автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Конструктивно-технологические решения высоконапорных плотин из малоцементных укатанных бетонов (на примере ГЭС Капанда)

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИИ Н НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «ГИДРОПРОЕКТ»

На правах рукописи

ФЕДОСОВ Валерий Евгеньевич

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ПЛОТИН ИЗ МАЛОЦЕМЕНТНЫХ УКАТАННЫХ БЕТОНОВ (на примере ГЭС Капанда)

Специальность 05.23.07 — Гидротехническое и мелиоративное строительство

Автореферат

диссертации на соискание ученей степени кандидата технических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Государственном проектно-нзыскатель-ском и научно-исследовательском институте «Гндропроект» Минтопэнерго РФ.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шайтанов Владимир Яковлевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кудояров Леонид Иванович; кандидат технических наук Торопов Лев Николаевич.

Ведущая организация — институт «Оргэнергострой».

Защита состоится » ЬСНУ'Мл!^_19$3г.

часов на заседании специализированного совета К 144.01.0! в институте «Гидропроект» по адресу: 125812, ГСП, Москва, Волоколамское шоссе, д. 2 (а зале заседаний на IV этаже).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Просим прннять участие в защите и направить Ваш отзыв (в 2-х экз.) на автореферат диссертации в специализированный совет К 144.01.01 по адресу: 123362, Москва, Д-362, а/я 393, Строительный проезд, д. 7а, НИИЭС.

Автореферат разослан » __г.

Ученый секретарь

спедиалкзированного совета, к. т. н. В; Г. САМАРИН

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теми. Строительство крупных гидротехнических сооружений характеризуется большими о^ьем^ми работ, широким использованием местных строительных материалов, большой трудоемкостью и сопряженными с ними длительными срокам« строительства. Бетонные сооружения.которые входят в состав любого гидроузла, формируют 50-55Я его общей стоимости.а в компоновках с созданием напорного фронта с помощью бетонных плотин стоимость бетонных сооружений гидроузла достигает 65% общей стоимости строительства. При этом' сроки возведения сооружений . оказывают определяющее влияние на продолжительность строительства ГЭС и сроки ввода в эксплуатацию.

Структурны** анализ затрат, связанных с организацией технологического процесса возведения бетонных сооружений, показыва-! ет.что 60-65% суммарных капиталовложений и порядка 7055 оощих трудозатрат приходится на бетонные сооружения пгроузла, возводимые в течение 80-85К календарного срока строительства.Из этого следует, что поиск путей.направленных на совершенствование бетонных сооружений, и, в первую очередь, бетонных плотин, создающих напорный Фронт,снижение их стоимости,трудоемкости, материалоемкости и сокращение срока ввода их в эксплуатацию, будет способствовать повышению эффективности гидротехнического строительства в целом.

/ Одним из направлений дальнейшего совершенствования строительства бетошшх плотин является применение укатанного бетона. Однако, сравнительно малый опыт использования укатанного 1 бетона в отечественной и мировой практике плотиностроения требует специального и более углубленного изучения этого материала . технологии его укладки и поисков новик конструктивных решений гидротехнических сооружений, соответствующих как

строительным, так и технологическим возможностям укатанного бетона. Этой цели и посвящена настоящая работа.'

Цель работы.На основании анализа и обобщения отечествен-, ного и мирового опыта возведения бетонных плотин, результатов исследований параметров малоцемеитных бетонных смесей и бе- . тонов и их исходных материалов, проведенных автором настоящей работы, разработать новые конструктивно-компоновочные и технологические решения для высоконапорной'плотины из укатанного бетона,обеспечивающие снижение стоимости, трудоемкости.материалоемкости и сроков строительства.'.

Связь работы с решением научно-технических проблем. Насто--ягая работа выполнялась автором в связи с выполнением важнейших научно-исследовательских работ.сформулированных в заданиях ГКНГ СССР и Минэнерго СССР и Минтопэнерго РФ на период 1990-199ВГ.Г.

Поставленная цел:, достигнута путем исследования отчетных данных отечественной и мировой практики шготиностроеиия, результатов опытно-экспериментальных работ, реализованных на строительной площадке"гидроузла Каланда в Анголе, с использованием современных . математических методов анализа и математического моделирования. .

Методической основой выполнения работы являются экспериментальные; и теоретические. исследования на физических и математических моделях с обработкой результатов исследований ме- . тодаш математической статистики:и математического.анализа с использованием современных ЭВМ,, банка данных лабораторных и натурных наблюдений за состоянием сооружений в процессе , строительства и эксплуатации, расходами основных строительных материалов и других параметров.Достоверность научных и практических разработок определена путем -оценки сходимости теоре- ,'

- з -

тических моделей с натурными данными, а также прямыми расчетами альтернативных решений, основанных на внедрения результатов исследований в проекты и строительство.

