RU2061140C1

RU2061140C1 - Method for sealing temperature and temperature-settling seam of hydraulic structure

Info

Publication number: RU2061140C1
Application number: RU93036123A
Authority: RU
Inventors: А.А. Серов; В.Н. Фрумкин
Original assignee: Проектно-изыскательский институт "Ленгидропроект"
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering, sealing seams. SUBSTANCE: keys are prefabricated in manufacturing asphalt and bitumen mastics. Interim mold-form 5 is used to create preset key profile and size, as well as to take loads in storage, shipping, and installation of the key. Butt form is removed before block installation. Lateral form is removed any time before alternating laying down concrete into adjacent block sections. Heating rods 3 are installed to heat up bitumen mastic 2 in the key when constructing, to get butts monolithic and filling possible concrete voids with the mastic. EFFECT: high reliability. 3 cl, 16 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к уплотнениям температурно-осадочных и температурных швов между различными смежными элементами в теле гидротехнических сооружений. The invention relates to the field of hydraulic engineering, in particular to seals of temperature-sedimentary and temperature joints between various adjacent elements in the body of hydraulic structures.

Уплотнения температурно-осадочных швов, узких, шириной 2-6 см и широких 8-25 см производятся, как правило, с помощью асфальтовых шпонок. Seals of temperature-sedimentary joints, narrow, 2-6 cm wide and 8-25 cm wide, are usually made using asphalt keys.

Надежность работы уплотнений из асфальтовых шпонок во многом зависит от качества строительно-монтажных работ по устройству уплотнения. The reliability of the seals made of asphalt keys largely depends on the quality of construction and installation work on the compaction device.

Конструкция асфальтовой шпонки состоит из полости, образуемой при бетонировании сооружения, элементов ограждения шва с верхнего и нижнего бьефов, состоящих обычно из железобетонных шандор или металлических листов, битумной мастики, заливаемой в полость, и стержней электрообогрева, реже труб парообогрева. The construction of the asphalt key consists of a cavity formed during concrete construction, elements of the fencing of the seam from the upper and lower pools, usually consisting of reinforced concrete sandor or metal sheets, bitumen mastic, poured into the cavity, and electric heating rods, less often steam heating pipes.

Недостатки указанной конструкции связаны, в основном, с технологией и условиям, в которых производятся работы по устройству асфальтовых шпонок. The disadvantages of this design are associated mainly with the technology and the conditions in which work on the installation of asphalt dowels is carried out.

Полости, в которых устраиваются шпонки, имеют недостаточные размеры для выполнения работ механизированным способом. The cavities in which the keys are arranged are not large enough to carry out work in a mechanized way.

Крайняя стесненность и большая глубина полостей вынуждают производить работы по удалению опалубки, очистке бетонных поверхностей полости шпонки от наплывов и некачественного бетона, монтаж элементов ограждения и стержней электрообогрева, а также конопатку швов вручную в очень трудных условиях. Extreme tightness and great depth of the cavities make it necessary to remove formwork, clean concrete surfaces of the keyway from sagging and poor-quality concrete, install fencing elements and electric heating rods, as well as manually caulking joints in very difficult conditions.

Серьезной проблемой является очистка полостей шпонок от строительных отходов и мусора перед заливкой битумной мастики. Осуществлять контроль за качеством работ в этих условиях также весьма трудно. A serious problem is the cleaning of the key cavities from construction waste and debris before pouring bitumen mastic. It is also very difficult to monitor the quality of work under these conditions.

Перечисленные трудоемкие работы сдерживают темпы возведения бетонных сооружений, из-за их отставания нарушаются требования заливки битумных мастик в полости шпонок после каждого яруса бетонирования. Заливка шпонок битумной мастикой сразу нескольких ярусов при плохой очистке полостей от мусора и других отступлений от требований технических условий приводят к браку с тяжелыми труднопоправимыми последствиями. The time-consuming work listed slows down the pace of construction of concrete structures, because of their backlog the requirements for filling bitumen mastics in the keyway are violated after each level of concreting. Filling the dowels with bituminous mastic of several tiers at once when the cavities are poorly cleaned of debris and other deviations from the requirements of the technical conditions lead to a marriage with serious difficult consequences.

