Особенности производства работ по возведению массивных бетонных плотин на скальном основании
1. Виды швов, устраиваемых в теле массивной плотины: а) швы деформационные, конструктивные или постоянные сохраняются в процессе эксплуатации плотины и расчленяют ее тело на отдельные конструктивные секции; б) временные швынадрезы, цементируемые после твердения и охлаждения бетона; в) рабочие швы бетонирования, которые расчленяют на отдельные блоки бетонирования конструктивные секции, выделенные постоянными швами; рабочие швы внутри данной конструктивной секции намечают в соответствии с местоположением несквозных постоянных швов и временных поперечных и продольных швовнадрезов; рабочие швы в отличие от постоянных (конструктивных) являются сшитыми — бетонирование отдельных блоков выполняют с таким расчетом, чтобы прочность бетона по рабочим швам была возможно большей.
2. Временные швынадрезы в бетонной кладке. Продольные или поперечные швынадрезы делают вертикальными плоскими несквозными, простирающимися на небольшую глубину (рис. 7.37). В поперечных временных швах 1 устраивают уплотнение облегченного типа. После затвердения и остывания бетона эти швы цементируют в наиболее холодное время года. Цементацию швов осуществляют до поднятия уровня воды в водохранилище.
Цементацию вертикальных швов осуществляют следующим образом. При ведении кладки блоков в нее укладывают трубы с соответствующими отводами, выходящими в вертикальную плоскость шва. Эту плоскость разбивают на карты размером, например, 15X15 м, причем каждую карту ограждают уплотнениями (металлическими листами, края которых забетонированы в соседние блоки). При цементации шва по упомянутым трубам нагнетают растворную смесь. Растворная смесь должна быть малоусадочной и быстро и прочно схватывающейся с гранями соседних блоков бетонирования.
3. Рабочие швы. Блок, бетонирования, выделенный рабочими швами, бетонируют следующим образом. Установив опалубку, ограничивающую с четырех сторон пространство блока, подают бетонную смесь. Эту смесь укладывают в блоке слоями толщиной =0,2...0,4 м. Высоту h блока бетонирования назначают с учетом прочности опалубки, принимающей на себя давление еще не затвердевшей бетонной смеси.
Площадь А блока в плане должна удовлетворять следующему условию. Обозначим через tQ= 1...2 ч время (от начала затвердения бетонной смеси или ее укладки в блок), в течение которого допустимо перемешивать и вибрировать бетонную смесь без риска снизить прочность получаемого бетона, при использовании пластифицирующих добавок t0 можно довести до 3-5 ч.
Для усиления горизонтальных рабочих швов предусматривают следующие меры: а) избегают излишне прорабатывать верх блока вибрированием, б) перед началом бетонирования верхнего блока поверхность нижнего очищают от грязи и тонкой пленки раствора; в) расчищенную поверхность покрывают слоем растворной смеси (1,0...1,5 см), втирая ее во все неровности, и сразу же начинают бетонировать верхний блок; для улучшения работы горизонтальных рабочих швов на срез (сдвиг) горизонтальные поверхности блоков делают грубо шероховатыми путем специальной обработки неокрепшего бетона и устройства насечки. Вертикальные рабочие швы иногда цементируют, так же как и швынадрезы.
Однако рабочие швы являются наиболее слабым местом плотины: прочность цементного камня в этих швах оказывается пониженной; швы не пересекают крупного заполнителя, который является наиболее прочным элементом бетонной кладки; благодаря выделению цементного молока на поверхности блока при вибрировании бетонной смеси верхняя часть блока оказывается более пористой, а следовательно, более водопроницаемой.
В заключение отметим, что вдоль внешних наклонных граней плотины применяют наклонную опалубку. Иногда вдоль низовой наклонной грани плотины устанавливают на анкерах специально изготовленные бетонные массивы, выполняющие роль опалубки. Эти блоки не должны иметь острых углов, поэтому рабочим швам при выходе на низовую грань к своду потерны и т.п. придают соответствующий излом (см. рис. 7.39).
4. Разбивка плотины на блоки бетонирования. Она осуществляется сквозными постоянными конструктивными швами — двойные линии 1 (секция ABCD, рис 7.38) и рабочими швами — одиночными линиями 2, разбивающими конструктивную секцию на блоки.
На рис. 7.38 приведено горизонтальное сечение abed конструктивной секции ABCD. Когда длина L этой секции достаточно велика, приходится устраивать временный продольный шов, разбивающий секцию на две (вопрос о таких продольных швах решается на основании специальных термических расчетов, временный шов цементируют до поднятия уровня воды в бьефе).
Существуют две основные схемы разрезки поперечного сечения плотины на блоки бетонирования: 1) ярусная (днепровская) схема — блоки бетонирования располагаются вперевязку (рис. 7.39, а); 2) столбчатая схема — перевязка блоков отсутствует; вертикальные швы между блоками располагаются в соответствующих вертикальных плоскостях АВ (рис. 7.39, б). Размеры блоков принимают для ярусной схемы; для столбчатой схемы 1,5...3,0 м. Считают, что ярусная схема допустима только для плотин высотой до 50 м.
Иногда приходится замоноличивать вертикальные рабочие швы бетонирования. Цементация вертикальных продольных швов при столбчатой разрезке обязательна и должна выполняться до поднятия уровня воды в водохранилище. Существует еще секционная схема, когда вертикальные рабочие швы отсутствуют, причем блоки бетонирования имеют те же размеры и очертание в плане, что и конструктивные секции; частный случай секционной схемы — секционная схема с высокими блоками бетонирования (12...20 м).
При столбчатой схеме разрезки вдоль вертикальных рабочих швов бетонирования АВ будут действовать касательные напряжения т. Для лучшего их воспринятия вертикальные рабочие швы АВ делают не плоскими, а с штрабами (см. рис. 7.39, б).
В ярусной схеме при скольжении по горизонтальному шву 1— 1 (рис. 7.40), обусловленном температурными деформациями, в пределах поверхности аЪ (длиной Ь) должны развиваться силы трения, которые могут вызвать скалывание угла блока по линии ас или разрыв блока по линии ad. Участок поверхности блока всегда стремятся сделать возможно более гладким.
Столбчатая схема по сравнению с ярусной имеет ряд преимуществ: а) большинство блоков одинаковой формы и размеров; б) вертикальные швы между блоками удобнее цементировать; в) можно применять консольную скользящую опалубку для блоков; г) отсутствуют явления, возникающие при наличии перевязки блоков; д) отдельные блоки независимы друг от друга, поэтому их можно возводить одновременно, имея между ними соответствующие промежутки, желательные с точки зрения вентиляции, способствующей скорейшему охлаждению возводимых блоков; легче обеспечить необходимый температурный режим возводимой плотины, а главное — быстрее можно возводить высокую плотину в целом.
