15.5. Секционная система разрезки длинными блоками

Сущность. Секционная система разрезки длинными блоками предусматривает разрезку плотины горизонтальными блоками, имеющими в плане размеры, равные размеру секции и более. При размерах блоков, более чем размер секции, межсекционные швы образуются путем предварительной установки в них специальпой опалубки или путем нарезки этих швов после бетонирования.

Система имеет ряд разновидностей. Основными из них являются;

- секционная система с многослойными длинными блоками;

- секционная система с однослойными длинными блоками из обычно­го бетона;

- секционная система с однослойными длинными блоками из укатан­ного жесткого бетона.

А. Секционная система с многослойными длинными блоками

Сущность системы. Укладываются блоки, размер которых в плане ра­вен размеру секции, а высота – до 3 м, небольшими по толщине слоями (0,3–1,0 м) из обычного бетона (рис. 15.7).

Рис. 15.7. Схема секционной разрезки с многослойными длинными блоками

I – межсекционные температурно-осадочные швы; 2 – горизонтальные блочные швы; Нбл – высота блока; hсл – толщина слоя

Обеспечение монолитности. Поскольку размер блока в плане равен размеру секции без дополнительных строительных швов в пределах секции, то вопрос об омоноличивании тела гравитационных и массивно-контрфорсных плотин при этой системе вообще отпадает. Необходимо только обеспечить отсутствие в строительный период трещин в блоках бетонирования.

При возведении арочных плотин монолитность работы плотины вдоль оси обеспечивают цементацией межсекционных швов, как и в столбчатой разрезке, для чего в эти швы закладывают соответствующую арматуру.

Обеспечение температурного режима. Основным средством регулирования температурного режима в блоках бетонирования при больших площадях блоков является искусственное поверхностное и трубное охлаждение. Поэтому эта система предусматривает блоки небольшой высоты – до 1,5–3,0 м., с укладкой бетона в несколько слоев. Расчеты показывают, что при бетонировании длинных низких блоков в прискальной зоне должен соблюдаться более жесткий температурный режим, чем в варианте столбчатой разрезки с блоками ограниченных размеров.

Преимущества и недостатки. Преимуществами данной системы являют­ся:

- большие плановые размеры блоков, что улучшает условия механи­зации внутриблочных работ;

- отсутствие межстолбчатых строительных швов в пределах секции, а следовательно, отсутствие необходимости в омоноличивании блоков (в цементации) для массивных и массивно-контрфорсных плотин.

Для арочных плотин вопрос омоноличивания сводится только к це­ментации межсекционных швов. Отсутствие межстолбчатых швов в арочных плотинах уменьшает в целом количество швов и обеспечивает более определенную пространственную работу плотины.

Недостатком данной системы являются производственные сложности в обеспечении температурных условий в блоках.

Область применения. В связи со сложностью обеспечения необходимого температурного режима для исключения трещинообразования эта система в основном применяется в средних и благоприятных климатических условиях, где отсутствуют резкие колебания температур и где легче выполнение технологических мероприятий, обеспечивающих условия трещиностойкости длинных неразрезных блоков. Наиболее широкое применение эта система нашла в основном в зарубежной практике, в частности в США, где высота блоков бетонирования принята 1,5 м. В отечественной практике эта система не нашла широкого применения. Имеется только опыт бетонирования блоков длиной около 50 м с площадью около 750 м² (плотина Бухтарминской ГЭС) и опытной укладки небольшого числа длинных блоков (Братская ГЭС, Красноярская ГЭС).

Б. Секционная система с однослойными длинными блоками из обычного бетона

Сущность системы состоит в укладке блоков возможно больших плановых размеров с высотой блока, равной толщине слоя укладываемого обычного бетона (рис. 15.8). В этом случае сроки перекрытия слоев не регламентируют, так как блок состоит из одного слоя и укладку его можно вести достаточно длительное время, в зависимости от мощности бетонного хозяйства.

Рис. 15.8. Схема секционной разрезки с однослойными блоками:

а – вид с В.Б.; б – план;6 в – Разрез

1 – межсекционные температурно-осадочные швы, образуемые двухрядной железобетонной опалубкой; 2 – горизонтальные межблочные швы; 3 – железо-бетонная опалубка в два ряда; 4 – проемы в железо-бетонной опалубке; 5 – уплотнения температурно-осадочных швов

Толщина слоя – высота блока – зависит от типа и мощности средств уплотнения (вибраторов, пакетов вибраторов) и составляет 0,75 – 1,5 м.

Температурный режим обеспечивается теми же мероприятиями, что и в схеме с многослойными блоками, т.е. поверхностным охлаждением, а при необходимости – трубным охлаждением.

Преимущества и недостатки. Основным преимуществом этой системы является возможность практически полной комплексной механизации всех элементов бетонных работ и получения высоких темпов укладки. На стро­ительстве плотины Альпа-Джера в Италии среднесуточная интенсивность укладки бетона достигала 3825 м³, а максимальная – 7620 м³.

Недостатком этой системы является трудность создания температур­ных условий для предотвращения трещинообразования. Требуется или се­зонная работа или устройство шатра над всей бетонируемой частью пло­тины, что затрудняет ее применение в суровых условиях Сибири и Даль­него Востока.