Известны поиски инженерных решений по улучшению конструкций асфальтовых шпонок. В книге Н.Ф.Щавелева "Уплотнения швов массивных гидросооружений", изд. "Энергия", 1970, приведена информация о способе устройства асфальтовой шпонки на плотине Диабло (США) и Ассуанской плотине (ОАР). Этот способ заключается в том, что перед бетонированием секции второй очереди в штрабу первой очереди устанавливаются заранее заготовленные асфальтовые блоки сечением 15х15 и длиной 60 см, стыки которых обертываются бумагой, чтобы не попадал цементный раствор, а затем производится бетонирование. Для ликвидации стыка разогревают асфальтовый материал паром через специально установленную трубку (см.с.38, тип В-10, с.44). Known searches for engineering solutions to improve the construction of asphalt dowels. In the book of NF Shchavelev "Seals of seams of massive hydraulic structures", ed. "Energy", 1970, provides information on the method of arranging asphalt dowels on the Diablo Dam (USA) and Assuan Dam (UAR). This method consists in the fact that before concreting the second stage section, the prefabricated asphalt blocks with a cross section of 15x15 and a length of 60 cm are installed in the first stage turnstile, the joints of which are wrapped with paper so that cement mortar does not enter, and then concreting is performed. To eliminate the joint, asphalt material is heated with steam through a specially installed pipe (see p. 38, type B-10, p. 44).

На Воткинском гидроузле полость шпонки выполнена из сборных железобетонных корыт, что позволяет образовать полость шпонки и производить ее заливку до бетонирования секций, образующих швов (см.тот же источник, с.47 и с.39, рис.23, тип В-20). At the Votkinsk waterworks, the key cavity is made of prefabricated reinforced concrete troughs, which allows the key cavity to be formed and filled before concreting the sections forming the joints (see the same source, p. 47 and p. 39, Fig. 23, type B-20) .

Слабым местом в этом типе уплотнения является контакт между сборным железобетонным корытом и бетоном сооружения. На практике это приводит к фильтрации воды в обход самой шпонки. Для локализации этого недостатка на Воткинском гидроузле была предусмотрена цементация контакта между ж/б корытом и бетоном сооружения через заложенные в бетоне трубки. The weak point in this type of compaction is the contact between the precast concrete trough and the concrete structure. In practice, this leads to water filtration bypassing the keys themselves. To localize this drawback at the Votkinsk hydroelectric complex, cementation of the contact between the reinforced concrete trough and the concrete of the structure through the pipes laid in concrete was provided.

Ближайшим к заявленному техническому решению является способ создания уплотнения температурно-осадочных швов гидротехнических сооружений посредством вертикальных асфальтовых шпонок, согласно которому сначала изготавливают опалубку для шпонки, затем монтируют эту опалубку в блоке бетонирования с образованием полости для шпонки, после чего бетонируют блок, снимают опалубку и заливают асфальтовую мастику в образованную опалубкой полость, см.А. Б.Гаджиев "Деформационные швы гидросооружений", "Энергия", 1969, с.142. Closest to the claimed technical solution is a method of sealing the temperature-sedimentary joints of hydraulic structures using vertical asphalt keys, according to which the formwork is first made for the keys, then this formwork is mounted in the concrete block with the formation of a cavity for the keys, then the block is concreted, the formwork is removed and filled asphalt mastic in the cavity formed by the formwork, see A. B. Gadzhiev "Expansion joints of hydraulic structures", "Energy", 1969, p.142.

Прототип как и вышеупомянутые аналоги имеет ряд существенных недостатков, не позволяющих достичь поставленной нами цели, а именно:
сложность и высокая трудоемкость производства работ по созданию уплотнения, обусловленные необходимостью удаления опалубки и подготовки бетонных поверхностей в неблагоприятных стесненных условиях.The prototype, like the aforementioned analogues, has a number of significant drawbacks that do not allow us to achieve our goal, namely:
the complexity and high complexity of the work on the creation of compaction due to the need to remove formwork and prepare concrete surfaces in adverse cramped conditions.

низкий уровень механизации и качества работ по сооружению уплотнения. low level of mechanization and quality of construction of the seal.

