Строительство гидротехнических сооружений

     Каждое  гидротехническое сооружение особенно по своим характеристикам. Вряд ли можно найти два абсолютно одинаковых объекта. Природа диктует свои особенности строительства каждого элемента водного сооружения.

     Характерные особенности гидротехнического  сооружения связаны с воздействием на него водного потока, льда, наносов и других факторов. Это воздействие может быть:

     -  механическим (статические и гидродинамические  нагрузки, суффозия грунтов и  др.);

     - физико-химическим (истирание поверхностей, коррозия металлов, выщелачивание  бетона);

     - биологическим (гниение деревянных конструкций, истачивание дерева живыми организмами и пр.). [2] 

     Условия возведения некоторых «больших»  гидротехнических сооружений осложняются  необходимостью пропуска через сооружения в период их постройки (обычно в течение  нескольких лет) так называемых строительных расходов реки - льда, сплавляемого леса, судов и пр.

     Для качественного возведения гидротехнических сооружений необходима широкая механизация  строительных работ. Используются преимущественно  монолитные и сборно-монолитные конструкции, реже сборные и типовые, что обусловливается различными неповторяющимися сочетаниями природных условий - топографических, геологических, гидрологических и гидрогеологических. Влияние гидротехнических сооружений, особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъём уровня грунтовых вод, обрушение берегов и т.п. Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надёжности конструкций, так как аварии гидротехнических сооружений вызывают тяжёлые последствия - человеческие жертвы и потери материальных ценностей. Например, аварии плотины Мальпассе во Франции и водохранилища Вайонт в Италии привели к человеческим жертвам, разрушению городов, мостов и промышленных сооружений. [2] 

     СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА  ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 

     Использование при строительстве гидротехнических сооружений разных видов сложности  и капитальности невозможно без  использования современных материалов. Зачастую используют стальные шпунтовые сваи. Областью применения стальных шпунтовых свай является устройство шпунтового ограждения котлованов, траншей; при берегоукреплении; при строительстве мостов, путепроводов, эстакад; а также при возведении гидротехнических сооружений (причал, больверк, гидроузел, шлюзы и т.п.) и строительстве сооружений для складирования твердых и жидких промышленных отходов. 

     Шпунтовое ограждение - это сплошная шпунтовая  стенка, образованная стальными сваями (шпунт типа «Ларсен», плоский шпунт, зетовый профиль, а также труба и двутавровые балки) методом вибропогружения, забивки или вдавливания. Шпунтовое ограждение служит водонепроницаемой преградой и удерживает грунт от обрушения при возведении конструкций. Ударный метод погружения шпунтовых свай применяется в различных грунтах, но существуют ограничения при работе в условиях плотной городской застройки. Вибропогружение шпунта осуществляется установками на базе экскаватора, что позволяет производить работы в стесненных условиях (так как не требуется одновременная работа нескольких единиц техники). При использовании данного вибропогружателя (благодаря боковому захвату сваи) можно поднять, переместить по строительной площадке, погрузить или извлечь металлическую сваю (шпунт). Использование более мощных навесных погружателей позволяет вести работы в сложных грунтах, а также при устройстве шпунтовой стены с плавсредств. [3] 

     Немаловажное  значение имеет и бетон. Бетон, который  используют при строительстве гидросооружений, называют гидробетон. У него особые характеристики. Материалы специальной группы являются высокопрочными с фибронаполнителем. Они  применяются:

     - для выполнения ремонтных работ  в короткие сроки (набор прочности  за 3-6 часов- 20 МПа);

     - для достижения высокой ранней прочности бетонных конструкций (30-35 МПа в возрасте 1 суток);

     - для возведения конструкций из  бетонов высокой прочности (не  менее М600).

     Защитные  покрытия и конструкции, выполненные  из этого бетона, не нуждаются в  дополнительной гидроизоляции. Высокая прочность на сжатие, и благодаря фибронаполнителю - на изгиб и растяжение, увеличенная  прочность на разрыв (до 25 процентов) и повышенная безусадочность позволяют уменьшить толщину конструкций с сохранением их прочности. [1] 

     В зимних условиях современными специалистами освоена технология подводного бетонирования с применением безусадочных быстротвердеющих бетонов с высокой степенью адгезии. Безусловными преимуществами данных типов бетона (например, сухих бетонных смесей наливного типа ЭМАКО) являются:

     - высокая ранняя прочность;

     - высокая адгезия к бетону и  металлоконструкциям;

     - устойчивость к сульфатам;

     - отсутствие усадок. 

     Бетонирование производится после тщательной кавитационной  очистки и удаления ослабленного бетона и ржавчины.

     Более того, для проведения работ в зимнее время появилось и еще одно новшество - воздуходувное устройство для прогрева бетонных откосных креплений. Это очень актуально для гидротехнического строительства. Воздуходувное устройство для прогрева бетонных откосных креплений в зимнее время включает в себя обогреватели бетона и термоизоляцию. Обогреватели бетона состоят из системы перфорированных трубок, параллельно уложенных на бетонную смесь на откосе дамбы. Система перфорированных трубок присоединена общим каналом к воздушному котлу с вентилятором и сверху покрыта полиэтиленовой пленкой. Размер отверстий перфорированных трубок и расстояния между ними по мере отдаления от места входа пара к концу могут увеличиваться для обеспечения равномерности прогрева откосного крепления по всей площади. В воздушный котел встроен винт для обеспечения винтообразного движения воздушного потока. Горячий воздух, подающийся в систему прогрева, вырабатывается в котле в результате кипячения воды источником тепла. Обеспечивается равномерность нагревания бетона по всей площади, экономя энергоносители, и создается благоприятный температурно-влажностный режим для твердения бетона. 

     Одна  из последних разработок при работе с грунтом, укреплении и эстетическом оформлении береговой линии - использование «системы террамеш». «Система террамеш» - система армирования грунта, состоящая из лицевой грани и армопанелей из сетки двойного кручения, укладываемых в тело отсыпаемой насыпи. Имеет лицевую грань из габионов, заполненных камнем. Значительно улучшает механические свойства грунта обратной засыпки и изготавливаются только с дополнительным покрытием ПВХ. Заполнение камнем габионов, составляющих «системы террамеш», улучшает физические свойства грунта в месте установки модулей. Благодаря пористой структуре лицевой грани достигается высокая проницаемость сооружений для воды и воздуха, создаются идеальные условия для появления на них растительности. [3] 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Проектирование  и строительство гидротехнических сооружений, несомненно, требует профессионального подхода. Первое преимущество профессионального подхода: использование современных материалов и технологий, применение которых дает экономичность в разы по сравнению с традиционными. Второе - строгое техническое сопровождение строительства со стороны профессионалов. Третье - это позволяют себе, к сожалению, не все. Использование в работе инновационных подходов. Уважающая себя фирма, специализирующаяся на гидротехническом строительстве, пройдет (и проведет) не один семинар, освоит не одну технологию, проведет ряд экспериментов (не на клиентах, конечно) в ходе внедрения инновационных технологий. Как правило, на это уходят годы. Но результат того стоит.

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 

1. Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, Стройиздат 1983 - 360с.
2. Лекции - Водосбросные сооружения высоконапорных гидроузлов, Драницын Е. М. 2009.
3. Материалы сайта http://www.strojabc.ru