RU2233938C1

RU2233938C1 - Method for grouting concrete gravity dam built on rock foundation

Info

Publication number: RU2233938C1
Application number: RU2003107780/03A
Authority: RU
Inventors: Б.Г. Фомин (RU); Б.Г. Фомин; А.В. Васильев (RU); А.В. Васильев; Ю.В. Горбенко (RU); Ю.В. Горбенко; С.А. Кокурин (RU); С.А. Кокурин; В.А. Ашихмен (RU); В.А. Ашихмен; В.Н. Дурчева (RU); В.Н. Дурчева; В.И. Хелевин (RU); В.И. Хелевин
Original assignee: Российский Университет Дружбы Народов
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: hydraulic engineering, particularly for dam building in severe climate regions.

SUBSTANCE: method for grouting dam including top column and bottom wedge with arranging cemented joint in-between involves opening joint between top column and bottom wedge by creating temperature difference on upper and lower edges of top column due to intensive freezing concrete at upper edge of top column which results in upper column rotation towards upper dam edge and in joint opening; grouting the opened joint. Temperature difference on upper and lower edges column is 15 - 45 C.

EFFECT: promotion of joint grouting, enhanced technological effectiveness of cementing works.

2 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству, и может использоваться при строительстве плотин в районах с суровым климатом.The invention relates to hydraulic engineering, and can be used in the construction of dams in areas with harsh climates.

Известна бетонная гравитационная плотина, установленная на скальном основании, преимущественно в суровых климатических условиях, состоящая из двух конструктивных элементов: верхового столба и низового клина с организацией между ними цементируемого шва [1, с. 49; 2, рис. 1в]. Верховой столб бетонируется порционным способом ярусами высотой 3,0 м и выше. В низовой клин укладка бетона осуществляется слоями высотой 0,33...0,5 м особожесткими малоцементными бетонными смесями с уплотнением виброкатками [1, с. 51; 2, с. 13]. Известно также, что цементация швов проводится при минимальной температуре бетона (температура омоноличивания), близкой к установившейся [3, с. 289], т.е. в районах с суровым климатом эта температура ненамного превышает 0°С. При таких температурах раскрытие шва достигает максимальных значений, при которых обеспечивается лучшая степень омоноличивания плотины методом цементации швов. Для понижения температуры бетона от высокой, вызванной экзотермическим разогревом в процессе твердения, до температуры омоноличивания производится искусственное охлаждение бетона путем прокачки холодоносителя через систему заложенных в бетон труб [4, с. 40].Known concrete gravity dam mounted on a rocky base, mainly in harsh climatic conditions, consisting of two structural elements: the upper pillar and the lower wedge with the organization of a cemented joint between them [1, p. 49; 2, fig. 1c]. The horse pillar is concreted in a portioned manner with tiers 3.0 m and above. Concrete laying is carried out in a lower wedge in layers of 0.33 ... 0.5 m high with extra-rigid low-cement concrete mixtures with compaction of vibratory rollers [1, p. 51; 2, p. thirteen]. It is also known that grouting of joints is carried out at a minimum temperature of concrete (monolithic temperature), which is close to the established one [3, p. 289], ie in areas with harsh climates this temperature is not much higher than 0 ° С. At such temperatures, the opening of the seam reaches maximum values at which the best degree of monolithic dam is provided by the method of cementation of the seams. To lower the concrete temperature from high, caused by exothermic heating during hardening, to monolithic temperature, concrete is artificially cooled by pumping coolant through a system of pipes embedded in concrete [4, p. 40].

Трубное охлаждение в рассматриваемой конструкции плотины производится лишь в верховом столбе. Низовой клин, как это принято для плотин из особожестких малоцементных бетонных смесей с послойным бетонированием и укаткой виброкатками, через трубную систему не охлаждается [2, с. 13; 4, с. 123]. Остывание низового клина до температуры омоноличивания производится за счет естественного рассеивания тепла через поверхности бетона.Pipe cooling in the dam structure under consideration is carried out only in the upper column. The lower wedge, as is customary for dams made of extra-hard, low-cement concrete mixtures with layer-by-layer concreting and rolling by vibratory rollers, is not cooled through the pipe system [2, p. thirteen; 4, p. 123]. The bottom wedge cools down to the monolithic temperature due to the natural heat dissipation through the concrete surface.

