Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ПЛОТИН В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА

В странах с жарким климатом при отсутствии отрицательных температур или при их низких значениях требование обеспечения морозостойкости бетона соответственно снимается или снижается. Это позволяет довольно успешно применять в ряде случаев более тонкостенные конструкции, долговечность которых зависит в основном от качества производства работ.

При строительстве таких конструкций облегчается и борьба с экзотермией бетона и образованием трещин.

Примером довольно длительной работы тонкостенной плотины может служить кубинская многоарочная плотина Чарко Моно, построенная в 1936-1939 гг. Она имеет высоту 28,65 м и состоит из 18 арок пролетом (между осями контрфорсов) I = 12 м. Толщина ее элементов изменяется от 0,65 м (в верхней части) до 1,3 м. Осмотр плотины, проведенный автором в 1974 г., показал, что бетон плотины снаружи находился в удовлетворительном состоянии, а в полости водосливной части прослушивался звук от падающей и фильтрующей воды. Поэтому можно предположить, что в арках имелись трещины. Плотина выдержала крупные паводки, в том числе во время известного урагана Флора.

На реке Тафна в Алжире построено три многоарочные плотины Бени-Бадель: главная, с водосливной частью, имеющей лабиринтные водосливы, и северная. У двух последних высотой примерно 15 м, с расстояниями между осями контрфорсов 5 м толщина основных элементов составляет всего 0,12...0,30 м. После более чем 30-летней эксплуатации эти элементы имели довольно значительное, хотя и неопасное выщелачивание бетона по строительным швам арок в нижней части (прекратившееся в дальнейшем) и ряд трещин в арках и контрфорсах, которые заделали эпоксидными составами.

Такие тонкостенные конструкции плотин в большинстве случаев применять в дальнейшем нецелесообразно (особенно при не очень малых напорах) даже в условиях жаркого безморозного климата. Если все же их необходимо возводить, то следует осуществлять дополнительные мероприятия - надежную гидроизоляцию напорной грани, стяжку анкерами сборных элементов и т. д. Это подтверждается и опытом эксплуатации ряда других тонкостенных плотин, в том числе построенных в условиях достаточно теплого климата. Например, потребовались существенные ремонтные работы, а затем и реконструкция тонкостенной контрфорсной плотины Гордж Пкант на реке Куяхога (США) высотой 17,7 м, построенной! в 1912 г. Имеется отрицательный опыт эксплуатации и сверхтонких арочных плотин, например Толла (о. Корсика) высотой 88 м, толщиной 1,5...4,2 м (Р = b/h = 0,048). В ней появились многочисленные трещины температурного происхождения, опасные при такой толщине, поэтому плотину в период реконструкции существенно усилили [3,42].

Умеренно тонкостенные облегченные плотины пригодны и успешно применяются в условиях жаркого климата. В качестве примеров можно назвать арочные плотины Кабора Басса в Мозамбике и Турквель в Кении (см. табл. 3.3). Первая при значительной высоте имеет относительно небольшую толщину понизу; равную 23 м (рис. 3.5, в), вторая - понизу 12,5 м, а поверху 3 м при высоте арочной части 130 м и общей высоте (с пробкой) 150 м. Эта плотина рассмотрена в разделе 3.5.

В условиях жаркого климата нельзя допускать образование опас-ных температурных трещин в бетонных плотинах как при строительстве (с этой целью охлаждают укладываемый бетон, уменьшают количество цемента на 1 м3 бетона и др.), так и при эксплуатации (в этом случае сооружение разрезают постоянными швами, временные швы заделывают при расчетной относительно низкой температуре и др.). Нарушение проектного температурного режима блоков сооружения при возведении неоднократно приводило к образованию значительных трещин. Примером этого может служить правобережная индийская гравитационная плотина Хиракуд, построенная в 1956 г. на реке Маханади в штате Орисса. Большинство трещин в этой плотине были примерно горизонтальными и начинались у швов блоков бетонирования или вблизи них. Некоторые из них распространялись на глубину до 2 м. Причина их образования - возникновение больших растягивающих напряжений при значительных температурных перепадах во время строительства, допущенных вопреки требованию проекта, чтобы избежать отставания от календарного плана. В процессе строительства выявились непредвиденные большие скальные выемки и дополнительные объемы укрепительной цементации, в связи с чем строители стали укладывать бетон ускоренными темпами. В ряде блоков его наращивали на высоту около 20 м в течение 50 сут. При этом средняя температура наружного воздуха была высокой (около 30 °С), а специальные технологические меры для регулирования температуры бетонной смеси не применяли, за исключением охлаждения воды для затворения бетона во время самых жарких летних дней. Расход цемента был высоким (от 196 до 392 кг/м3), что привело к существенному экзотермическому разогреву бетона. Эти трещины в 1975 г. заделали составом, основанным на эпоксидной смоле.

Через 18 лет эксплуатации указанной плотины снова обнаружили трещины в бетоне, образовались и зоны пониженной прочности в результате щелочно-селикатной реакции в бетоне вследствие применения для него некачественных инертных материалов. Трещиноватые зоны бетона омонолитили, причем в наиболее поврежденных местах применили анкеровку.

При использовании укатанного малоцементного бетона существенно уменьшается тепловыделение, что помогает предотвратить образование трещин в строительный период.

При строительстве гидроузлов в условиях жаркого климата очень важно надлежащим образом учитывать весь комплекс местных условий - климатических, гидрологических, геологических, экологических, хозяйственных, социальных и многих других. Это относится и к гидроузлам с бетонными плотинами. Особенности этих условий могут существенно влиять на принятие того или иного инженерного решения. Имеют значение даже и определенные традиции, и опыт проектных и строительных организаций, фирм. Например, итальянские инженеры широко применяют арочные плотины с периметральным (контурным) швом, французские же и швейцарские инженеры такой шов у плотины обычно не устраивают. Влияет на соответствующие инженерные решения и характер жаркого климата. Если он безморозный, то в общем бетонные работы упрощаются.

Если сооружение строят в горных условиях на довольно высоких отметках, где в течение нескольких месяцев бывают морозы, то надо либо прекращать бетонирование зимой (что нередко делают), либо предусматривать мероприятия по зимнему бетонированию.

Все это оказывает влияние на производство работ, в том числе на пропуск строительных расходов. Последний зависит и от характера створа - широкий он или узкий, может ли пропустить строительный расход без дополнительного туннеля. Указанные факторы определяют конструкцию плотины (расположение в ней водопропускных отверстий - временных и постоянных; как и когда закрыть временные отверстия и пр.).

При строительстве бетонных плотин обязательно надо учитывать уровень механизации гидротехнических работ в стране, наличие рабочей силы, в том числе квалифицированной; развитие цементной промышленности и др. Выбор типа и конструкции бетонной плотины проводится на основе технико-экономического и экологического сопоставлений различных вариантов гидроузла, в том числе и с плотинами других типов.

Особенности проектирования и строительства гидротехнических сооружений в условиях жаркого климата/Н. П. Розанов, И. С. Румянцев, С. Н. Корюкин и др.; Под ред. Н. П. Розанова. - М.: Колос, 1993. - 303 с.

Экспертиза

на главную