Научная новизна работы заключается: в разработке новых конструктивных и технологических решений бетонных плотня с использованием налоцеиентной бетонной смеси, отвечающих современным требованиям в обеспечении водонепроницаемости, надежности н технологичности,в разработке новой технологии возведения сооружения из укатанного бетона я методов непрерыбно-\го контроля качества материала в процессе строительства, в разработке оптимальных составов малсцемёНГНой бетонной гне-си и методов ее приготовления, в разработке методов приготовления и' организации производства дополнительных вяжущих компонентов бетонной смесн и способов введения их в бетонную . смесь. :■•■;■".■

Практическая значимость работы.Настоящая раб та выполня-. лась с 1982 г. по настоящее время в порядке реализации Межправительственного советско-ангольского Соглашения от 02.09. 1982 об участии Гидропроекта в строительстве гидроузла Капа-нда на реке , Кванза,:. имеющего в сос/азе основных сооружений ■ бетонную плотину высотой 110м.Основные результаты работы были практически использованы в проекте и рабочей документации : на строительство указанной плотины, возводимой с октября 1989 именно,при разработке новых конструктивно-технологлчес-ких решений и технических требовании к материалам и техноло-. гии с учетом 'современных тенденций мирового плотиностроения. Это обеспечило сокращение сроков строительства гидроузла на 2 года, снижение трудозатрат на возведение плотины в 2,5 раза " й снижение стоимости строительства на 60 млн.долларов США, что документально подтверждено; ангольским Заказчиком - Коми-

тетом по использованию Средней Кванзы(ГЛМЕК). Результаты работы были также использованы при разработке технико-коммерческого предложения на строительство плотины гидроузла Ньян-ге на реке Кванза, являющегося ниннеЯ ступень» (контрбьефом) гидроузла Капанда.Основные технические требования к конструктивно-технологическим решениям используются е проектировании перспективных гидроузлов, имекщих в составе сооружений бетон-НК2 плотины.

На защиту выносятся:

новые конструктивно-технологические решения плотин, возводимых из укатанного бетона,

экспериментально и практически апробированные технологические требования к укатанному бетону с применением дополнительных вяжущих компонентой бетонной снеси, получаемых из местных строительных материалов, обеспечивающие снижение материалоемкости и трудоемкости.

Апробация работы.Результаты работы докладывались'автором на международных научно-технических конференциях и симпозиумах, научно-технически:.1 советах по рассмотрению проекта гидроузла Капанда, неоднократно в Москве и Луанде(Ангола) 1988-92, а также в фирне Фурнас(Рио-де-Жанейро.Бразилия) - 1988г.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 3 статьи в журнале"Гидротехническое строительство", 1 - в Сборнике научных трудов Гидропроекта и 3 авторских свидетельства.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . -Метод строительства плотин из укатанного бетона в мировой практике плотиностроекия начал получать распространение с начала 80-х годов. Этому в значительной степени способствовали созданная в предыдущие годы мощная строительная техника для возведения плотин из грунтовых материалов, необходимость

снятия ограничений по тейпам строительства бетонных сооружений из условий предельно-допустимых температурных напряжений в массиве плотины, требования строительных организаций по повышению уровня технологичности конструктивных решений основных сооружений,а также необходимость удешевления и ускорения строительства.Метод строительства бетонных плотин из укатанного бетона в значительной степени отвечает этим требованиям: технология возведения плотин из укатанного бетона приближается к технологии возведения плотин из грунтовых материалов. Малоцементная бетонная смесь укладывается в тело плотины с помощью практически тех же механизмов, которые используются на строительстве плотин из грунтовых материалов- доставка бетонной смеси осуществляется автосамосвалами больной грузоподъемности, разравнивание- бульдозерами, уплотнение- виброкатками. Малое содержание цемента-всего 60-80 кг/мЗ бетонной смеси резко снижает температурные напряжения в масс..зе плотины, что позволяет полностью отказаться от специальных мероприятий по регулированию температурного режима и снять все ограничения по интенсивности укладки бетона.Снижение расхода цемента, максимальная механизация всех строительных процессов, снижение трудоемкости строительства обеспечивают резкое снижение стоимости и сокращение сроков строительства.

Настоящая работа основана на результатах исследований строительства бетонных плотин как в нашей стране,так и за рубежом, а таете результатах фундаментальных исследований, проведенных в институте Тлдропроект".НИИЭС, ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, ШСИ им. В.В.Куйбышева. ЛПИ им. 1.1.И. Калинина,научных работах ведущих в этой области ученых А.Б.Васильева, Л.А.Золо-това.Л.И.Кудоярова.К.К.Кузьмина,В. Л. Куперы: на, Н. А.Малышева, А. И. Марчука. Ю. Б. Мгалобелова. И. С. Моисеева. В. Л. Новоже'Ч-ша,

А. Д. Осшова, Н. П. Розанова, Б. Б. Судакоза, Л. А. Толкачева, В. Н. Те-леиева, Л. П. Трапезникова. Ю. А. Фиш,чана. А. А. Храпкова. К. К. Чиква-идзе, В. Я. Шайтанова. В. С. Шантана и других.