Указанный способ омоноличивания бетонных плотин обладает весьма существенным недостатком. Если с помощью трубного охлаждения бетон верхового столба может быть довольно быстро доведен до температуры омоноличивания, то большие линейные размеры низового клина приводят к тому, что процесс его остывания происходит гораздо медленнее, иногда продолжаясь годами. Это приводит к невозможности своевременного обеспечения температур омоноличивания, необходимых для создания требуемых раскрытий швов, что замедляет выполнение цементации шва и, соответственно, не позволяет в течение продолжительного времени вводить возведенное сооружение в эксплуатацию.The specified method of monolithic concrete dams has a very significant drawback. If with the help of pipe cooling the concrete of the upper column can be quickly brought to monolithic temperature, then the large linear dimensions of the lower wedge lead to the fact that its cooling process is much slower, sometimes lasting for years. This leads to the impossibility of timely provision of monolithic temperatures necessary to create the required weld openings, which slows down the cementation of the weld and, accordingly, does not allow putting the completed construction into operation for a long time.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения быстрого большого раскрытия шва.The basis of the invention is the task of ensuring rapid large opening of the seam.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе омоноличивания бетонной гравитационной плотины на скальном основании, состоящей из верхового столба и низового клина с организацией между ними цементируемого шва, включающем раскрытие шва между верховым столбом и низовым клином и последующую цементацию образовавшегося шва, раскрытие шва производят путем создания перепада температур между верховой и низовой гранями верхового столба за счет усиленного промораживания бетона в области верховой грани верхового столба, способствующего повороту верхового столба в сторону верховой грани плотины и раскрытию шва, при этом перепад температур между верховой и низовой гранями верхового столба составляет 15-45^оС.The essence of the invention lies in the fact that in the method of monolithic concrete gravity dam on a rocky base, consisting of an upper column and a lower wedge with the organization of a cemented seam between them, including opening the seam between the upper column and the lower wedge and subsequent cementation of the formed seam, the opening of the seam is carried out by creating a temperature difference between the upper and lower faces of the upper column due to the enhanced freezing of concrete in the region of the upper face of the upper column, contributing to about the rotation of the upper column towards the upper edge of the dam and the opening of the seam, while the temperature difference between the upper and lower faces of the upper column is 15-45 ^about C.

Техническим результатом предлагаемого способа является температурный изгиб верхового столба, создающий раскрытие шва, превышающее величину раскрытия, связанного просто с остыванием (охлаждением) верхового столба и низового клина в 10 и более раз. Создание повышенных раскрытий в результате температурного изгиба верхового столба ускоряет возможность проведения цементации швов. Возникающие при этом большие раскрытия улучшают технологичность цементационных работ.The technical result of the proposed method is the temperature bending of the upper pillar, which creates a disclosure of the seam that exceeds the magnitude of the disclosure associated simply with cooling (cooling) of the upper pillar and the lower wedge by 10 times or more. The creation of increased openings as a result of temperature bending of the upper column accelerates the possibility of cementation of the joints. The large openings arising at the same time improve the manufacturability of cementation work.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана полностью возведенная плотина, а на фиг.2 – частично возведенная плотина.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a fully erected dam, and in Fig.2 - partially erected dam.