Целью изобретения является упрощение производства работ и повышение качества создаваемого уплотнения. The aim of the invention is to simplify work and improve the quality of the created seal.

Согласно изобретению в способе создания уплотнения температурного и температурно-осадочного шва гидротехнического сооружения, включающего монтаж шпонок из битумного состава, в блоках сооружения и последующее обетонирование шпонок в блоках шпонки, предварительно изготавливают в специальной форме опалубке, доставляют к месту возведения сооружения и монтируют вместе с опалубкой блока, стыкуя с нижерасположенной шпонкой, после чего снимают боковую форму-опалубку с одной стороны шпонки и производят бетонирование секции блока с этой стороны шпонки, затем снимают боковую опалубку с другой стороны шпонки и производят бетонирование смежной секции блока. According to the invention, in a method of creating a seal of a temperature and temperature-sedimentary seam of a hydraulic structure, including mounting dowels from a bitumen composition in the building blocks and subsequent concreting of the keys in the dowel blocks, they are pre-fabricated in a special form, delivered to the construction site and mounted together with the formwork block, mating with the downstream key, and then remove the side formwork on one side of the key and concreting the section of the block with this ones key, then remove the lateral formwork to the other side of the tongue and produce concreting adjacent unit sections.

В этом заключается совокупность существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающая достижение желаемого результата во всех случаях его практической реализации, на которые испрашивается правовая охрана. This is the totality of the essential features of the claimed technical solution, which ensures the achievement of the desired result in all cases of its practical implementation, for which legal protection is sought.

Кроме того, заявленное решение характеризуется также наличием ряда дополнительных признаков, описывающих несколько возможных вариантов его реализации, а именно:
форма-опалубка может быть выполнена разъемной, инвентарной
снятие формы-опалубки может быть осуществлено путем ее ступенчатой перестановки по высоте бетонируемого блока сооружения,
при изготовлении шпонки в ее теле могут быть размещены стержни для электрообогрева, концы которых выводят за пределы боковой поверхности тела шпонки и перед бетонированием соединяют монтажным стыком с концами стержней электрообогрева нижерасположенной шпонки.In addition, the claimed solution is also characterized by the presence of a number of additional features that describe several possible options for its implementation, namely:
formwork can be made detachable, inventory
the formwork can be removed by moving it stepwise along the height of the concrete block of the structure,
during the manufacture of the dowels, rods for electric heating can be placed in its body, the ends of which extend beyond the lateral surface of the body of the dowel and, prior to concreting, are connected by an assembly joint to the ends of the electric heating rods of the downstream dowel.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1.2,3 представлены этапы создания уплотнения, на фиг.4,5,6 поперечные разрезы соответственно на фиг. 1,2,3; на фиг.7 конструкция уплотнения широкого температурно-осадочного шва; на фиг.8 шпонка этого уплотнения в форме-опалубке; на фиг. конструкция уплотнения узкого температурно-осадочного шва; на фиг.10 шпонка такого уплотнения в форме-опалубке; на фиг.11 возможная конструкция контурного уплотнения температурного шва на верховой грани сооружения; на фиг.12 шпонка такого уплотнения в форме-опалубке; на фиг.13,15 варианты конструкций внутренних уплотнений температурных швов; на фиг.14,16 шпонки соответствующих уплотнений в опалубке. The invention is illustrated in the drawing, where in Fig.1.2,3 presents the steps of creating a seal in Fig.4,5,6 cross-sectional views respectively in Fig. 1,2,3; 7, the seal design of a wide temperature-sedimentary seam; on Fig key of this seal in the formwork; in FIG. seal design of a narrow temperature-sedimentary seam; figure 10, the key of such a seal in the formwork; 11 a possible design of the contour seal of the temperature seam on the upper edge of the structure; on Fig key dowel seals in the formwork; on Fig.13, structural designs of internal seals of the expansion joints; on Fig.16, dowels of the corresponding seals in the formwork.

