RU2200220C2

RU2200220C2 - Process of repair of multisectional concrete dam

Info

Publication number: RU2200220C2
Application number: RU2000132466/13A
Authority: RU
Inventors: В.П. Ягин; кова Л.С. Перм; Л.С. Пермякова; В.А. Булатов
Original assignee: Открытое акционерное общество Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект"
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2003-03-10

Abstract

FIELD: hydraulic engineering, repair of high arch and gravity concrete dams. SUBSTANCE: technology of section by section injection provides for temporarily omitted sections in which additional opening of cracks and/or contact seams takes place for some time within permissible value near upper face of dam while adjacent sections are injected. This approach makes it feasible to fill cracks and/or seams opened in omitted section in this manner under relatively low pressure which prevents opening of cracks and/or contact seams in adjacent sections already injected with concrete and eliminates need in repeat injection. EFFECT: eliminated need in repeat injection of concrete. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам ремонта многосекционных бетонных плотин, преимущественно высоких арочно-гравитационных. The invention relates to hydraulic engineering, and in particular to methods of repairing multi-section concrete dams, mainly high arch-gravity ones.

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). A known method of repairing a multi-section concrete dam, according to which sections with dangerous filtering costs are established in their sections, is determined in these sections by exploratory drilling at the upper (pressure) side of the dam in the stretched zone of its body, the location of cracks and the opening size of the contact seam of the dam-base system , injection zones are identified in the dam body and, in the base, decompaired under the upper face of the dam, devices are installed to control deformations in the dam body and in its base When injected from the longitudinal gallery of the dam by drilling in sections of wells and supplying a selected solution under pressure to these wells to fill the injected solution with filter cracks and a contact seam, intersection joints are injected (V. Bryzgalov. From the experience of creating and developing Krasnoyarsk and Sayano-Shushenskaya hydroelectric power station. Production publication. Siberian publishing house "Surikov", Krasnoyarsk. 1999. p. 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. The disadvantage of this technical solution is the large amount of work in the repair of the dam due to the periodic need to re-inject in the section due to the dangerous opening of the crack and / or contact seam when injecting in the adjacent section, namely in the injected section, a crack is opened in the body of the dam during injection in the adjacent section of the dam body and the contact seam is revealed during injection in the adjacent section of the dam base.

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. The problem to which the invention is directed, is to reduce the amount of work by reducing re-injection. The technical result from the use of the invention is to prevent the dangerous opening of the crack and / or contact seam in the injected section during subsequent injection in the adjacent section.

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. This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the method of repairing a multi-section dam, including the establishment of sections with filtering flows hazardous in their sections, the determination in these sections by reconnaissance drilling at the upper face of the dam in the stretched zone of its body of the location of cracks and the magnitude of the opening of the contact joint dam-base systems, allocation of injection zones in the dam body and in the base, decompressed under the upper face of the dam, installation of instruments for controlling deformation in the body of the dam and at its base when injected from the longitudinal gallery of the dam by drilling in sections of the wells and supplying the selected solution to these wells under pressure, so that the injected solution fills the filter cracks and the contact seam and injects the intersection joints, according to the invention, injection into sections of the body of the dam and / or its base are carried out in a sequence that ensures that between the two injected sections is temporarily uninjected missed sec and, with subsequent injection in the missed section, the solution is supplied to the wells at a lower pressure than the solution was injected into the wells when injected in sections immediately adjacent to it, and which do not cause re-opening of cracks and / or contact seam in these injected sections by a dangerous amount. It is advisable to inject in the missed section by supplying the solution first to the wells farthest from the top face of the dam, and then to the remaining wells, and inject the intersectional joint after injection in both adjacent sections forming this joint.

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. The essence of the technical solution lies primarily in the fact that sectionally injected provides for temporarily missed sections, in which, when injected in adjacent sections within the permissible value, additional opening of cracks and / or contact seam temporarily occurs. This allows the missed section to fill with an injection solution of the cracks and / or contact seam revealed in this way under relatively low pressure, which prevents the opening of cracks and / or contact seam in the adjacent injected sections and thereby eliminates their repeated injection.

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. Figure 1 shows a high concrete arch-gravity dam (type Sayano-Shushenskaya), a cross section; figure 2 - the location of the cracks on the upper edge of the dam and at its base, view from the upper pool; figure 3 - node I in fig. 1, arrangement of wells and gauges in the injection zone of the section; figure 4 is a section aa in figure 3.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

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. On a high concrete arch-gravity dam 1 (Fig. 1), placed on a rocky base 2, the filtration regime is monitored in each section of its sections 3 (Fig. 2) by instrumental determination of the amount of water entering its drainage systems. The drainage system of the dam body includes longitudinal galleries 4, tiered along the height of the dam in close proximity to its upper (pressure) face 5 and communicated with each other by inspection wells 6, and rows of drainage wells 7 in the lower part of the dam body 1. Drainage system of the base The dam includes a number of drainage wells 8 made from the lower longitudinal gallery 9 from the bottom (non-pressure) side of the deep cementation curtain 10. The filtration mode at the base of the dam is also judged by the amount of back pressure Piezometric gauges: longitudinal 11, made of lower longitudinal gallery 9, and transverse, made of transverse galleries 12, water inlets 13 of which are placed outside or inside cementing cementation 14.

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. After the first rise in the water level in front of the dam to a normal retaining level (NPU) or close to it based on the testimony of instrumentation (KIA) and, above all, strain gauges (not shown) installed in the body of the dam and its base, and gauges 15, installed on the contact 16 of the dam body and its base, in each section 3, the boundaries of the stretched zone 17 in the dam body and the dangerous decompression zone 18 are set in the base 2 under the top face 5 of the dam 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. In the case of an increase in filtration costs in a number of sections 3 to a dangerous value, this usually occurs on a channel in a higher section of the dam, the dam is directly repaired in the following sequence of works.

