Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Особенности гидротехнического строительства
Строительство гидротехнических сооружений имеет по сравнению со строительством других промышленных сооружений ряд существенных особенностей, которые в большой мере влияют на производство работ, очередность и сроки возведения сооружений. Рассмотрим основные из них.
Высокая степень зависимости типа и конструкции основных сооружений гидроузла от местных природных условий (топографических, геологических, гидрологических, климатических), присущих только данному строительству.
Различие в топографических условиях вызывает различие в компоновке сооружений, в размещении производственных баз строительства и их удаленности от районов сосредоточения основных объемов работ.
Различие в инженерно-геологических условиях диктует разнообразие типов сооружений и их конструкций, применение местных материалов, бетона, железобетона и т. д. Это в свою очередь вызывает необходимость проведения разных видов основных работ (бетонных, земляных), применения соответствующей по видам и мощностям строительной техники, возведения нужных подсобных предприятий.
Особенностью строительства гидроузлов в горных районах, кроме того, является необходимость учета таких опасных явлений, как обвалы и оползни, снежные лавины и селевые потоки, являющиеся результатом развития здесь экзогенных геологических процессов. Это вызывает необходимость принятия соответствующих мероприятий по предотвращению этих опасных явлений.
Различия в климатических условиях (от умеренно благоприятных в южных районах страны до особо суровых в северо-восточных районах) вызывают различия, прежде всего в организации труда и быта работающих, для эффективного и качественного ведения работ. Например, в зависимости от климатических условий предусматриваются различные мероприятия по организации зимнего бетонирования, устройству насыпей намывом и сухим способом в зимних условиях и т. п. Климатические условия существенно влияют и на производительность труда работающих.
Разнообразие основных сооружений в составе гидроузла, практическое отсутствие повторяющихся объектов. Эта особенность обусловливает различную технологию возведения объектов и иной, чем на других видах строительства, подход к организации строительства.
Типизация и однотипность конструктивно-технологических решений возможны в основном только внутри каждого отдельного сооружения (однотипные секции плотины, здания ГЭС, однотипные блоки бетонирования, карты отсыпки и т. п.). Отсутствие однотипности сооружений вызывает изменение состава и объемов работ в ходе строительства. В один период могут превалировать земляные работы, в другой — бетонные, в третий — монтажные и т. д.
Необходимость организации пропуска естественных расходов реки (так называемый «пропуск строительных расходов») через створ строящегося гидроузла в течение всего периода строительства. Эта особенность гидротехнического строительства наиболее сильно влияет на очередность строительства основных сооружений, расположенных в русле реки. Поскольку на протяжении всего строительства через створ гидроузла идет определенный водоток, то невозможно развернуть строительство по всему фронту и равномерно возводить все сооружения, а требуется строить гидроузел по частям, предусматривая места для пропуска расходов водотока. Все это требует четкой увязки графика возведения отдельных частей сооружений и последовательности работ с гидрологическими условиями реки и соответствующего выбора схем пропуска строительных расходов на различных этапах строительства.
Отдаленность строящихся гидроузлов от существующих транспортных магистралей, а также от промышленно развитых городов и объектов стройиндустрии. Строящиеся крупные гидроузлы в настоящее время располагаются, как правило, в малообжитых районах Сибири и Дальнего Востока, где отсутствует развитая сеть дорог, линий электропередачи, объектов стройиндустрии. Все это вызывает необходимость строительства новых автодорог, железнодорожных и водных путей, перевалочных баз, создания собственных производственных баз.
Большие общие объемы работ, высокая стоимость и длительные сроки строительства. Эта особенность вызывает, прежде всего «замораживание» капиталовложений. Для уменьшения отрицательного эффекта «замораживания» требуется такая организация и технология строительства, которая обеспечивает ввод первых мощностей объекта (первого агрегата ГЭС, ГАЭС, первого блока насосной станции и т. п.) при недостроенных сооружениях с последующим постепенным наращиванием мощности и достройки плотины до проектной отметки.
Затопление и подтопление территорий, связанное с созданием водохранилищ и оказывающее существенное влияние на экологические условия районов. Это вызывает необходимость организации работ по подготовке ложа водохранилища к заполнению и тесной увязки графика выполнения этих работ с графиком возведения основных сооружений и наполнением водохранилища. Строящиеся в последнее время гидроузлы имеют, как правило, комплексное назначение. Они одновременно решают многие народнохозяйственные задачи, затрагивают и учитывают интересы многих отраслей народного хозяйства, в частности энергетики, водного хозяйства, водного транспорта, рыбного хозяйства, лесного хозяйства, сельского хозяйства и др. Назначение гидроузла диктует определенные требования к очередности и срокам возведения сооружений.