Позициями на чертежах обозначены:
1 бетонное сооружение
2 асфальтовая мастика
3 стержень электрообогрева
4 ж.б.плита (шандора)
5 форма-опалубка шпонки
6 металлический лист
7 асфальтовые маты или покраска битумом
8 упругие прокладки
9 профильная ж.бет.плита
10 уплотняющая прокладка (доска или др.).The positions in the drawings indicate:
1 concrete structure
2 asphalt mastic
3 rod of electric heating
4 reinforced concrete slab (sandor)
5 key formwork
6 metal sheet
7 asphalt mats or bitumen painting
8 resilient pads
9 profile reinforced concrete slab
10 sealing gasket (board or other).

11 вставка опалубки-шпонки
12 монтажный стык стержней электрообогрева
13 бетон одной смежной секции блока
14 бетон другой смежной секции блока
Способ реализуют следующим образом.11 formwork key
12 mounting joint of electric heating rods
13 concrete of one adjacent block section
14 concrete of another adjacent section of the block
The method is implemented as follows.

Изготовление шпонок осуществляется на предприятиях по производству асфальтов и битумных мастик. Подбор составов битумных мастик (с добавками полимерных и др. материалов) производится на основании проектных требований к мастикам. The production of dowels is carried out at enterprises for the production of asphalt and bitumen mastics. The selection of the compositions of bitumen mastics (with the addition of polymer and other materials) is based on the design requirements for mastics.

Для предотвращения охватывания битумной мастики 2 с формой-опалубкой 5 поверхность смазывается специальными составами или прокладывается бумага, картон, деревоплита и пр.материалы или выполняется комбинация из прокладки материалов и смазки их. To prevent covering bituminous mastic 2 with formwork 5, the surface is lubricated with special compounds or paper, cardboard, wood-based panels and other materials are laid, or a combination of laying materials and lubricating them is performed.

Шпонки могут изготавливаться различного профиля и размеров в зависимости от типа уплотняемого шва, его высоты и напора воды. The dowels can be made of various profiles and sizes, depending on the type of seam being sealed, its height and water pressure.

Постоянные и временные элементы ограждения образуют форму шпонки, в которую заливается битумная мастика 2. Временная форма-опалубка 5, кроме придания заданных профиля и размеров шпонки, служит для восприятия нагрузок при хранении, транспортировке и монтаже шпонки, а также предотвращает растекание мастики 2 от момента изготовления до бетонирования. Permanent and temporary fencing elements form the shape of a key, into which bitumen mastic 2 is poured. The temporary formwork 5, in addition to giving the specified profile and dimensions of the key, serves to absorb loads during storage, transportation and installation of the keys, and also prevents the spreading of the mastic 2 from the moment manufacture before concreting.

В качестве опалубки с верховой (напорной) и низовой сторон шпонок могут быть использованы железобетонные шандоры 4, обустроенные для восприятия возможных деформаций соседних секций бетонного сооружения 1 асфальтовыми матами или мастикой 7 и упругими прокладками 8. В конструкциях контурного уплотнения температурного шва, например, на верховой грани сооружения в качестве элементов уплотнения могут быть использованы профильные ж.б. плиты 9 и уплотняющие прокладки 10. Торцевая опалубка снимается перед монтажом блока, а боковая опалубка поочередно снимается перед укладкой бетона одной смежной секции блока 13 и бетона другой смежной секции 14. Тогда же с боковых сторон шпонки удаляется бумага, деревоплита и др. материалы для обеспечения нормального контакта битумной мастики с бетоном. As the formwork on the upper (pressure) and lower sides of the dowels, reinforced concrete shandors 4 can be used, arranged to perceive possible deformations of neighboring sections of the concrete structure 1 with asphalt mats or mastic 7 and elastic gaskets 8. In the designs of the contour seal of the temperature joint, for example, on the horse the edges of the structure as profile elements can be used profile reinforced concrete. plates 9 and sealing gaskets 10. The end formwork is removed before the block is installed, and the side formwork is alternately removed before concrete is laid in one adjacent section of block 13 and the concrete of the other adjacent section 14. Then, paper, wood slab and other materials are removed from the sides of the key normal contact of bitumen mastic with concrete.

После укладки бетона в смежных секциях шпонка наращивается и цикл бетонирования следующего яруса сооружения повторяется. After laying the concrete in adjacent sections, the tongue grows and the concreting cycle of the next tier of the structure is repeated.

