Диссертация (1141446), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Например, на плотине Reece высотой 122 м(Австралия) они составили 70 мм, а на плотине Alto Anchicaya – 106 мм [ICOLD,2010, В.141; Pinto, Marques].Наибольшую опасность для герметичности шва представляют раскрытияшва. По натурным данным они происходили при заполнении водохранилищапрактически на всех высоких плотинах. По нашему мнению, раскрытиепериметрального шва говорит о том, что экран испытывает растягивающиеусилия. Величина раскрытия шва обычно довольно большая – 5÷10 см, а наплотине Alto Anchicaya (Колумбия) высотой 140 м раскрытие составило 125 мм[Pinto, Marques; ICOLD, 1989].
При таких значительных раскрытиях можетпроисходить разрыв уплотнений. Часто именно это являлось причинойповышенных фильтрационных расходов через плотины с ЖБЭ.Водонепроницаемость экрана. Аварийные ситуации и ремонт.Данные о фильтрационном расходе через плотину с железобетоннымэкраном позволяют косвенно судить о состоянии уплотнений швов в экране ипроцессах трещинообразования в бетоне.
Его величина зависит от сохранениямонолитности экрана и надёжность работы уплотнений в швах.Во многих плотинах герметичность периметрального (контурного) швабыла нарушена. Об этом свидетельствуют данные о фильтрационном расходечерез современные плотины с ЖБЭ [ICOLD, 2010, В.141]. При надёжной работе17экрана и швов фильтрационный расход через него невелик.
Например,фильтрационный расход через плотину Фош ду Арейа высотой 160 м и длиной погребню 828 м после заполнения водохранилища составил 236 л/с.Ещё одной причиной повышенных фильтрационных расходов являлосьобразование трещин в самом ЖБЭ. В плотине Ita (Ита, Бразилия) высотой 125 мтрещины в экране образовались на глубине 8090 м [Маркес Фильо, Пинто]. Вконтурной плите около правого примыкания были обнаружены трещины 1015 мпопростиранию.Вкачествепричинпоявлениятрещинназываютсятемпературно-усадочные деформации, а также осадки и смещения недостаточноуплотнённой каменной наброски. Через 4 месяца после начального заполненияводохранилища фильтрационный расход через плотину достиг 1700 л/с.На плотине Aguamilpa (Агуамилпа, Мексика) фильтрационный расход резковозрастал при наполнении водохранилища от уровня сработки до НПУ.
Причинойэтого оказалось образование в верхней части экрана горизонтальных трещин(рисунок 5.6б). На плотине Turimiquire (Венесуэла, 113 м) фильтрационныйрасход достигал около 10 м3/сек [Scuero, Vaschetti].При возникновении значительного фильтрационного расхода необходимопроводить ремонтные работы, что восстановить водонепроницаемость экрана изащитить грунтовую насыпь под экраном от фильтрационных деформаций.Существует несколько способов ремонта в зависимости от его срочности.Первоочередной ремонт плотин, в экранах которых образовались трещины,заключался в отсыпке на экран мелкозернистых грунтов с целью уменьшитьфильтрационные расходы [ICOLD, 2010, В.141].
Это помогло уменьшитьфильтрационный расход в плотине Segredo с 400 л/с до 70 л/с, в плотине Xingo с160 л/с до 10 л/с, а в плотине Фош ду Арейа с 236 л/с до 60 л/с [Pinto, Marques].Однако, как показывает опыт, такой ремонт не всегда оказываетсядейственным, особенно если в экране образовались трещины. Например, послеотсыпки илистых песчаных материалов на поверхность экрана плотины Итафильтрационный расход был уменьшен с 1700 л/с до 380 л/с [Маркес Фильо,18Пинто].
А на плотине Barra Grande фильтрационный расход через некотороевремя после ремонта вырос до 1000 л/с [Pinto, 2008].Основательный, капитальный ремонт можно провести только послеопорожнения водохранилища. Он предусматривает заделку бетоном трещины ивосстановление целостности уплотнений швов. Однако в некоторых случаяхтрещины образовывались повторно.Плотина Salt Springs (Салт Спрингс, 1935 г.) в США ремонтировалась всреднем раз в 4 года. Весной 2001 г. в железобетонном экране этой плотиныобразовалась очередная трещина [A permanent solution at Salt Springs dam].Фильтрационный расход достиг 1130 л/с. Аварийный ремонт проводилсяводолазами.Длякапитальногоремонтаплотиныводохранилищебылоопорожнено.
В 2005 г. железобетонный экран площадью 18500 м2 был покрытгеомембраной. После ремонта фильтрационный расход снизился до 340 л/с.В последнее время, на старых плотинах, экраны которых в результатедлительной эксплуатации были сильно повреждены, в качестве метода ремонтаприменялось покрытие экрана полимерными геомембранами. Ремонт ЖБЭплотины Turimiquire также был произведён путём установки геомембраны подводой [Scuero, Vaschetti].Указанныеаварийныеситуациивыявляютещёодиннедостатокконструкции плотины с ЖБЭ – это их слабая ремонтопригодность.Трещинообразование в железобетонном экране.Опыт эксплуатации как первых, так и современных плотин показывает, чтообразование трещин в ЖБЭ – не редкость.
