Глава 15. Разрезка сооружений на блоки бетонирования

15.1. Основные причины разрезки сооружений постоянными и временными швами

Существенное влияние на термонапряженное состояние сооружения, его трещиностойкость и монолитность в период строительства и эксплуатации оказывает разрезка сооружений на блоки бетонирования.

Причины, вызывающие необходимость разрезки сооружения на блоки бетонирования, можно разделить на две основные группы. Первая группа – производственные причины, связанные с обеспечением условий возведения сооружения. Вторая группа – причины, связанные с обеспечением трещиностойкости и монолитности сооружений в период строительства и эксплуатации. Обе группы причин требуют возведения сооружения отдельными частями, ограниченными как в плане, так и по высоте, и называемыми блоками бетонирования.

По производственным причинам практически невозможно обеспечить непрерывное возведение массивных сооружений на всю их длину, ширину и высоту. Здесь сказываются ограничения по рациональной высоте опалубки, арматурных конструкций, по очередности возведения сооружений, по производительности бетонного завода и бетоноукладочных средств и др.

По условиям борьбы с трещинообразованием также невозможно обес­печить монолитность массивных сооружений без разрезки их на отдель­ные блоки системой швов. Швы могут быть постоянными и временными.

Постоянные швы называют температурно-осадочными и осадочными и предназначают для обеспечения возможности взаимных перемещений час­тей сооружений от температурных деформаций и осадки основания как в период строительства, так и в период постоянной эксплуатации. Посто­янные швы устраиваются сквозными, разрезающими все тело сооружения до основания, и несквозными – в виде надрезов, проходящих либо только в верхней части сооружений и не доходящих до ее основания, либо вдоль наружных граней сооружений на глубину распространения существенных колебаний температуры бетона в период эксплуатации (обычно 4–6 м.).

Применительно к плотинам эти швы устраивают, как правило, плоскими нормально к оси плотины и делят ими плотину на отдельные секции или части (рис.15.1). Швы снабжают уплотнениями, обеспечивающими их водонепроницаемость и необходимую свободу деформаций. Расстояние между сквозными и несквозными температурными швами определяют расчетом с учетом климатических и геологических условий, высоты плотины, ее конструктивных особенностей и производственно-технологических условий, определяющих температурно-осадочные деформации плотины и ее основания.

Рис. 15.1. Принципиальные схемы разрезки массивных бетонных плотин постоянными швами: а – высоконапорной на скальном основании, б – низконапорной на мягком основании

1, 2, 3 – глухая, станционная, водосливная части плотин соответственно; 4 – сквозные вертикальные температурно-осадочные швы; 5,6 – температурные швы-надрезы на гребне и на гранях плотины; 7 – водоприемники; 8 – водосливные отверстия

Для сооружений на скальных основаниях расстояния между постоян­ными швами определяются в зависимости от вышеперечисленных факторов и колеблются в пределах от 9 до 30 м. В табл.15.1 приведены данные о размерах секций плотины (расстояние между температурными швами) по построенным и строящимся высоким плотинам на скальных основани­ях. Расположение постоянных температурных швов увязывают с намечае­мой схемой пропуска строительных расходов, схемой расположения основ­ных водопропускных отверстий с размерами турбинных блоков здания ГЭС и насосных станций и т.д. Обычно в этих случаях в каждой секции рас­полагают по одному водосливному пролету или по одному агрегату ГЭС (рис.15.I,а).

Для сооружений на мягких основаниях расстояние между постоянны­ми осадочными швами может быть значительно большим, чем на скальных основаниях (до 60 м. и более). В этом случае каждая секция может вклю­чать в себя несколько водосливных пролетов или блоков агрегатов (рис15.1,б).

Временные швы называют строительными и устраивают для тех же целей, что и постоянные, но только для строительного периода. Поэто­му они в основном рассчитываются на восприятие температурных деформа­ций, связанных с температурными колебаниями от экзотермического разо­грева бетона в строительный период и последующего его остывания под воздействием наружного воздуха.

В период остывания блоков вертикальные строительные швы раскрываются, образуя между блоками щели. Поэтому к моменту нагружения со­оружения эксплуатационными нагрузками эти «щели» должны быть ликвиди­рованы или конструкция и взаимные расположения швов должны быть тако­вы, чтобы обеспечивать совместную монолитную работу отдельных блоков при наличии между ними небольших щелей.

Процесс ликвидации щелей в вертикальных строительных швах между блоками бетонирования обычно называют омоноличиванием сооружения. Омоноличивание швов осуществляется заполнением щелей материалом, спо­собным передавать возникающие между блоками усилия. При этом при небольших раскрытиях швов применяют нагнетание цементного раствора под давлением (способ цементации), а при наличии широких объемных швов – метод заполнения бетоном.

Монолитность горизонтальных межблочных швов достигается специ­альной обработкой поверхности, обеспечивающей хорошую связь блоков бетонирования. На поверхности блоков после окончания бетонирования образуется так называемая цементная пленка, обладающая большой «пори­стостью». Обработка поверхности и преследует цель ликвидации такой пленки. Для этого используют различные методы обработки поверхности сжатым воздухом, водой под давлением, механическими щетками или с по­мощью пескоструйного аппарата. Как показали исследования, прочность горизонтального шва и его водонепроницаемость существенно зависят от длительности перерывов в бетонировании блоков. При регулярной уклад­ке бетона и перерывах в бетонировании, не превышающих 15 дней, обрабо­танный шов мало отличается от монолитного бетона по водонепроницаемо­сти и прочности. Наоборот, при больших перерывах в бетонировании строительный шов существенно отличается по свойствам от монолитного бетона.

Плотины	Породы основания	Среднегодовая температура воздуха, °С	Размеры секций, м
			Водосливная часть		Станционная часть		Глухая часть
		Амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, °С	Ниже УМО	Выше УМО	Ниже УМО	Выше УМО	Ниже УМО	Выше УМО
Бухтарминская Мамаканская Братская Красноярская Зейская	Габбро, амфиболиты Криссталические сланцы Диабазы Граниты Диариты		18 15 22 15 15	- 6–9 22 15 6–9	19–20 14 22 15	- 6–9 22 15 22	13–15 15 11 15 15	- 7,5 11 7,5 7,5

Таблица 15.1

Размеры секций плотин

П р и м е ч а н и е: «+» В числителе – до водоприемника; в знаменателе – выше водоприемника.