Время бетонирования очередного яруса сооружения высотой 3-4 м обычно не превышает суток (перекрытие слоев свежеуложенной бетонной смеси не должно превышать 1-1,5 ч), поэтому за это время оплывание битумной мастики произойти не может. При высоких температурах воздуха в бетонируемом блоке, например, летом, могут быть предусмотрены меры по сохранению мастики в шпонке от расплывания и потери формы путем ступенчатой перестановки формы-опалубки 5 захватами по высоте блока бетонирования и установкой вставок 11. Concreting time of the next tier of a structure 3-4 m high usually does not exceed a day (overlapping layers of freshly laid concrete mix should not exceed 1-1.5 hours), therefore, during this time, bitumen mastic can not be covered. At high air temperatures in the concrete block, for example, in summer, measures can be taken to preserve the mastic in the key from spreading and loss of shape by stepwise shifting the formwork with 5 grips along the height of the concrete block and installation of inserts 11.

Для возможности прогрева битумной мастики 2 в шпонке в строительный период, омоноличивания стыков и заполнения мастикой возможных пустот в бетоне, в шпонке устанавливаются стержни 3 для электрообогрева. Электрообогрев может осуществлять также и при эксплуатации сооружения в период низких температур, для возможности обеспечения необходимой пластичности битумной мастики и пополнения объема шпонки при расширении температуpно-осадочного шва. Стержни соединяются монтажным стыком 12 и изолируются в месте стыка разогретой битумной мастикой (или другим способом) путем заливки ее в специальную форму. Благодаря стыку стержней, вынесенному за пределы тела шпонки, компенсация удлинения стержней при разогреве будет происходит только в пределах высоты яруса бетонирования не суммируясь по всей высоте шпонки в сооружении. For the possibility of heating bitumen mastic 2 in the key during the construction period, monoling joints and filling the possible voids with mastic in concrete, rods 3 for electric heating are installed in the key. Electric heating can also be carried out during the operation of the building at low temperatures, in order to ensure the necessary plasticity of bitumen mastic and replenish the volume of the dowel while expanding the temperature-sedimentary seam. The rods are connected by mounting joint 12 and insulated at the junction with heated bitumen mastic (or in another way) by pouring it into a special form. Due to the junction of the rods, extended beyond the key body, compensation for the elongation of the rods during heating will occur only within the height of the concreting tier, not summed over the entire height of the key in the structure.

Водонепроницаемость стыков между ограждающими элементами шва ж/б плитами 9 или металлическими листами 6 обеспечивается путем сварки их металлическими накладками, или другими известными способами. The watertightness of the joints between the enclosing elements of the weld reinforced concrete plates 9 or metal sheets 6 is provided by welding them with metal plates, or other known methods.

Нагрузки, действующие на шпонку при укладке бетонной смеси, воспринимаются формой-опалубкой 5, вставками 11 и анкерными тяжами аналогично обычным способам крепления опалубки. The loads acting on the key when laying the concrete mixture are perceived by the formwork 5, inserts 11 and anchor ties similarly to the usual methods of fastening the formwork.

Использование заявленного решения обеспечивает следующие преимущества:
1. Качество уплотнений деформационных швов может быть существенно улучшено, так как строительные и монтажные работы выполняются в совершенно иных, благоприятных условиях на открытой поверхности и доступны для контроля.Using the claimed solution provides the following advantages:
1. The quality of expansion joint seals can be significantly improved, since construction and installation works are carried out in completely different, favorable conditions on an open surface and are available for inspection.

Обеспечивается по всей высоте шпонки ее полное заполнение битумной мастикой, что при традиционном способе не гарантировалось. It is ensured that it is completely filled with bitumen mastic over the entire height of the key, which was not guaranteed with the traditional method.

Приготовление битумных мастик и их заливка в блок-формы производится механизированным способом в заводских условиях, где возможно обеспечить лабораторный контроль за соблюдением заданного состава мастик, качеством исходных материалов и технологии приготовления. The preparation of bituminous mastics and their pouring into block molds is carried out mechanically in the factory, where it is possible to ensure laboratory control over compliance with a given composition of mastics, the quality of the starting materials and the preparation technology.

