Реферат: Производство гидротехнических работ

1. Степени и способы равнения подводных оснований гидротехнических сооружений.

Степень ровнения — грубое (Г),тщательное (Т),весьма тщательное (ВТ) —применяют в зависимости от класса и конструкции сооружения; для берм постелей набережных, оградительных сооружений, призм под фильтры — грубое ровнение с допускаемым отклонением ровняемой поверхности в пределах 200 мм в одну и другую стороны, берм и откосов постелей для покрытия защитными массивами — тщательное ровнение с отклонениями по 80 мм, постелей под массивовую кладку, массивы-гиганты, конструкции уголкового типа и оболочки большого диаметра — весьма тщательное ровнение с допусками по 30 мм.

Небольшие объемы ровнения выполняют обычно водолазы вручную: грубое — один водолаз с замером отметок футштоком, тщательное и весьма тщательное — два водолаза с помощью направляющих шаблонов и двигающейся по ним ровняющей рейки.

Для подачи щебня на выравниваемый верхний слой каменной отсыпки используют специальное устройство, состоящее из смонтированного на барже бункера для щебня и отводного шланга. Конец шланга к месту насыпки щебня направляет водолаз, который отдает команды на поверхность о подаче щебня или о ее прекращении.

При значительных объемах планировочных работ применяют механизированный способ ровнения с помощью специальных планировщиков. Такой способ позволяет более чем в 3 раза повысить производительность труда и сократить сроки выполнения работ.

Уплотняют постели обычно путем их долгого выдерживания без нагрузки, способом статической огрузки и виброуплотнением.

2. Способы подводного бетонирования.

При подборе состава такого бетона его прочность по сравнению с обычными условиями назначают на 15—20 % выше проектной.

Укладывание бетонной смеси непосредственно в воду не дает желаемого результата вследствие расслаивания бетонной массы и вымывания из нее вяжущего. Поэтому смесь нужно подавать непрерывно на весь объем бетонирования в заранее установленную водолазами опалубку, исключающую или значительно снижающую контакт бетонной массы с окружающей средой (водой).

Подводное бетонирование конструкций выполняют следующими основными способами: с помощью бадей и самораскрывающихся ящиков (кюбелей), укладкой в мешках, отвалом бетонной смеси от берега с ее втрамбовыванием, с помощью вертикально перемещаемой трубы (ВПТ), восходящим раствором (ВР), инъецированием.

Бетонирование с помощью 6адей и кюбелей (рис. 182) применяют практически на любой глубине; при возведении конструкций, работающих на вертикальную нагрузку и имеющих прочный, надежны» внешний контур (днищ опускных колодцев, мостовых опор, колонн оболочек, блоков основания сооружения, вырубленных в трещинова той скальной породе и т. д.

Достоинства этого способа — относительно низкая себестоимость работ, возможность применения тех же технических средств для транспортирования и укладывания смеси, что и на поверхности Недостатки: частичное вымывание вяжущего в момент раскрытия затворов и рыхловатость поверхностного слоя, необходимость постоянного водолазного контроля при отсутствии видимости.

Укладывание бетонной смеси в мешках применяют при ремонтных работах, выравнивании скального основания сооружения, устройстве подводного ограждения (типа опалубки) для последующего бетонирования, в аварийных случаях. Глубина укладывания практически не ограничена.

Мешки шьют из прочной ткани или водонепроницаемого материала (полиэтилена, нейлона) вместимостью 20—30 и 2—7 л. Их заполняют бетонной смесью с осадкой конуса 5—7 см и подают под воду. Водолазы укладывают мешки вручную с перевязкой горизонтальных и вертикальных швов. В целях предотвращения сдвигов смежные ряды мешков прошивают металлическими стержнями диаметром 10—12 мм.

Отвал бетонной смеси с втрамбовыванием применяют при бетонировании неармированных конструкций или отдельных их элементов (подводного основания на каменистом прибрежном участке, ростверков, а также при ремонтных работах на мелководье) на защищенных от течения и волнения акваториях глубиной до 1,5 м. Бетонирование начинают либо непосредственно с берега, либо с искусственно созданного бетонного островка.