Как показал исторический обзор(п.5.2), именно трещинообразование стало причиной, по которой в середине XX в.перестали строить каменно-набросные плотины с ЖБЭ. Применение данного типаплотин возобновилось только тогда, когда появилась возможность болеекачественно уплотнять камень и уменьшить деформации тела плотины.ОднакотрещинообразованиюподверженыЖБЭисовременныхсверхвысоких плотин. Примерами могут служить плотины Aguamilpa (высота178 м, Мексика) [Маркес Фильо, Пинто], Tianshengqiao 1 (178 м, Китай),19Turimiquire (113 м, Венесуэла) [Scuero, Vaschetti], Mohale (145 м, Лесото)[Johannesson, Tohlang], Barra Grande (185 м, Бразилия) [Pinto, 2008], Саmpos Novosвысотой (202 м, Бразилия) [Freitas; Tanchev; Pinto, 2008].
В самой в ЖБЭ самойвысокой в мире плотине данного типа, Shuibuya (Китай), также были обнаруженытрещины [Song, Sun, Wang].Обычно выделяют трещины двух основных типов: трещины, образовавшиеся в результате температурно-влажностныхдеформаций бетона; трещины, образовавшиеся в результате нарушения прочности бетона (нарастяжение или сжатие).Трещины первого типа имеют малую толщину, имеют тенденцию ксамозалечиванию, проявляются обычно ещё на этапе строительства и могут бытьотремонтированы.Трещинывтороготипа(«прочностныетрещины»)представляют собой большую опасность, т.к.
имеют существенные раскрытия иприводят к разрыву арматуры, что требует капитального ремонта экрана.Конечно, на образование трещин могло повлиять множество причин, но всёже основная из них – это значительные или неравномерные деформации каменнойнасыпи под экраном. Эта та же причина, которая стала препятствием длястроительства плотин данного типа в середине XX в.Характер и направление образовавшихся в ЖБЭ трещин различается дляразных плотин. Это говорит о том, что факторов, которые приводят ктрещинообразованию несколько.
Отсутствие единого мнения о причинах имеханизме трещинообразования в ЖБЭ лишь только подтверждает этот факт.Горизонтальные трещины возникли в экранах плотин Shuibuya [Song, Sun,Wang], Aguamilpa [Маркес Фильо, Пинто]. Можно утверждать, что эти трещиныявились результатом появления в ЖБЭ растягивающих напряжений, т.к. характеросадок плотины Aguamilpa мог в ЖБЭ вызвать растяжение. Некоторыеисследователи [Маркес Фильо, Пинто; Arici] именно с растяжением связываютобразование трещин в ЖБЭ.20Вертикальные трещины наблюдались в экранах плотин Tianshengqiao 1,Barra Grande и Mohale [Freitas; Barra Grande Hydropower Plant; Johannesson,Tohlang]. В них происходило разрушение защитного слоя над арматурой, чтохарактерно для разрушения при нарушении прочности бетона на сжатие(рисунок 5.8).Отмечены также случаи, когда причиной образования трещин в ЖБЭ былсложный характер его деформирования, являющийся следствием сложныхтопографических условий [Маркес Фильо, Пинто].
В железобетонном экранеплотины Campos Novos образовалась целая система трещин, вертикальных,горизонтальных и наклонных [Campos Novos dam during second impounding;Tanchev; Sobrinho, Xavier, Albertoni] (рисунок 5.9).а)б)Рисунок 5.8 - Характер поврежденийжелезобетонного экрана при наличиивертикальных трещин [Freitas].а – плотина Tianshengqiao1,б – плотина Barra Grande,в – плотина Саmpos Novos.в)21Рисунок 5.9 - Трещины в железобетонном экране плотины Campos NovosКраткий обзор опыта эксплуатации современных каменно-набросныхплотин с железобетонными экранами показывает следующее:1) Тонкие железобетонные экраны, следуя за деформациями тела каменнонабросных плотин, испытывают значительные перемещения и деформации.Неравномерность распределения деформаций во многих случаях приводит кпоявлениювЖБЭсквозныхтрещин.Местоположениеобластейтрещинообразования обычно слабо предсказуемо.2) Образование в ЖБЭ трещин может быть вызвано как нарушениемпрочности железобетона как на сжатие, так и на растяжение.
Как правило,вертикальные трещины образуются из-за сжимающих напряжений [Sobrinho,Xavier, Albertoni, Pereira]. В направлении вдоль откоса ЖБЭ может испытыватьрастяжение, образование горизонтальных трещин может быть вызвано именнонарушением прочности на растяжение.3) Трещинообразование в ЖБЭ не приводит к разрушению каменнонабросных плотин, т.к. современные конструкции этих плотин предусматриваетпринятие мер по борьбе с трещинообразованием и возможной фильтрацией.22Однако эти плотины нельзя считать вполне надёжными для высоконапорныхгидроузлов.4) Ремонт ЖБЭ в случае аварии (образования трещин) в построенныхплотинах затруднён и действенные меры по ремонту можно принять только приопорожнении водохранилища или при применении водолазных работ.Вероятностьаварийныхситуацийисложностьремонтаснижаетпривлекательность каменно-набросных плотин с ЖБЭ для строительствавысоконапорныхгидроузловвРоссии.Необходимоотыскатьпричинытрещинообразования в ЖБЭ, предложить решения по недопущению образованиятрещин, а также разработать ремонтопригодные конструкции плотин с ЖБЭ.5.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