2. Профиль и размеры шпонок в плане при предлагаемом способе устройства могут назначаться по одному критерию расчетному. Увеличения габаритов шпонок для возможности выполнять строительно-монтажные работы внутри полости шпонки, как это очень часто встречалось в практике проектирования и строительства, при новом способе устройства асфальтовых шпонок не требуется. 2. The profile and dimensions of the keys in the plan with the proposed method of the device can be assigned according to one design criterion. Increasing the dimensions of the dowels for the ability to carry out construction and installation work inside the cavity of the dowel, as is very often encountered in the practice of design and construction, with the new method of arranging asphalt dowels is not required.

В связи с этим размеры сечения шпонок могут быть уменьшены, особенно для гидросооружений со средними и низкими напорами, что позволит уменьшить затраты на устройство уплотнений. In this regard, the dimensions of the cross-section of the dowels can be reduced, especially for hydraulic structures with medium and low heads, which will reduce the cost of sealing devices.

3. Работы по устройству уплотнения механизируются, поскольку изготовление шпонок может производиться индустриальным способом а заводских предприятиях, а монтаж шпонок будет осуществляться с помощью высокопроизводительной строительной и техники. 3. Work on the sealing device is mechanized, since the production of keys can be carried out industrially at factory enterprises, and the installation of keys will be carried out using high-performance construction and equipment.

4. Не требуется устройства ж.бетонных или металлических корыт для образования полостей шпонок, которые остаются в бетоне. 4. The device of reinforced concrete or metal troughs is not required for the formation of key cavities that remain in the concrete.

Временная опалубка, используемая для образования формы шпонки, будет иметь оборачиваемость. The temporary formwork used to form the keys will have a turnover.

5. Отпадает необходимость в выполнении ряда весьма трудоемких ручных работ, требующих значительном количества рабочих, и длительного времени на их заполнение. К числу таких работ относятся:
удаление опалубки штраб полости шпонки.5. There is no need to perform a number of very labor-intensive manual works requiring a significant number of workers, and a long time to fill them. These include:
Removing the formwork

удаление наплывов бетона и очистка бетонных поверхностей,
конопатка швов и пустот,
монтаж стержней электрообогрева,
уборка из полости шпонок строительного мусора.removal of influx of concrete and cleaning of concrete surfaces,
caulking of seams and voids,
installation of electric heating rods,
cleaning the keys of construction debris dowels.

Все эти работы производятся в очень неблагоприятиях условиях: стесненность, большая глубина шпонок, отсутствие подмостей, cтраховка предохранительным поясом, отсутствие естественного освещения и др.неудобства. All these works are carried out under very adverse conditions: tightness, large depth of dowels, lack of scaffolds, insurance with a safety belt, lack of natural light and other inconvenience.

6. Повышается надежность и долговечность системы, электрообогрева шпонки. 6. Increases the reliability and durability of the system, electrical heating keys.

7. Внедрение предлагаемого способа создания битумных шпонок, кроме значительного повышения качества уплотнений швов, позволяет сократить затраты на устройство уплотнения до 30% 7. The introduction of the proposed method for creating bitumen dowels, in addition to significantly improving the quality of joint seals, can reduce the cost of the sealing device by 30%

Claims

1. A method of creating a seal of the temperature and temperature-sedimentary seam of a hydraulic structure, including the installation of dowels of bituminous composition in the blocks of the structure and subsequent concreting of the keys in the blocks, characterized in that the dowels of two joined sections of the structure block are prefabricated in a formwork made of two parts, delivered to the construction site and mounted together with the formwork of the unit, connecting with the downstream key, and then remove the side part of the formwork from one Torons key and produce concreting block section this side of the tongue, and then remove the side-formwork mold part on the other side of the tongue and produce concreting adjacent unit sections.

2. The method according to p. 1, characterized in that they carry out a stepwise extension of the formwork along the height of the concrete block of the structure.

3. The method according to p. 1, characterized in that when creating a seal in the body of the dowels, rods for electric heating are placed, the ends of which extend beyond the lateral surface of the body of the dowel and before concreting are connected by mounting joints to the ends of the rods for electric heating of the downstream dowel.