В первой главе проведены исследования существующей системы строительства бетонных плотин в ее развитии, от традиционных разрезок плотин на блоки бетонирования с применение» вибрированного бетона до послойного "Токтогульского" метод; и перехода на применение укаташого бетона.

В 60-70 годах наблюдалась четкая тенденция преимущественного строительства плотин из местных материалов,количество которых превысило 80% от общего числа плотин, построении: и строившихся в этот период. Это было связано с появление! высокопроизводительной техники, которая стала применяться т возведения плотин из местных материалов.

Способы совершенствования технологии строительства плотин из традиционного вибрированного бетона практически был к этому времени исчерпаны:высокое содержание цемента в вибр: ровашом бетоне обуславливало .проведение специальных меро приятай по снижению температурных напряжений и деформаций что приводило к значительным трудозатратам и сдерживало тем пы работ. Было ясно, что необходимо организовать крупномас штабные исследования.направленные на поиск качественно новы решений, позволяющих, резко ограничить тепловыделение бетона термически'» напряжения в бетонных сооружениях, а. следователь но,снизить стоимость, трудоемкость, материалоемкость и срок возведения бетонных плотин.

Опыт строительства плотин Альпе Дкера и Кваира делл Миньера (обе- Италия).Токтотульской плотины (СССР) и других возводившихся из традиционного бетона, послойно.в блоках л площади секций.показал, что поиски путей удешевления.бетоннь

сооружений должны быть основаны на исследованиях качественно новых конструктивно-технологических решений, позволяющих получить бетон с возможно более низким тепловыделением, а, следовательно, с минимальным расходом цемента. Последующим! исследованиями ведущих проектных и исследовательских Фирм различных стран были найдены качественно новые технологические схемы, предусматривающие уплотнение особо жестких малоцементных бетонных смесей с их укаткой виброкатками, применявшимися для возведения каменно-земляных плотин.

Повышенный интерес к так называемым укатанным бетонам объясняется тем, что использование малоцементных жестких и особо жестких бетонных смесей для строительства массивных бетонных конструкций, прежде всего, плотин имеет ряд существенных преимуществ, а именно:

1. Бетоны, получаемые из таких смесей, обладая прочностью при сжатии 10-15 МЛа. отличаются низким тепловыд пением и малой усадкой. Это открывает возможность бетонирования массивных сооружений блоками очень больших размеров, не прибегая к сложным и дорогостоящим мерам по регулированию температурного режима бетонной кладки. Высокая ранняя прочность в силу наличия зкесткоП каменной структуры обеспечивает возмояиость перемещения по нему тяжелых машин и механизмов сразу после укладки и уплотнения.'тким образом,по сравнению с традиционным вибрированием, укатанный бетон является не только более экономичным, "но и более технологична материалом.

2, Бетонирование иожно вести о очень высокой интенсивностью, используя простые технологические схемы и высокопроизводительную технику,, аналогичную топ, которая применяется при возведении каменно-земляных плотин, насыпей, дорог.

'3. Благодаря простоте технологии и сокращений до мичиму-

ма операций по опалубке, цементации, подготовке блоков к бетонированию. терморегулировании и т.п..резко сокращаются объем и время создания производственной базы строительства, продолжительность подготовительного периода и строительства в целом.

Вторая глава посвящена вопросам исследований•укатанного бетона как материала для плотины ГЗС Капанда. Данные исследования были проведены в 1989-92 гг. на строительной площадке в Анголе в соответствии с разработанной автором комплексной программой полномасштабных исследований укатанного бетона как материала для возведения плотины. Указанная программа учитывала многообразие параметров, составляющих полный технологический цикл подбора, приготовления, укладки и контроля укатанного бетона и включала исследование исходных материалов для укатанного бетона, определение необходимости включения в состав смеси тонкомолотого компонента с луццолановыми свойствами, а также исследования параметров укатанного бетона как строительного материала на основе опытно экспериментальных работ на псш-поне, лабораторных исследований образ-цов-"свидетелей", а также кернов, выбуренных из карты опытного полигона и из тела плотины. Указанная программа предусматривала также длительные лабораторные испытания образцов на ползучесть.

Исследования цемента, применяемого для возведения плотины Капанда,поставки завода СИМАНГОЛ (г. Луанда),показали.что, в соответствии с российской классификацией, данный цемент относится к чисто клинкерному портландцементу марки 400. Пс минералогическому составу клинкер относится к умеренным ;. тепловыделению, поскольку содержание минералов-плавней не пр« вьшет 2235. в связи с чей этот клинкер классифицируется ка1

.долговечный.