Способ реализуется следующим образом. В полностью (фиг.1) или частично (фиг.2) возведенной плотине, состоящей из верхового столба 1 из вибрированного бетона и низового клина 2 из укатанного бетона с цементируемым швом между ними 3 производят промораживание бетона с верховой грани 4 верхового столба 1. Промораживание производят в зимний период, для чего перед наступлением зимы должно быть проведено снятие с верховой грани 4 верхового столба 1 утепленной опалубки. Применение утепленной опалубки в районах с суровым климатом является обычным мероприятием при возведении массивных бетонных сооружений. В связи с тем, что верховая грань 4 верхового столба 1 промерзает, а низовая грань 3 остается в зоне влияния теплого бетона, возникает температурный перепад между верховой 4 и низовой гранями 3 верхового столба. В связи с возникновением температурного перепада между верховой 4 и низовой 3 гранями верхового столба верховой столб поворачивается в сторону верховой грани 5, что приводит к повышенному раскрытию шва 6 между верховым столбом и низовым клином. Во время максимума раскрытия или при раскрытии, близком к максимальному, производят цементацию шва 3, заполняя его цементным камнем. После отогрева верхового столба 1 температурный перепад между верховой 4 и низовой 3 гранями в нем уменьшается, и столб стремится повернуться в сторону низового клина 2. Цементный камень 6 в шве препятствует этому повороту, что приводит к созданию на верховой грани 4 верхового столба 1 сжимающих напряжений и тем самым улучшается общее напряженное состояние плотины.The method is implemented as follows. In a fully (Fig. 1) or partially (Fig. 2) erected dam, consisting of an upper column 1 of vibrated concrete and a lower wedge 2 of rolled concrete with a cemented joint between them 3, the concrete is frozen from the upper face 4 of the upper column 1. Freezing produced in the winter, for which before the onset of winter should be carried out removal from the top face 4 of the top column 1 of the insulated formwork. The use of insulated formwork in areas with harsh climates is a common event in the construction of massive concrete structures. Due to the fact that the top face 4 of the top pillar 1 freezes, and the bottom face 3 remains in the zone of influence of warm concrete, a temperature difference occurs between the top 4 and the bottom faces 3 of the top pillar. In connection with the occurrence of a temperature difference between the top 4 and bottom 3 faces of the top column, the top column turns towards the top side 5, which leads to increased opening of the seam 6 between the top column and the bottom wedge. During the maximum disclosure or when the disclosure is close to the maximum, produce cementation of the seam 3, filling it with cement stone. After heating of the pillar 1, the temperature difference between the horse 4 and the bottom 3 faces in it decreases, and the pillar tends to turn towards the bottom wedge 2. Cement stone 6 in the seam prevents this rotation, which leads to the creation of compressive stresses on the top face 4 of the horse pillar 1 and thereby improves the overall stress state of the dam.

Расчеты показывают, что полученные таким образом раскрытия шва могут при определенных условиях в 10 и более раз превышать величину раскрытия, связанного просто с остыванием (охлаждением) верхового столба и низового клина. При этом раскрытия от изгиба верхового столба оказываются тем выше, чем выше температура бетона во внутренних зонах плотины, что позволяет отказаться полностью или частично от проведения в верховом столбе трубного охлаждения бетонной кладки.Calculations show that the thus obtained opening of the seam can, under certain conditions, be 10 or more times the magnitude of the opening, associated simply with cooling (cooling) of the upper column and the lower wedge. In this case, the disclosures from the bending of the upper column turn out to be the higher, the higher the temperature of the concrete in the inner zones of the dam, which makes it possible to refuse completely or partially from carrying out pipe cooling of the concrete masonry in the upper column.

Источники информации:Sources of information:

1. Брейкин А.Г. и др. Прогрессивные решения по организации строительства и производству бетонных работ в проекте Бурейской ГЭС. Сб. науч. Трудов Гидропроекта. Вып.125. - Технический прогресс в проектировании и строительстве гидротехнических комплексов и гидроузлов. - М., 1988, с. 46-52.1. Breikin A.G. and others. Progressive solutions for the organization of construction and concrete work in the Bureyskaya HPP project. Sat scientific Proceedings of the Hydroproject. Issue 125. - Technological progress in the design and construction of hydraulic systems and waterworks. - M., 1988, p. 46-52.

2. Лошак В.К. и др. Применение укатанного бетона в низовом клине Бурейской ГЭС. - Энергетическое строительство, 1988, № 1, с. 12-17.2. Loshak V.K. etc. The use of rolled concrete in the lower wedge of the Bureyskaya hydroelectric station. - Energy construction, 1988, No. 1, p. 12-17.

3. Адамович А.Н. Закрепление грунтов и противофильтрационные завесы в гидроэнергетическом строительстве. - М.: Энергия, 1980, с. 289.3. Adamovich A.N. Soil consolidation and airtight curtains in hydropower construction. - M .: Energy, 1980, p. 289.

4. Судаков В.Б., Толкачев Л.А. Современные методы бетонирования высоких плотин. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.40.4. Sudakov VB, Tolkachev L.A. Modern methods of concreting high dams. - M .: Energoatomizdat, 1988, p. 40.

Claims

The method of monolithic concrete gravity dam on a rocky base, consisting of an upper column and a lower wedge, with the organization of a cemented seam between them, including opening the seam between the upper column and the lower wedge and subsequent cementation of the formed seam, characterized in that the opening of the seam is produced by creating a temperature difference between the upper and lower faces of the upper column due to the freezing of concrete in the region of the upper side of the upper column, which contributes to the rotation of the upper column to the side y horse dam faces and joint opening, wherein the temperature difference is 15 - 45 ^o C.