (у напорной и низовой граней) так же как узкие температурно-усадочные швы, но без цементации полости; в расширенной части уплотнение шва осуществляется по аналогии с широким температурно-усадочным швом.
За последнее время в зарубежной практике строительства арочных плотин (в США) начали получать распространение новые разновидности температурно-усадочных швов смешанной конструкции. В таких швах с верховой и низовой сторон, на ограниченной длине, устраиваются узкие швы. Уплотнение этих участков шва выполняется так же, как и узких швов. В средней части профиля арочной плотины-устраивается расширенная часть шва, которая заполняется чистым щебнем. Заполненная щебнем полость расширенной части шва цементируется. Цементация щебеночного заполнения шва ведется снизу вверх при помощи системы трубопроводов, закладываемых в процессе возведения сооружений.
А.Б. Гаджиев, Деформационные швы гидротехнических сооружений, Л., Энергия, 1975