В качестве заполнителей для смеси укатанного бетона используется дробленый продукт имеющегося на стройплощадке без ограничений ожелезненного аркозового песчаника с прочностью в образце 160-180 МПа.модулем упругости Е=6.91х10А МПа, плотностью 2,62-2,64 г/смЗ н водопоглощением 0,5-1,3%.

Дальнейшими исследованиями, с учетом практического отсутствия на стройплощадке естественного песка.была обоснована и доказана возможность изготовления бетонных смесей на дробленом песке. Кроме того,была обоснована необходимость введения в состав смеси тонкомолотого компонента вяжущего.который,обладая пуццолановым эффектом,с одной стороны, снижал бы экзо-термшо бетона, а, с другой стороны, обеспечивал бы необходимую проектную плотность не менее 2400кг/мЗ.В условиях отсутствия на площадке трепела и диатомита, как материалов для приготовления наиболее активных пуццолановых добавок, ука. анные добавки было обосновано готовить из аркозового песчаника с активностью связывания гидрата оксида кальция порядка 60 мг/г.

В процессе исследования активности данного тонкомолотого компонента было установлено, что сьежемолотый кварцевый песчаник из карьеров гидроузла Капанда имеет активность около 60 мг/г, а через 28 дней после помола его активность снижается вдвое (до 30 мг/г). В этой связи в технические условия на строительные работы было введено требование по "свежести" гго-мола - допускается использование компонента не позднее 5 суток со дня его приготовления.Получение этой добавки было организовано из щебня фракции 19-38мм на установке "ГидроФайн". снабженной двумя короткоконусными дробилками.

Для возведения плотины применялось в основном 2 состава укатанного бетона:с содержанием цемента 80. кг/мЗ (для первых

150000 мЗ) и 70 кг/мЗ для остального объема; при этом общее содержание вяжущего (с учетом тонкомолотого компонента или, так называемой, "каменной муки") составляло 150-180 кг/мЗ. I типовом составе бетонной смеси: цебень 3-х фракций: 6-19 мм, 19-38 мм л 38-76 мм соответственно: 35-45%, 30-40?; и 20-30%: содержание песка 0-6 мм- 1000 кг/мЗ. причем количество пале-ватых частиц диаметром менее 0,07 мм в мелком песке должш составлять 7 и более 55; количество вода-102 кг/мЗ.График гранулометрического состава заполнителей для укатанного бетонг представлен на рис.1. Проектная полоса требуемого грансостав! п-пучена из уравнения p=(^/rS-' ) х 100 ± 8%, где

р - процентное содержание частиц диаметром меньше а, D --принятая максимальная крупность заполнителя, мм.

0,01 0)1 1 10 Диамелър части

Рис.1 Гранулометрический состав заполнителей для укатан ного бетона.

При иопытании на прочность укатанного бетона использова лись образцы - цилиндры диаметром 250 и высотой 500 мм. Ио пытания проводились по методике бразильского строительног

- и -

подрядчика и проверялись по стандартной методике статистического кон.рол" прочности но Г0СТ18Ю5-86 с пересчетом на ку-биковую прочность ( к=1,26 для пересчета на кубики со стороной 150 мм). Результаты статистической обработки показывают следующий характер нарастания прочности в зависимости от возраста образца: при возрастах 3,7,23,90 и 180 пей прочность . соответственно равна 4,9; 6,3:9,3:12,1; 13,4 МПа. коэффициент . вариации 14%.Проектные требования по прочности укатанного бетона- 10 МПа.

Исследования плотности укатанного оетона, выполнявшее систематически в период укладки водообъемныи, водопесчаным радиоизотопк я методами, показали плотность не менее 2400к7мЗ, что соответствует требованиям проекта.

Исследования прочностных и деформационных свойств укатанного бетона были выполнены также на опытных блоках на опытном полигоне л кернах; выбур'чных из тела плотины. Исследования проведена на мекслойных швах с подстилающим слоен из традиционного бетона толщиной порядка 20 мм и без него, с перекрытием слоев 24 и 72 часа и содержанием цемента в укатанном бетоне 60 и 80 кг/мЗ.Еыло испыгано на сдвиг 20 блоков н получено с учетам повторных опытов и остаточного сопротивления сдвигу S8 опытных точек, а той числе кд на ивах без подстилающего слоя и 10 на шах. с ним. ;Тесны1- корреляционная . связь опытных данных, группирующихся относител1чо зависимости Кулона с-*■ cfif у» позволяет считать полученные: результаты достаточно представительными.

