Зарубежный опыт использования технологии обработки бетона водой высокого давления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зарубежный опыт использования технологии обработки бетона водой высокого давления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений

М.Г. Зерцалов

В данной статье анализируется европейский опыт обработки бетона водой высокого давления. Это связано с решением вопросов реконструкции и ремонта существующих сооружений, которые нуждаются в замене лицевого бетона, разрушенного в результате различных воздействий.

Использование традиционных методов не гарантирует обеспечение сплошности сооружения и предотвращение появления трещин, которые часто проникают глубже защитного слоя арматуры. В этом случае, убрать бетон, не повреждая арматуру, практически невозможно. Применение метода разрушения бетона водой высокого давления, позволит не только удалить бетон, но и очистить арматуру с удалением следов коррозии.

В настоящее время в гидротехническом строительстве основное внимание уделяется не строительству новых сооружений, а ремонту и реконструкции существующих, построенных 20, и 50 лет тому назад. Канал им. Москвы, Волго-Дон, Волжский каскад гидростанций и другие объекты гидротехники требуют замены оборудования, проведения работ по реконструкции, а бетонные и железобетонные конструкции во многих случаях нуждаются в замене лицевого бетона, разрушенного как коррозией, так и механическими повреждениями. При выполнении этих работ в основном применяются технологии, существующие уже много лет. Это буровзрывной метод, динамическое разрушение с помощью пневматических отбойных молотков, а в некоторых случаях химические расширяющиеся составы. Так как использование тяжелой техники на гидротехнических объектах практически невозможно из-за возникающих при ее применении серьезных динамических нагрузок на конструкции, то при проведении работ выбор технологий остается небогатый. При осуществлении такого выбора для ремонта гидросооружений основными требованиями является не нарушение сплошности сооружения и предотвращение возможности трещинообразования. Так как работы на гидротехнических сооружениях проходят в водоохраной зоне, то особое внимание должно уделяться экологическим последствиям применения той или иной технологии. При эксплуатации гидротехнических сооружений постоянно возникает необходимость ремонта, связанная с повреждениями конструкций в результате:

коррозии бетона,

коррозии арматуры,

механических деформаций,

зимнего трещинообразования,

прочих воздействий.

Для проведения ремонта нужно удалить поврежденный слой бетона, а далее на его место уложить новый. Проблемой в этом случае является то, что трещины часто проникают глубже защитного слоя арматуры (5 см) и убрать бетон, не повреждая арматуру, становится практически невозможно. Трещинообразование - химическое разрушение опасно с точки зрения экологии. В этом случае заслуживает внимания европейский опыт обработки бетона водой высокого давления.

На рисунке 1 показан весь спектр возможностей технологии разрушения бетона водой.

обработка бетон давление гидроэлектростанция

Рис. 1. Возможности использования оборудования для разрушения бетона высоким давлением воды

Метод разрушения бетона водой высокого давления состоит в том, что на бетонную поверхность воздействует струя воды из форсунки, двигающейся по заданной программе и изменяющей угол атаки, под давлением 1000… 1300 атм. При этом происходит разрушение вяжущего компонента бетона и отдельные куски вымываются из монолитной конструкции. Размер этих фрагментов зависит от прочности бетона и колеблется в диапазоне от нескольких миллиметров до 10 см. По окончании обработки бетона водой эти фрагменты убирают для последующей утилизации.

Арматура, при воздействии на нее воды под таким давлением полностью очищается не только от частиц бетона, но и от всех следов коррозии.

Данная технология позволяет производить локальные выборки бетона не только необходимых размеров, но и на нужную глубину.

Как показывают проведенные в Швеции исследования, после обработки водой высокого давления, сцепление старого и нового бетона намного выше, чем их сцепление при снятии старого бетона с помощью отбойного молотка*.