Все рассмотренные особенности вызывают необходимость индивидуального подхода к решению отдельных вопросов производства работ и организации гидротехнического строительства по сравнению с другими видами строительства. Рис. 1.1.-1.4.
Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Технология гидротехнических работ — технология сооружения гидроузла, которое обычно делится на три периода: подготовит., осн. и заключит. Каждый период характеризуется определ. составом работ, технологич. последовательностью, трудоемкостью, продолжительностью и пр.
Подготовительный период начинается после открытия титула на строительство гидроузла и продолжается до начала массовых работ на осн. сооружениях. О с-новной период характеризуетсястроительством осн. сооружений и продолжается до пуска первых агрегатов. Заключительный период длится от пуска первого агрегата до пуска последнего и сдачи гидроузла в пром. эксплуатацию.
Увязка последовательности и сроков строительства объектов вспомогат. назначения и осн. сооружений, совмещение СМР по времени, сроки поставки материально-технич. ресурсов и оборудования и т.п. регулируются графиками строительства.
В гидроэнергетич. строительстве в последние годы наблюдается значит, увеличение масштабов строительства грунтовых плотин, что объясняется благоприятным соотношением цен в пользу грунтовых материалов, развитием механизации земельно-скальных работ и наличием значит, опыта их возведения.
Широкое распространение земельных плотин, являющихся наиболее массовым типом водоподпорных сооружений, объясняется так же след. осн. причинами:
возможностью использования практически любых местных строит, материалов (грунтов); возможностью комплексной механизации работ при разработке, транспортировании и укладке грунта в сооружение; возможностью строительства практически в любых геология, и климатич. условиях; простота конструкций и надежность эксплуатации.
По способу возведения земляные плотины подразделяются на насыпные, намывные, полу намывные, возводимые с помощью направленных взрывов. Насыпные плотины возводят послойной отсыпкой грунтов насухо с последующим уплотнением механич. средствами или отсыпкой в воду. Намывные плотины возводят средствами гидромеханизации. В этом случае разработку грунта в карьере, его транспортирование и укладку в сооружение производят гидравлич. способом. Полу намывные плотины возводят частично отсыпкой грунта, частично — намывом (центр, зона или низовая призма).
Земляные работы в гидротехнич. строительстве имеют след. особенности: необходимость выполнения очень больших объемов земляных и скальных работ, что требует высокой интенсивности ведения таких работ; возможность изменения в процессе разработки котлованов и каналов геологич. и гидрогеологич. условий строительства, что приводит к изменению технологам производства работ, замене одних землеройных средств др., изменению схем водоотлива и водопонижения; узость фронта работ, выполняемых на относительно большом участке при огранич. количестве подъездов и съездов в котлован; высокие требования к качеству напорных земляных сооружений (соблюдение заданной плотности насыпей, тщат. подготовка контакта сооружений с основанием); необходимость тщат. расчета балансов земляных масс с целью уменьшения общего объема земляных работ. Балансом земляных масс предусматривается перемещение грунта по кратчайшему расстоянию и устанавливается такой порядок размещения грунта, при к-ром исключаются его произвольная укладка и многократное перемещение.
Началу земляных работ предшествуют подготовит, работы, связ. с рубкой леса и кустарника, корчевкой пней, снятием растит, слоя в пределах контура сооружения. Кроме того, при помощи постоянных или врем, разбивочных знаков осуществляется разбивка сооружения на местности — закрепление поперечных и продольных осей и осн. высотных отметок сооружения.
Одновременно с разбивкой осн. земляных сооружений производится разбивка устройств и сооружений по отводу воды, позволяющих осушить территорию строительства.
Процесс разработки грунта и укладки его в земляные сооружения должен быть комплексно механизирован, т.е. выполняться системой механизмов и транспортных средств, взаимно увяз, между собой по произ-сти и др. параметрам и обеспечивающих наибольшую интенсивность работ при их наименьшей стоимости.
Кол-во механизмов и транспортных средств определяется произ-стью ведущих механизмов, а количество комплектов машин — объемом и сроками работ.
Земляные работы состоят в общем случае из след. операций: набор грунта землеройным механизмом, погрузка его на транспорт, транспортирование к месту укладки и разгрузки. К осн. операциям добавляется разравнивание и уплотнение грунта, при разработке скальных пород — рыхление взрывами.