Сдвиговые исследования на швах без подсилащего'слоя'й-швах с подстилающим слоен показали различную схему разруше-''

I ■

ния и несколько различные опытные результаты в слоях о юдерл жанием цемента 80 кг/нЗ и 60 кг/мЗ. В первом случае разрь-.ение

происходило по контакту подстилающего слоя с гладкой поверхностью нижележащего слоя,во втором- по бетону выше подстила-, ющего слоя.Однако.незначительная разница в опытных данных позволяет отнести их к одной группе. Полученные опытные параметры сопротивления сдвигу могут быть представлены как в виде обобщенных характеристик во всем диапазоне нормальных напряжений от 0 до 3;0 МПА,так и (при более'тесной корреляционной связи)' в виде различных характеристик для о 1,5 МПа.В этих случаях:

- для швов без подстилающего слоя:

tg<¡?=0,89; С=0, 02 МЛа . в диапазоне 0-3,0 МПа

t£V>=0.90 : С=0 при = 0-1,5 МПа

tg<f=0.71: С=0,30 .МПа при d =1.5-3.0 МПа

- для -швов с подстилающим слоем:

tgtf-1,02; С=>1,15 Ша в диапазоне 0-3.0 МПа

tg<p=l,20; 01,00 МПа при <¿ = 0-1,5 la

tg<f=0,92; 01,40. МПа : при tí" »1,5-3,0 Hila

Деформационные исследования слоев ¿Б с подстилающим слоем показали, что осадк-а основания под опытными блокам: на участках с содержанием цемента 60 кг/мз в 1, 7 раза выше, а модуль упругости соответственно ниже, чем на участке с содержанием цемента 80 кг/мЗ. Деформируемость зоны шва с подстилающим слоем имеет один порядок с деформируемостью бетона.

Исследгзання по определению прочности шва бетонирования на растяжение.проведенные на 8 блоках,в т.ч. на.7 блоках без подстилающего слоя показали нулевые значения прочности на растяжение при отсутствии подстилающего слоя. В единственном опыте с подстилающим слоем установлено, что она больше 0,5Ша.

Дополнительные исследования параметров сдвиговой прочности овов,прочности и деформативности укатанного бетона, были

- 13 -

сведены на 114 образцах-кернах, выбуренных из-8 горизонталь-, х" и 12 ^ерг'калышх скважуч. Керны представляют массив тела . отины. где укладывался ботон с расходом цемента §0 и 70кг/мЗ. зультаты прямых испытаний кернов на срез позволили опреде-ть средние значения по шву при отсутствии сцепления на 40% ощадн п С=0,42 МПа- для 60Х площади. Осреднгчная величина .епления- 0,25 НПа. При наличии и отсутствии подстилающего :оя коэффициент внутреннего трепля получился соотве.^т-шо 1,23 и .1,00.

Были проведены исследования укатанного бетона на ползу-;сть. Изучены длительные деформации, и с помощью программы [RIP для IE" PC/AT получены кривые'меры ползучести в обыч->м масштабе времени: п

is if(z) и <t ft) - функции старения предельных и быстро. натекающих деформаций соответственно; Также получены функции меры ползучести в логарифмическом юштабе времени: • . ''

eft) * с0 {■('<)■ & С*-*1),

це ■ Со -мера быстроиатекащих деформаций ползучести, равная O.dSxiO^lfflaT'; -.';;• fO<} -параметр ползучести для возраста бетона 400 суток;

'равный 0.473. .; '

Изучение кернов с помощью ультразвука ползало среднее начение динамического модуля упругости бетона зрелого воз-'

л

аста равные 4,25x10 Ша.По результатам исследований Кернсй а статический модуль упругости,получено "редаее значение. . 52x10* МПа. Отношение модулей 1,37-1,72 характерны для угнанных отношений в любом бетоне. Анализ результатов ясследо-' аний укатанного бетона на водопроницаемость. по керш., и

скважинам показывает средние значения коэффициентов фильтрации 4,7х1сГэ м/с для кернов и 1,92x10-7 м/с - для вертикальных скважин.

Суда по испытаниям кернов, укатанный бетон с расходом цемента 70 кг/мЗ имеет марку бетона по водопроницаемости ниже Ш . т.е. к нему не могут быть предъявлены какие-либо требования, в связи с чем конструктивная защита укатанного бетона с помощью лицевого вибрированного бетона и водонепроницаемого экрана из пленки ПВХ является обоснованной.

Очередность возведения плотины ГЭС Капанда представлена

Рис.2. Очередность возведения плотины ГЭС Капанда из укатанного бетона (поперечный разрез по русловому участку).

Третья глава посвящена разработке конструктивных реше-*

инй плотины из укатанного бетона.Послойная технология возведения, обуславливающая наличие многочисленных горизонтальных швов, физико-механические параметры укатанного бетона и иеж-слойных швов накладывают существенный отпечаток практически на все конструктивные элементы тела плотины и его сопряжения с основанием.

