Способ ремонта многосекционной бетонной плотины

 

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений и может быть использовано при ремонте многосекционной бетонной плотины, преимущественно высокой арочно-гравитационной. Сущность изобретения: при посекционном инъектированнии предусматривают временно пропущенные секции, в которых при инъектировании в смежных с ними секциях в пределах допустимой величины временно у верховой грани плотины происходит дополнительное раскрытие трещин и/или контактного шва. Это позволяет в пропущенной секции осуществить заполнение инъектирующим раствором раскрытых таким образом трещин и/или контактного шва под относительно низким давлением, что предотвращает раскрытие трещин и/или контактного шва в смежных заинъектированных секциях и тем самым устраняет их повторное инъектирование. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам ремонта многосекционных бетонных плотин, преимущественно высоких арочно-гравитационных.

Известен способ ремонта многосекционной бетонной плотины, согласно которому устанавливают секции с опасными на их участках фильтрационными расходами, определяют в этих секциях разведовательным бурением у верховой (напорной) грани плотины в растянутой зоне ее тела расположение трещин и величины раскрытия контактного шва системы "плотина-основание", выделяют зоны инъектирования в теле плотины и в основании, разуплотненном под верховой гранью плотины, устанавливают приборы для контролирования деформаций в теле плотины и в ее основании при инъектировании, выполняемом из продольной галереи плотины путем бурения в секциях скважин и подачи в эти скважины выбранного раствора под давлением, обеспечивающим заполнение инъектируемым раствором фильтрующих трещин и контактного шва, и инъектируют межсекционные швы (Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанции. Производственное издание. Сибирский издательский дом "Суриков", Красноярск. 1999. с, 55-143).

Недостатком такого технического решения является большой объем работ при ремонте плотины вследствие периодически возникающей необходимости повторно инъектировать в секции из-за опасного раскрытия трещины и/или контактного шва при инъектировании в смежной с ней секции, а именно в заинъектированной секции раскрывается трещина в теле плотины при инъектировании в смежной секции тела плотины и раскрывается контактный шов при инъектаровании в смежной секции основания плотины.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является сокращение объема работ за счет уменьшения повторного инъектирования. Технический же результат от использования изобретения заключается в предотвращении опасного раскрытия трещины и/или контактного шва в заинъектированной секции при последующем инъектировании в смежной с ней секции.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе ремонта многосекционной плотины, включающем установление секций с опасными на их участках фильтрационными расходами, определение в этих секциях разведывательным бурением у верховой грани плотины в растянутой зоне ее тела расположения трещин и величины раскрытия контактного шва системы "плотина-основание", выделение зон инъектирования в теле плотины и в основании, разуплотнено под верховой гранью плотины, установку приборов для контролирования деформаций в теле плотины и в ее основании при инъектировании, выполняемом из продольной галереи плотины путем бурения в секциях скважин и подачи в эти скважины выбранного раствора под давлением, обеспечивающим заполнение инъектируемым раствором фильтрующих трещин и контактного шва, и инъектирование межсекционных швов, согласно изобретению инъектирование в секциях тела плотины и/или ее основания осуществляют в последовательности, обеспечивавшей нахождение между двумя заинъектированными секциями временно незаинъектированной пропущенной секции, причем при последующем инъектировании в пропущенной секции подачу раствора в скважины осуществляют под более низким давлением, чем была осуществлена подача раствора в скважины при инъектировании в непосредственно примыкающих к ней секциях, и не вызывающим в этих заинъектированных секциях повторное раскрытие трещин и/или контактного шва на опасную величину. Целесообразно инъектирование в пропущенной секции осуществлять путем подачи раствора сначала в наиболее удаленные от верховой грани плотины скважины, а затем в остальные скважины, а инъектирование межсекционного шва осуществлять после инъектирования в обоих смежных секциях, образующих этот шов.

Сущность технического решения заключается прежде всего в том, что при посекционном инъектировании предусматриваются временно пропущенные секции, в которых при инъектировании в смежных с ними секциях в пределах допустимой величины временно происходит дополнительное раскрытие трещин и/или контактного шва. Это позволяет в пропущенной секции осуществить заполнение инъектирующим раствором раскрытых таким образом трещин и/или контактного шва под относительно низким давлением, что и предотвращает раскрытие трещин и/или контактного шва в смежных заинъектированных секциях и тем самым устраняет их повторное инъектирование.