Область применения. Так же как и в предыдущей системе, область ее применения ограничивается теми же условиями. Впервые такая система разрезки была применена в Италии на строительстве плотины Альпа-Джера. В плотину укладывался тощий жесткий бетон в один слой толщи­ной 70 см. от берега до берега. Бетон к месту укладки подавали автосамосвалами, разравнивали бульдозерами и уплотняли пакетами вибраторов, укрепленных на тракторе. Через несколько часов после бетонирования в уложенном слое нарезали усадочные швы, для чего использовали специаль­ные машины. Необходимый температурный режим обеспечивали, применяя тощий бетон с малым расходом цемента (расход в центральной части 113 кг/м³) и естественным поверхностным охлаждением. При низких темпера­турах в зимний и весенний периоды бетонирование плотины прекращали. Для обеспечения водонепроницаемости такой плотины предусматривался металлический экран.

В отечественной практике эта система разрезки применялась при возведении сооружений так называемым «токтогульским» методом. «Токтогульский» метод укладки бетона заключается в том, что так же, как и на Альпа-Джера, укладка бетона ведется одним слоем, но в отличие от Альпа-Джера предусматривается наличие как межсекционных, так и – в слу­чае необходимости – межстолбчатых строительных швов. Эти швы образуют­ся путем установки сборной железобетонной опалубки. В межсекционных швах предусматривают установку двух рядов плит с наличием соответствующих уплотнений между ними, что исключает необходимость устройства противофильтрационных экранов. При необходимости создания межстолбчатых швов в них устанавливают однорядную железобетонную опалубку с заложенной в ней цементационной арматурой. Омоноличивание этих швов производится их цементацией, как и в столбчатой системе с плотными швами. Высота железобетонной опалубки, образующей отдельные карты бетонирования, значительно выше укладываемых слоев бетонной смеси, что позволяет возобновлять бетонирование, не устанавливая опалубку каждый раз заново. Бетон к месту укладки подают автосамосвалами или кранами. Для проезда транспорта через швы в опалубке швов предусматривают проезды – в этих местах опалубку просто не устанавливают. Разравнивание и уплотнение бетонной смеси ведут горизонтальными или слабонаклонными слоями толщиной 0,5 – 1,0 м. в определенной последовательности с таким расчетом, чтобы раз­ница в высоте смежных блоков (карт) была не более толщины одного слоя. Это обеспечивает равномерное наращивание сооружения по высоте и возможность перемещения бетоноукладочных механизмов из одной карты в другую. При необходимости используют инвентарные мостики, пандусы и другие устройства.

Поверхность уплотненного слоя укрывают полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения из него воды и выдерживают под ней свежеуложенный бетон до набора того минимума прочности, который позволяет машинам типа тротуароуборочных или поливомоечных быстро и качест­венно снять цементную пленку с поверхности блока и тем самым обеспе­чить монолитность горизонтальных швов.

Температурный режим блоков бетонирования обеспечивают в основном созданием искусственного микроклимата над блоками бетонирования, поверхностным охлаждением и применением жестких бетонов с малым расходом цемента. Искусственный микроклимат создают с помощью самоподъемного шатра над всей площадью в пределах контура сооружения, и укладка бетона ведется под прикрытием этого шатра. Зимой в подшатровом пространстве поддерживают положительные температуры, летом шатер служит защитой от солнечной радиации, ветра и осадков. Рассеивание тепла экзотермии обеспечивается в основном за счет поверхностного охлаждения в период между укладкой слоев. Каждый блок до укладки на него следующего выдерживают до 3–7 сут. За это время бетон приобретает необходимую прочность к началу движения по нему бетоноукладочных машин и механизмов, и благодаря относительно малой толщине слоя за этот период рассеивается до 70–80% тепла экзотермии. В летнее время используют искусственное поверхностное охлаждение путем полива водой, систематического увлажнения, создания «водяной рубашки» и др. Для окончательного охлаждения бетонной кладки до температур омоноличивания может применяться искусственное трубное охлаждение путем укладки труб через определенные интервалы по высоте сооружения (через несколько слоев). Все технологические операции при «токтогульском» методе бетонирования выполняют в определенной строгой и взаимоувязанной последовательности, что обеспечивает равномерный график укладки и ритмичность бетонных работ. Организуется непрерывный циклично-поточный технологический процесс, приближающийся к заводской технологии в цехе. Темпы роста сооружения по высоте могут достигать 6–8 м/мес. при значительно меньших трудозатратах на внутриблочные работы, чем при столбчатой системе разрезки и других методах бетонирования.

В. Секционная система разрезки с однослойными длинными блоками из укатанного жесткого бетона

Основная суть та же, что и для предыдущей системы (см. рис. 15.8). Разница заключается в том, что в блок укладывают не обычный, а жест­кий бетон, уплотняемый катками (так называемый укатанный жесткий бе­тон). Толщина слоя при этом равна, по данным практики, 0,3–0,5 м. в зависимости от состава бетона и мощности катков для уплотнения.

Температурный режим блоков обеспечивается в основном малым рас­ходом цемента (до 100–120 кг/м³) и дополнительно заменой части этого цемента золой – уноса, что сильно снижает температуру экзотермическо­го разогрева, а следовательно, температурные перепады.

Основные преимущества и недостатки те же, что и в предыдущей си­стеме. Кроме того, применение укатанного бетона по всей ширине плотины, в том числе и в напорной грани, вызывают определенные технологические осложнения, особенно в суровых климатических условиях.. Обычно для напорной грани предусматривают укладку обычного вибрируемого бетона. В этих случаях для суровых климатических условий наиболее рациональной может оказаться смешанная система разрезки с комбинацией столбчатой и секционной разрезок.