В практике современного шютиностроения разработано достаточно много конструкций гравитационных плотин из укатанного бетона, при этом по зайдете укатанного бетсна напорной грани с определенной степенью уверенности их можно классифицировать в 3 основных типа:

I ~ напорная грань выполняется в виде защитного слоя из

традиционного вибрированного бетона;

II - то же, с дополнительным экраном, например из пленки ' ПВХ.

III- напорная грань, выполняемая без защиты укатанного бетона, что применяется для временных (перемычек) или шгзконапорных сооружений пониженной капитальности.

Наиболее надежным техническим решением, обеспечивающим необходимую фильтрационную прочность плотины является решение по типу II, осуществленное на строительстве плотины ГЭС Капанда.

Армоошты размером 2.0 м (высота) Х4.С м (длина) х 0.1 м (толщина) изготавливаются на полигоне сборного железобетона на специально подготовленных стендах в металлической опалубке, формирующей шпунтовое соединение плит. Способ установки армоплит на плотине, традиционно применяемый в мировой практике с помощью переставных металлических консолей, монтируе-

- 16 -

мых г.о стороны верхнего бьеФа, требует 'значительных трудоза рат и не обеспечивает требуемых проектом допусков ±20 мм. этой связи автором настоящей работы были предложены и реал зованы на строительстве установка и монтаж армоплит с пом чью армоферм из прутковой арматуры, которые устанавливают со стороны внутренней■грани армоплиты; необходимость в кс сольной поддеркке плит и монтажных работах со стороны вер него бьефа при этом отпадает полностью, и обеспечиваются тр буемые допуски по формированию напорной грани. Такое реше! было применено впервые в мировой практике возведения плот из укатанного бетона.

Были также разработаны к реализованы конструкции соп? жения плотины с основанием.Сопряжение напорной грани с осе ваниб«1 решено с помощью фундаментных блоков, верхняя крог строительных швов между которыми оформлена декснцентратор; иачэяжений из поливинилхлоридных труб, заполненных бетош Указанное мероприятие препятствует .образованию трещин в Т1 укатанного бетона в случае раскрытия швов между фундамент] ми блоками. Сопряжение тела плотины с основанием реиино с : нощью лицевого или подстилающего слоя бетонной смеси в за: симости от крутизны откоса примыкания.

Низовой грани придано ступенчатое очертание. При об заложении низовой грани плотины.1:0,7 формирование этой г ни в процессе бетонирования осуществлялось с помощью съем прямоуголг них балок сечением 40x28 см, что обеспечивало ми ыальные трудозатраты на установку опалубки (0,075 чел.ч/и Низовая грань оформлялась как с применением лицевого бот толщиной 0,6-1,0 млак и без него (при возведении I и II редей плотины.

Разрезка тела плотины выполнена о учетом результатов

следований температурно-напряженного состояния: деформационные (сквозные4 швы устроены как правило, через 80 м. Исключение составляем центральный русловой блок длиной 200 м, работающий по пространственной схеме в силу распора в борта каньона. Как типовой, так и центральный блоки имеют швы-надрезы через каждые 20 м, оформленные двумя слогчи П"енки ПВХ толвщной по 0,25 нн. Глубина шзов-надрезов от граней плотины внутрь массива составляет от 5. до 7 и.

Деформационные швы и ивы-надрезы со стороны верхнего бьефа в пределах лицевого бетона оснащены нротивофильтраци-онннми и дренажныш устройствами {2 ряда полпхлррвиниловн,, профильных ir онок типа "Фугенбанд-350" и дренажные скважины диаметром 150 мм).

С учетом технологии укатанного бетона разработяны конструктивные решения по устройству потере вертикальных шахт и галерей. Основной особенностью эти? решений является их адаптация к условиям укатанного бетона, а именно: применение железобетонных сборных элементов без выпусков арматуры, практическое исключение вертикальной арматуры при использовании на карте вибрирований бетонной смеси и усиление горизонтальной _ арматуры, укладываемой в необходимых случаях исключительно в подстилающий слой из традиционного бетона. Представлена поисковая разработка перспективной конструкции плотины из''-укатанного бетона, в которой защита укатанного бетона члеш й-'экра-ном ц лицевым вибрированным Зетоном заменена на двухсостав-ную технологи» укатанного бетона. При этом имеется в виду . формирование со стороны верхнего бьефа экрагп из укатанногоs бетона перЕЗГо состава с повышенным содержанием вяаушего <до 200-250 кг/мЗ).что обеспечит водонепроницаемость такого укатанного бетона не ниже W3-W10. (Заявка на а/с в соавторстве с

"'Осиповны А. Д. и Коганом Е.А.)

В завершение главы сформулированы основные требования к укатанному бетону противэфильтрационного экрана.