На фиг.1 изображена высокая бетонная арочно-гравитационная плотина (типа Саяно-Шушенской), поперечный разрез; на фиг.2 - расположение трещин на верховой грани плотины и в ее основании, вид с верхнего бьефа; на фиг.3 - узел I на фиг. 1, схема расположения скважин и щелемеров в зоне инъектирования секции; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3.

Способ осуществляют следующим образом.

На высокой бетонной арочно-гравитационной плотине 1 (фиг.1), размешенной на скальном основании 2, осуществляют наблюдения за фильтрационным режимом на каждом участке ее секций 3 (фиг.2) путем инструментального определения количества воды, поступающего в ее дренажные системы. Дренажная система тела плотины включает в себя продольные галереи 4, поярусно расположенные по высоте плотины в непосредственной близости к ее верховой (напорной) грани 5 и сообщенные между собой смотровыми колодцами 6, и ряды дренажных скважин 7 в нижней части тела плотины 1. Дренажная система основания плотины включает в себя ряд дренажных скважин 8, выполненных из нижней продольной галереи 9 с низовой (безнапорной) стороны от глубинной цементационной завесы 10. О фильтрационном режиме в основании плотины судят также по величине противодавления, контролируемого пьезометрическими створами: продольными 11, выполненными из нижней продольной галереи 9, и поперечными, выполненными из поперечных галерей 12, водоприемники 13 которых размешены за пределами укрепительной цементации 14 или внутри ее.

После первого же подъема уровня воды перед плотиной до нормального подпорного уровня (НПУ) или близкого к нему на основании показаний контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) и прежде всего тензометров (не показаны), установленных в теле плотины и ее основании, и щелемеров 15, установленных на контакте 16 тела плотины и ее основания, в каждой секции 3 устанавливают границы растянутой зоны 17 в теле плотины и зоны опасного разуплотнения 18 в основании 2 под верховой гранью 5 плотины 1.

В случае увеличения в ряде секций 3 фильтрационных расходов до опасной величины обычно это происходит на русловом более высоком участке плотины, осуществляют непосредственно ремонт плотины в следующей последовательности работ.

Из продольных галерей 4 нижних ярусов и галереи 9 выполняют разведывательное бурение скважин (не показаны) и производят их гидравлическое опробование. На основании полученных данных устанавливают у верховой грани плотины, в ее растянутой зоне, пространственное расположение трещин 19 в теле плотины и величину раскрытия контактного шва 16 системы "плотина-основание", а также уточняют глубину зоны разуплотнения 18 в основании 2. После этого в секциях выделяют зоны инъектирования 20 (фиг.3) в теле плотины и зоны 21 в ее основании 2 (фиг.2) и осуществляют установку дополнительных приборов для контролирования деформаций в теле плотины и в ее основании непосредственно при инъектировании: щелемеров 15, тензометров, геодезических марок (не показаны).

Сначала осуществляют инъектирование тела плотины, а затем ее основания - может быть и иной порядок, например одновременный. Инъектирование трещин 19 в теле плотины осуществляют из одной из вышерасположенной продольной галереи 4, а инъектирование контактного шва 16 и разуплотненной зоны 18 основания - преимущественно из нижней продольной галереи 9.

Инъектирование осуществляют посекционно: сначала инъектируют пионерные секции 3 (фиг.4, пионерные секции заштрихованы), обеспечивая нахождение между двумя заинъектированными секциями временно незаинъектированной пропущенной секции, а затем инъектируют пропущенную секцию.

При инъектировании в секции бурят скважины 22, которые располагают рядами (фиг. 4). В эти скважины подают раствор под давлением, обеспечивающим заполнение инъектируемым раствором фильтрующих трещин 19 и/или контактного шва 16, при этом давление ограничивают условием: при инъектировании не должно до опасной величины происходить дополнительное раскрытие трещины и/или контактного шва в инъектируемой секции и их повторное раскрытие в непосредственно примыкающих к ней ранее заинъектированных секциях (дополнительное раскрытие трещины сопровождается их дополнительным углублением в тело сооружения).

При инъектировании пионерных секций в незаинъектированных пропущенных секциях временно в пределах допустимой величины допускают дополнительное раскрытие трещин и/или контактного шва. Это позволяет в последующем осуществлять инъектирование пропущенных секций под более низким давлением, чем было осуществлено инъектирование пионерных секций, непосредственно примыкающих к пропущенным.