При строительстве гидроузлов на равнинных реках, протекающих в основном в четвертичных отложениях, возможно возведение земляных плотин гидроузлов способом гидромеханизации, что позволяет сократить продолжительность строительства и снизить стоимость сооружений.
строительство плотин из местных материалов весьма рационально и экономично в р-нах вечной мерзлоты.
Основанием плотин служат вечно-мерзлые и талые в пределах русла скальные грунты. Мероприятия по подготовке и улучшению оснований сводятся в основном к их цементации, которая производится в пределах талых пород в период строительства, а на участках с мерзлыми породами — по мере оттаивания их при эксплуатации сооружений.
В практике гидротехнич. строительства получило распространение использование направл. взрыва в целях перемещения массы грунта для создания плотин. Таким способом построены плотины Медео и Байпазинская высотой соответственно 100 и 50 м.
Применение силы направл. взрыва при строительстве каменно-земляных плотин с грунтовым экраном позволяет существенно упростить выполнение работ, сократить их продолжительность и снизить затраты на строительство гидроузла.
В общем объеме гидротехнич. строительства большую долю составляет строительство каналов разл. назначения. При строительстве каналов неизбежно возникает необходимость создания большого числа разл. сооружений, в том числе насосных станций, сбросных сооружений, дюкеров, акведуков и т.п. Прогресс в развитии землеройной техники ликвидировал трудности, связ. с выполнением значит, объемов земляных работ при прокладке трассы канала. Наиболее трудоемким является строительство сооружений для подъема и сброса воды (до 30% стоимости осн. сооружений).
Опыт строительства каналов показывает, что наиболее предпочтительна с точки зрения производства работ и условий эксплуатации трасса вдоль горизонтали с необходимым заглублением относительно поверхности земли. Осн. преимущество в этом случае — существ, упрощение производства земляных работ благодаря применению бестранспортных схем разработки.
Гидротехнич. строительство характеризуется весьма большими объемами бетонных и железобет. работ: их стоимость составляет 30—40% общей стоимости гидроузла. Гидротехнич. сооружения возводят гл. образом из монолитного и частично сборного бетона и железобетона. Сложность и большие объемы работ, необходимость возведения гидротехнич. сооружений с миним. затратами и в короткие сроки требуют тщательно продум. организации работ, а особая ответственность гидротехнич. сооружений — высокого качества выполнения бетонных и железобет. конструкций.
Бетон в гидротехнич. сооружениях должен быть не только прочным, но и плотным, водонепроницаемым, морозостойким, стойким к агрессивному действию воды, трещиноустойчивым при колебаниях темп-ры. В соответствии с этим для гидротехнич. бетонов нормативными документами устанавливаются марки по прочности на сжатие, по водопроницаемости, по морозостойкости.
Бетонные и железобет. работы представляют собой комплекс операций: хранение заполнителей, арматурные и опалубочные работы, приготовление и транспортирование бетонной смеси, подготовка блоков бетонирования, укладка бетонной смеси с уплотнением и уход за уложенным бетоном.
Транспортирование бетонной смеси объединяет доставку смеси от места ее приготовления до блока бетонирования (горизонт, транспорт) и подачу ее в блок (вертик. транспорт). В качестве горизонт, используют ж.-д. или автомобильный транспорт.
Для удержания бетонной смеси в период ее укладки и твердения и для придания блоку бетонирования проектной формы вокруг блока устраивают заграждение — опалубку. Для подачи бетонной смеси в блоки используют разл. краны — гусенично-стреловые, портально-стрело-вые, башенные, мачтово-стреловые, кабельные. Для бетонирования небольших и труднодоступных блоков используют бетононасосы. Скорость подачи бетонной смеси в блок должна быть такой, чтобы свежая смесь укладывалась на уплотн. слой до начала схватывания ранее уложенной бетонной смеси. Бетонную смесь укладывают и уплотняют с помощью вибраторов. Уплотнение бетонной смеси в блоках при толщине слоя 30 см производится глубинными вибраторами. Тонкие слои уплотняют поверхностными вибраторами. Для бетонирования крупных блоков глубинные вибраторы объединяются в вибропакеты. Улож. бетонная смесь требует ухода в период схватывания и набора прочности. Для поддержания свежеулож. бетона во влажном состоянии его периодически поливают, летом — предохраняют от солнечных лучей, а зимой — от промерзания.