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). From longitudinal galleries 4 lower tiers and gallery 9 carry out exploratory drilling of wells (not shown) and carry out their hydraulic testing. Based on the data obtained, the spatial location of the cracks 19 in the dam body and the opening size of the contact seam 16 of the dam-base system are established at the upper edge of the dam, in its extended zone, and also the depth of the decompression zone 18 is determined in the base 2. Then, in sections zones of injection 20 (Fig. 3) in the body of the dam and zone 21 in its base 2 (Fig. 2) are distinguished and additional devices are installed to control deformations in the body of the dam and in its base directly during injection: slots 15, nzometrov, geodetic marks (not shown).

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. First, the dam body is injected, and then its foundations - there may be a different order, for example, simultaneous. Injection of cracks 19 in the body of the dam is carried out from one of the upstream longitudinal gallery 4, and injection of the contact seam 16 and decompaction zone 18 of the base is predominantly from the lower longitudinal gallery 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. The injection is carried out in sections: first pioneer sections 3 are injected (Fig. 4, pioneer sections are shaded), ensuring that between the two injected sections a temporarily uninjected missing section is injected, and then the missed section is injected.

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). When injected into the section, wells 22 are drilled, which are arranged in rows (Fig. 4). The solution is supplied to these wells under pressure, which ensures that the injected solution fills the filter cracks 19 and / or the contact seam 16, while the pressure is limited by the condition: during injection, the crack and / or contact seam in the injected section must not be opened again and re-opened opening in directly adjacent sections of previously injected sections (additional opening of the crack is accompanied by their additional deepening into the body of the structure).

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. When injecting pioneer sections in uninjected missed sections temporarily within the allowable value, additional opening of cracks and / or contact seam is allowed. This allows subsequent injection of the skipped sections at a lower pressure than the injection of the pioneer sections directly adjacent to the skipped.

Целесообразно не допускать образование одновременно двух и более незаинъектированных пропущенных секций, а сразу после образования одной пропущенной секции осуществлять ее инъектирование. It is advisable not to allow the formation of two or more uninjected missed sections at the same time, and to inject it immediately after the formation of one missed section.

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. Injection in the missed section with additionally opened cracks is carried out by supplying the solution first to the wells of the row 23 dam more distant from the top face 5 of the dam, and then to the wells of other rows. When the solution is fed into the wells of line 23, a sharp drop in pressure occurs in the solution filling the crack (contact seam) in the direction of the crack that is open (not injected) at the upper edge of the dam base (mouth), which significantly reduces the “piston effect” of injection and, accordingly, reduces the force impact on adjacent injected sections. Therefore, the supply of the solution to the wells of row 23, designed to fill the tops of the cracks, is carried out at a pressure 10-30 percent higher than the wells of other rows, the flow of the solution to which is carried out at a pressure of 10-30 percent lower than was carried out solution feed into wells of similar rows when injecting pioneer sections. The latter also reduces the forceful effect of injection on adjacent injected sections.

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. Re-injection (after the dam) of the intersectional seams 24 is carried out after injection of the dam body in both adjacent sections that form this seam (if the advanced injection of the seam is not due to other reasons, for example, its excessive permeability), which also reduces the effect of the injected section on adjacent sections .

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. When repairing a high-pressure dam, an injection solution is usually prepared on the basis of polymeric materials, for example, Rodur epoxy solutions used to inject the dam body of the Sayano-Shushenskaya hydroelectric power station. This solution has high viscosity, good permeability, low surface tension, inertness with respect to water and the ability to quickly harden at low temperatures.

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). When injecting sections carry out monitoring of deformations and filtration regime in the body of the dam and at its base by means of KIA, and after the end of injection sections carry out control drilling of wells 25 (Fig.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. It is the supply of the solution to the wells in the missed sections at relatively low pressure, first to the wells farthest from the top of the dam face, and the injection of intersection joints after injection in both adjacent sections forming these joints that can significantly reduce the force effect of the injected (missed) section on adjacent previously injected (pioneer) sections and thus prevent in the latter the re-opening of cracks and / or contact seam by a dangerous amount, and therefore, before ward off their re-injection.

Claims

1. A method of repairing a multi-sectional concrete dam, including establishing sections with filtering costs hazardous in their sections, determining in these sections exploration drilling at the top face of the dam in the stretched zone of its body the location of cracks and the magnitude of the opening of the contact seam of the dam-base system, identifying zones injection in the body of the dam and in the base, decompressed under the upper face of the dam, the installation of instruments for controlling deformations in the body of the dam and in its base during injection, from the longitudinal gallery of the dam by drilling in sections of wells and supplying to these wells a selected solution under pressure, which ensures filling of the filter cracks and contact seam with the injected solution, and injection of intersectional seams, characterized in that the injection in sections of the dam body and / or its base is carried out in a sequence that ensures that between the two injected sections is a temporarily uninjected missed section, and with subsequent injection in the missed section and the solution is supplied to the wells at a lower pressure than the solution was injected into the wells by injection in sections immediately adjacent to it, and which do not cause re-opening of cracks and / or contact seam in these injected sections by a dangerous amount.

2. The method according to p. 1, characterized in that the injection in the missed section is carried out by supplying the solution first to the wells farthest from the upper edge of the dam, and then to the remaining wells.

3. The method according to p. 1, characterized in that the injection of the intersectional seam is carried out after injection in both adjacent sections forming this seam.