Комплект оборудования для производства работ по данному методу состоит из гидростанции и робота с манипулятором, на котором смонтирован защитный кожух, под которым находится форсунка и направляющая, по которой она передвигается в процессе работы. Внешний вид робота показан на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид робота с манипулятором и защитным кожухом

Ремонт плотины гидроэлектростанции Midskog (Швеция )

Плотина гидроэлектростанции Midskog на реке Indal является частью гидросистемы северной Швеции. Она была построена в 1940 г. и состоит из земляной и бетонной дам. Общая протяженность по верху 1404 м, из которых 390 м - железобетонная часть. Наивысшая отметка над уровнем земли 27 м. Приблизительный объем воды проходящей через гидроэлектростанцию Midskog - 370 м3/с. Высота сброса воды - 29 м. На станции установлены три турбины вырабатывающие 125 мВт.

В процессе эксплуатации в теле железобетонной части плотины образовались микро- и макротрещины. Задача, поставленная перед подрядной организацией - NCC (Nordic Concrete Company), состояла в том, чтобы удалить бетон на поверхности площадью 2200 м2 и на глубину 3…10 см.

Для выполнения этой работы было использовано оборудование фирмы Conjet AB, состоящее их гидроагрегата 120/1200, с расходом воды 120 л/мин и давлением 1200 атм., водяной насос был подключен к дизельному двигателю мощностью 400 л.с. Вспомогательное оборудование, фильтры для воды, водяной бак и прочее было смонтировано в 20-футовом контейнере и установлено на гребне плотины.

Работа по удалению бетона проводились следующим способом. На поверхность бетона устанавливали платформу Jetframe, по сути напоминающую координатный станок. Для того, чтобы достать до всех участков плотины, нуждавшихся в ремонте, платформу смонтировали на телескопической мачте Skylift. Высоким давлением воды смывали бетон на необходимую глубину по всей площади, перекрываемой платформой и по окончании работ на данной захватке, переставляли ее на следующую, где весь цикл повторялся.

Работы были начаты в апреле 1991 г. и закончены в июле.

Ремонт и модернизация гидроэлектростанции на реке Drava (Словения)

Каскад гидротехнических сооружений на реке Drava (Словения) строился в течение 60 лет, с1918 по 1978 гг.

Рис. 3. Разрез турбины

Рис. 4. Схема производства работ

Последняя реконструкция ГЭС проведенная в 1996 г., предусматривала увеличение диаметра турбин с 4,65 м до 6,33 м. Таким образом, было необходимо снять лицевой бетон в трубе на высоту 5,25 м и глубиной 840 млм. Всего на каждой турбине нужно было удалить 65 м3 бетона. С помощью оборудования для разрушения бетона высоким давлением воды эти работы были выполнены. Производительность уборки бетона на данном объекте составила около 1 м3/ч. Работы проводила словенская фирма Gradis . Оборудование использованное в этом проекте состояло из установки Robot 361 Conjet (Швеция), гидроагрегата производства фирмы Hammelmann (Германия) и гидронасоса приводимого в действие с помощью дизельного двигателя Caterpillar (США) мощностью 750 л.с., выдававшего давление 1400 атм. при потоке воды 194 л/мин.

Рис. 5. Производство работ на Панамском канале

Полное отсутствие запыленности и вибраций при использовании технологии обработки бетона водой высокого давления делает затруднительным сравнение с другими методами, (разве только с методом алмазной резки и сверления железобетона), так как сложно сравнивать существующие для этих методов данные с нулевыми показателями в случае алмазных технологий.

Рис. 6. Ремонт пирса в Персидском заливе

Выводы

На основании изложенного материала можно отметить, что метод обработки бетон водой высокого давления при ремонте и реконструкции гидросооружений является инновационным и обладает во многих случаях следующими преимуществами по сравнению с разрушающими методами:

не нарушает монолитности и сплошности гидротехнических сооружений;

не приводит к трещинообразованию;

позволяет повысить производственную безопасность работ по ремонту и реконструкции гидросооружений;

является экологически наиболее чистым и поэтому более предпочтительным с точки зрения охраны окружающей среды.

Размещено на Allbest.ru