В четвертой главе представлены результаты опытно-экспериментальных разработок технологии возведения плотины из укатанного бетона, которые выполнялись на опытном полигоне и непосредственно на первой Фазе стррительства плотины. При этом использовался весь предшествующий отечественный и зарубежный опыт плотиностроения н уточнялась технология применительно к конкретным условиям стройплощадки.

Опытные работы по укатанному бетону проводились, исходя из требований проекта. Были сформулированы задачи исследований, разработаны комплексная программа и методика этих исследований, проводился анализ получаемых.результатов, на основа-' нии которых, разрабатывались и . реализовывались в проекте и строительстве конструктивные и технологические решения.

Работы были выполнены в два этапа. На первом отрабатывалась технология рабЬт с использованием пионерного бетонного хозяйства, на втором этапе использовались штатные бетонные, заводы по приготовлений смеси укатанного бетона:завод непрерывного действия модели "Барбер Грин" и циклического дейст-. вия модели "Лоя" производительностью 250 я 260 ыЗ/час соответственно. .Подача бетонной смеси укатанного бетона на поли-, гон производилась автосамосвалами "Вольво" емкостью 10 ыЗ.бетонной стси вибрированного бетона- автобетоносмесителями емкостью 5 мЗ. Разравнивание на карте производилось бульдозером, укатка - ввброкатками "Мюллер" и "Динапак". Подача бетонной смеси на карту возводимой плотины осуществлялась от завода "Барбер Грик" по ленточному, транспортеру и двум наклонный ке-талличестм хоботам, укрепленным на борту каньона и снабжен-

. нш гасителями энергии. Развозка скёси по карте- осуществлялась аптосамос^алг-и "Вольво" 10 нЗ. разравнивание - бульдозером. Впервые в мирвой практике при укладке УБ применено уплотне-1П!Э комбинированным методом: вначале кулачковый катком, затем гладким.Такая комбинация обеспечивает равномернее уплотнение смеси по всей высоте слоя. • .

Последовательность укладки включает следующие операции': ■

- установку зрмопаиелей со;стороны верхнего бьефа, ■

. - перекрытие клеем и тепловой сваркой шов в экране из пленки ПВХ,

- установку закладных частей по проекту,

- размет .у швов-надрезов с верховой и низовой сторон,

- очистку поверхности старого бетона,

- установку контрольно-измерительной аппаратуры

- укладку пластичной бетонной смеси к зоне верховой гра-. ни с вибрированием вдоль арнопане' эй.

- укладку промежуточного (подстилающего) слоя из жирного бетона.. ...

- установку временных металлических опор для устройства швов-надрезов, '.

- выгрузку.разравнивание и уплотнение малоцементиой бетонной смеси, ,;•...':/..

- окончательное уплотнение глубинными вибраторами'^ зоны ' примыкания пластичной и малоцементной бетонных смесСг.

- уклалку и уплотнение вибраторами пластичной ОетспкоП • смеси.в зоне низовой грани с.предшествующей э.ому установкой"'' балок опалубки, ..''.■'

- яопол.дигелъкуп проработку глубинными вибраторами зоны ■:" Стыка смесей со стороны газовой грани.

На опытной полигоне были отработаны и затем уточнены в

' прои родственных условиях возведения I очереди плотины вое конструктивно-технологические решения, а именно: конструкция противофильтрационного экрана для напорной грани, включая подбор клеев и решиа тепловой сварки, смоделированы 3 варианта технологии возведения галерей с применением сборного же лезобетона с засыпкой их щебнем (песком),а также с применением опалубки. Отоаботаны конструкция и способ крепления армопа-нелей с производством работ исключительно со стороны карты.

В пятой главе рассмотрены технико-экономические показатели- возведения плотины ГЭС Капанда из укатанного бетона.Ав-тс ом настоящей работы были проанализированы данные по строительству более 90 плотин по срокам строительства, интенсив-ностям и трудозатратам. Отмечается, что трудозатраты при по-слойним способе, примененном на Токгогульской плотине (3.3 че-ловеко/часа на 1 иЗ), значительно ниже применявшихся ранее ти^ов разрезок (днепровская, столбчатая, секционная и т-п.); переходная технология (от послойной к укатанному бетону), осуществленная на строительстве Альпе Джера (Италия),характеризуется трудозатратами 2,7-2,8 человеко/часа на 1 ь^ бетона. На строительстве плотины Капанда при пиковой производительности 37,4 тыс.мЗ/нес трудозатраты составили 1,42 чел.часа на 1 нЗ бетона.Что касается интенсивности,то в ее увеличении не оказалось необходимости, поскольку строительство бетонной плотины не находилось на критическом пути строительства гидроузла в целом. Зависимость трудозатрат от интенсивности работ представлена на рис.3.

Были проанализированы единичные расцепки на укладку 1 мЗ укатанного бетона, построена зависимость единичной расценки от обьеьа укзташгого бетона (см; рис.4).