В сложных топографич., климатич. и производств, условиях строительства Токтогуль-ской ГЭС на р.Нарын впервые в странеразработан и успешно внедрен новый бескрановый метод подачи бетонной смеси в блок, получивший название «токто-гульский». Он имеет следующие особенности: комплексная механизация внутриблочных работ по укладке бетона; перемещение бетонной смеси к бетонируемому блоку без применения кранов и эстакад с помощью автосамосвавлов-бетоновозов непосредственно по бетону; блоки бетонирования большого размера в плане и высотой 0,75—1 м; устройство вертик. межблочных швов с помощью железобетонной опалубки; применение поверхностного охлаждения для регулирования температурного режима укладываемой бетонной смеси; устройство шатра над бетонируемой поверхностью.
Применение «токтогульского» или послойного метода на строительстве Курпсайской бетонной гравитационной плотины позволило существенно снизить трудоемкость, продолжительность и стоимость возведения плотины.
В соврем, технологии бетонирования массивных сооружений большое значение имеет разработка комплекса мер по предотвращению трещинообразования в бетонной кладке. Эта проблема особенно обостряется при производстве бетонных работ в р-нах с суровым климатом.
При зимней укладке бетона в сооружения Вилюйской и Усть-Хантайской ГЭС из-за потери активности вяжущим при доставке и хранении и невысокого качества местных заполнителей для обеспечения проектной морозостойкости и прочности бетона потребовался повыш. расход цемента. При этом заданный режим твердения бетона в блоках обеспечивался применением утепл. опалубки и периферийного электропрогрева.
строительство гидросооружений в р-нах с суровым климатом вызвало необходимость назначения более высоких марок по морозостойкости. Высокая морозостойкость достигается использованием высокоактивных цементов, прочных пород в качестве заполнителя и разл. добавок.
В соответствии с нормативными документами бетонирование конструкций в зимних условиях следует производить только по специально разработ. техно-логич. картам, в к-рых должны быть приведены: особенности технологии приготовления и транспортирования бетонной смеси, обеспечивающие получение заданной темп-ры смеси при выгрузке из бетоносмесителя и в местах ее укладки в конструкцию; требуемая прочность бетона к концу выдерживания и моменту распалубливания; способы и темпе-ратурно-влажностные режимы выдерживания бетона; данные о материалеопалубки с указанием теплоизоляц. поклей, о пароизоляц. и теплоизоляц. материалах для укрытия неопалубл. поверх ностей бетона и опалубки; потребность в энергии, воде, паре, оборудовании и спец. материалах; схема размещения скважин и наименования устройств для замеров изменения темп-ры бетона; при применении электротермообработки бетона до полнительно указываются схема размещения и подключения электродов или электронагревателей, требуемая электрич. мощность, напряжение и сила тока, тип понижающего трансформатора, сечения и длина проводов; сроки и порядок распалубливания и нагружения конструкций; особенности техники безопасности при производстве работ.
В практике гидроэнергетич. строительства применяются сборные железобет. элементы. На строительстве Каунасской, Кременчугской, Днепродзержинской, Боткинской, Плявиньской и др. ГЭС его объем составил 8—12% общего объема бетонных работ. В еще больших объемах применялся сборный железобетон на строительстве Киевской и Саратовской ГЭС.
В гидроэнергетич. строительстве сборный железобетон применяется в виде сборно-монолитных конструкций (сборные элементы образуют наружные поверхности, заменяющие собой опалубку, а внутр. части заполняются монолитным бетоном), в виде сборных конструкций (осн. часть составляют сборные элементы, а монолитный бетон используется лишь для за-моноличивания стыков между ними). Стоимость сборного железобетона, как правило, значительно выше стоимости монолитного.
Для обеспечения водонепроницаемости элементов гидротехнич. сооружений, а также для защиты конструкций от воздействия агрессивных вод в гидроэнергетич. строительстве применяется гидроизоляция.
Осн. виды работ по устройству гидроизоляции: оклейка поверхности сооружения гидроизоляц. материалами; покрытие поверхности асфальтовой изоляцией; торкретирование поверхности сооружений; защита поверхности металлич. оболочками с антикоррозионным покрытием; устройство водонепроницаемых шпонок в температурно-осадочных швах.
Благодаря внедрению совершенной технологии горно-проходческих работ широкое распространение получило строительство подземных сооружений, включая здания ГЭС, водоводы, туннели, шахты, уравнит. резервуары, штольни. Способы горной проходки подземной выработки определяются в зависимости от характера горных пород, их крепости и состояния.