Целесообразно не допускать образование одновременно двух и более незаинъектированных пропущенных секций, а сразу после образования одной пропущенной секции осуществлять ее инъектирование.

Инъектирование в пропущенной секции с дополнительно раскрытыми трещинами осуществляют путем подачи раствора сначала в скважины более удаленного от верховой грани 5 плотины ряда 23, а затем в скважины других рядов. При подаче раствора в скважины ряда 23 происходит резкое падение давления в заполняющем трещину (контактный шов) растворе в направлении открытого (не заинъектированного) у верховой грани плотины основания (устья) трещины, что существенно снижает "поршневой эффект" инъектирования и, соответственно, снижает силовое воздействие на смежные заинъектированные секции. Поэтому подачу раствора в скважины ряда 23, предназначенные для качественного заполнения вершин трещин, осуществляют под давлением, на 10-30 процентов более высоким, чем в скважины других рядов, подачу раствора в которые осуществляют под давлением на 10-30 процентов ниже, чем была осуществлена подача раствора в скважины аналогичных рядов при инъектировании пионерных секций. Последнее также снижает силовое воздействие инъектирования на смежные заинъектированные секции.

Повторное (после воздействия плотины) инъектирование межсекционных швов 24 осуществляют после инъектирования тела плотины в обоих смежных секциях, образующих этот шов (если опережающее инъектирование шва не обусловлено иными причинами, например чрезмерной его проницаемостью), что также снижает воздействие инъектируемой секции на смежные с ней секции.

При ремонте высоконапорной плотины инъектирующий раствор обычно приготовляют на основе полимерных материалов, например растворы эпоксидных смол "Родур", примененный для инъектирования тела плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Этот раствор обладает высокой вязкостью, хорошей проницаемостью, низким поверхностным натяжением, инертностью по отношению к воде и способностью быстро отвердевать при низких температурах.

При инъектировании секций осуществляют наблюдения за деформациями и фильтрационным режимом в теле плотины и в ее основании посредством КИА, а после окончания инъектирования секции осуществляют контрольное бурение скважин 25 (фиг.3).

Именно подача раствора в скважины в пропущенных секциях под относительно низким давлением, причем сначала в наиболее удаленные от верховой грани плотины скважины, и инъектирование межсекционных швов после инъектирования в обоих смежных секциях, образующих эти швы, позволяет существенно снизить силовое воздействие инъектируемой (пропущенной) секции на смежные ранее заинъектированные (пионерные) секции и предотвратить таким образом в последних повторное раскрытие трещин и/или контактного шва на опасную величину, а следовательно, и предотвратить их повторное инъектирование.

Формула изобретения

1. Способ ремонта многосекционной бетонной плотины, включающий установление секций с опасными на их участках фильтрационными расходами, определение в этих секциях разведывательным бурением у верховой грани плотины в растянутой зоне ее тела расположения трещин и величины раскрытия контактного шва системы "плотина-основание", выделение зон инъектирования в теле плотины и в основании, разуплотненном под верховой гранью плотины, установку приборов для контролирования деформаций в теле плотины и в ее основании при инъектировании, выполняемом из продольной галереи плотины путем бурения в секциях скважин и подачи в эти скважины выбранного раствора под давлением, обеспечивающим заполнение инъектируемым раствором фильтрующих трещин и контактного шва, и инъектирование межсекционных швов, отличающийся тем, что инъектирование в секциях тела плотины и/или ее основания осуществляют в последовательности, обеспечивающей нахождение между двумя заинъектированными секциями временно незаинъектированной пропущенной секции, причем при последующем инъектировании в пропущенной секции подачу раствора в скважины осуществляют под более низким давлением, чем была осуществлена подача раствора в скважины при инъектировании в непосредственно примыкающих к ней секциях, и не вызывающим в этих заинъектированных секциях повторное раскрытие трещин и/или контактного шва на опасную величину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инъектирование в пропущенной секции осуществляют путем подачи раствора сначала в наиболее удаленные от верховой грани плотины скважины, а затем в остальные скважины.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инъектирование межсекционного шва осуществляют после инъектирования в обеих смежных секциях, образующих этот шов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4