Рис.3. ■ Зависимость трудозатрат от интенсивности строительных работ. ■ ' . ", '

- 22 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

, Результаты настоящих исследований позволяют сделать еле дуюсгш выводы.

1. Традиционные методы строительства массивных бетонш плотш с использованием . пластичных вибрированных бетонш смесей практически исчерпали возыокноста дальнейшего их с< оераекствоваи/ч и повышения эффективности. Опытные данные го казывают, что затраты,связанные с разработкой новых технол гий, становятся сопоставимыми с получаемым эффектом. В свя; с этйм в последние годы начал получать распространение мет строительства плотин из малоцеменгчшх укатанных бетонов, к , торый позволяет применять мощную строительную технику, испо зуемую для возведения каменно-зешших плотин, снимает ира тичесли все ограничения по интенсивности укладки бетона сыеси и темпам строительства, но, в свою очередь, требу разработки специальных конструктивно-компоновочных реиен бетонных сооружений, позволяющих использование технологиче ких принципов укатанного бетона..

• 2. Дальнейшее развитие плотиностроения'из укатаьных С тонов может быть обеспечено', только на основе принципиаль новых подходов к конструктивно-компоновочным решениям осис йых элементов бетонных плотин, отвечающих технологии прш товления и укладки жесткой бетонной сиеси в сооружение, к I - чению - физиког-механических свойств .материала и особенное работы улещенного бетона,в сооружении. . ..3. На основании,результатов настоящих исследований в I сите бетонной плотины ГЭС .Капанда разработаны и р-зализов "/■'. В строительстве слз;;ущяе принципиально новые конструктив: •//'•коыпоновичные решения .оенрвнах, элементов плотины; сопряке .; плотины с основанием .с использованием деконцентраторов.на

I

1 " >

- 23 -

!ций на строительных швах, конструкция шв.ов-надрезоз, конст-гкция зацитг^го экрана с использованием полимерных материа->з, наклеивапых на армопанели,служащие опалубкой со стороны шорной грани,разработана оригинальная конструкция крепле-1Я армопанелей; разработаны технические требования"на вбзве-шие массивной гравитационной- плотины из ука-гниог"* бетона. •

4. На основании опытно-экспериментальных рабох' впервые а ¡ровой практике обосновано и реализовано в процессе стр^и-гльства: .

•включение в состаз вяжущего искусственного материала "вагиной муки", полученной помолом местного песчаника, опреде-знн физико-механическиэ свойства этого материала-и.границы 70 применения; , ' •

применение комбинированного способа уплотнения бетонной 1еси: кулачковыми и гладкими виброкатк'чи, что обеспечивает., шюмерное уплотнение снеси по в" эй высоте слоя.:'

5, Использование результатов исследований при разработке зоекта- н строительстве плотши ГЭС'Капанда позволило обос-звать в проекте экономичный профиль массивной -гравнтаця-, той плотины (при вертикальной напорной граня заложение ни-звой грани составляет 1:0,7 на основном-профиле' и .1:0/74. на здосшвной части), а также сократить сроки строительства на года, снизить трудозатраты в 2,5-3 раза и уменьшитьТкапита-эвлокекия в исчислении прямых затрат на'сумму'50/м: ¡.долла-ЭВ США., /. . ' , "V:■ ■

По.теме диссертации автором опубликованы гледующиэ'рабс^? а:'" . -. " - "¿"А-^

1./Конструктивно-технологические решения.плйтин.из малО-зментных укатанных бетонов."Сборник,'научный' трудйз. Гйдропро-ета.Бып, 117, 1990,. с. '..'У

- 24 -

... Гидроузел Капанда а Анголе, ." Гидротехническое строи тельство\Н8. 1990, с. 40-43.

3. Спгюб возведения массивного бетонного сооружения Авторское свидетельство Н1612029 с приоритетом о? 09.07.87х БИ, N45, 1990, С. 151.

" 4. Способ возведения гидротехгяческого сооружения.Abtoj ское свидетельство í¡1305242 с приоритетом ог 13.06.85 г.,Б! N15, 1987, С.105. '

. 5. Характеристики упругости и ползучести малоцеыентно: укатанного бетона в плотине гидроузла Капанда. " Гидротехн; чаское строительство", К5, 1992, с. 48-51 (соавторы Е.А.Кога и А. Д. Осипов).

,, '6. Подпорное гидротехническое сооружение. Авторское св детельство N1629379 с приоритетом от 10.03.89 г. ,БЯ,Н7,19£ с.75 (соавторы D.Б.Ига^обелов,Е.Г.Ховае" и Л.Д.Соловьева).

7." Технология возведения плотины из укатанного бетона гидроузле "Капанда","Гидротехническое строительство", Н7,1£ (соавторы А.Д.Осипов и С.Н.Бережнее)- в печати. ■