/>/>

Бетонирование способом ВПТ (рис. 184, а) применяют при укладывании бетонных смесей на глубине 1—50 м и толщине слоя не менее 1 м для любых конструкций.

В целях получения более плотных бетонов на трубе устанавливают вибратор, позволяющий уменьшить водоцементное отношение и получить качественный бетон с меньшим расходом цемента.

Бетонирование способом ВР (рис. 184, б)выполняют в два этапа: укладывание в опалубку крупного заполнителя (камня или щебня); нагнетание в уложенный заполнитель по трубам под давлением растворной части. При использовании крупного каменного заполнителя работы могут вестись на глубине до 20 м, а щебня — до 50 м. Для получения более плотной структуры уложенного бетона на подающие раствор трубы могут быть установлены вибраторы.

Способы ВР и ВПТ имеют некоторое сходство, но первый значительно проще и позволяет полностью механизировать весь процесс.

К инъекционным способам бетонирования, созданным на основе способа ВР, относятся «Колькрет», ВНИИГ (наиболее распространены последние два).

Способ «Колькрет» заключается в заполнении пустот в ранее уложенном под воду щебеночном заполнителе приготовленной в специальных смесителях растворной смесью «Кольгру».

«Кольгру» укладывают тремя способами: нагнетанием на поверхность уложенного крупного заполнителя в блоке и омоноличиванием его при стекании раствора с постепенным вытеснением воды из блока; заполнением раствором блока бетонирования с последующим втапливанием в нее крупного заполнителя; нагнетанием способом ВР через инъекционные трубы, установленные в блоке с крупным заполнителем.

Способ ВНИИГ заключается в инъецировании растворонасосом через вертикальные или горизонтальные перфорированные трубы раствора в блок бетонирования с крупным заполнителем. После окончания инъецирования на трубы устанавливают вибраторы, уплотняющие уложенную смесь.

Инъекционные способы широко применяют при ремонте подводных частей сооружений и заделке стыков между секциями, блоками, массивами строящихся сооружений.

3. Способы подводной сварки и резки металла.

В связи с особенностями окружающей среды, плохой видимостью, ограниченностью движений, слабой устойчивостью водолаза технология подводных сварки и резки значительно отличается от надводной.

Подводная сварка. Сварку под водой выполняют только электродуговым способом (ручным или полуавтоматическим) с использованием плавящихся электродов.

Основной принцип подводной электросварки — способность дугового разряда устойчиво гореть в парогазовом пузыре, предохраняющем разряд от контакта с окружающей средой — водой (рис. 185). Парогазовый пузырь образуется в результате испарения и разложения воды, продуктов сгорания свариваемого металла и электрода.

Сварка возможна как в пресной, так и в морской воде. Основным недостатком подводной сварки является то, что металл в районе сварочного шва резко охлаждается под действием окружающей воды и закаляется, снижая пластичность и ударную вязкость стали, увеличивая ее пористость и хрупкость.

Широко используют так называемый «сухой», наиболее качественный способ подводной сварки. Он заключается в проведении сварочных работ в искусственной (в среде инертных газов) или естественной атмосфере, создаваемой внутри специальных кессонов или камер, из которых после их установки на месте работ и проведения соответствующих мероприятий по уплотнению прилегающих контуров откачивают или выдавливают воду. В этом случае сварку производят обычным электродом.

Подводная резка. Кроме механического и взрывного (с помощью кумулятивных зарядов) способов, резка может осуществляться тепловыми способами (бензо- и электрокислородным, электродуговым, плазменно-дуговым).

Бензокислородная резка чугуна и стали под водой мало отличается от надводной, за исключением увеличенного расхода газа и бензина (за счет охлаждающего воздействия среды) при повышенном давлении. Процесс подводной резки происходит в результате нагрева металла при сгорании распыленного бензина в газовом защитном пузыре и подаче к месту реза струи кислорода, который, вступая в химическую реакцию с расплавом металла, превращает его в газообразное вещество и твердое химическое соединение (т. е. сжигает). Окалину и шлаки удаляют из реза напором струи газа. Такой способ применяют для резки металла толщиной до 100 мм и пакетов толщиной до 90 мм за один проход на глубине до 40 м. На глубине 7—8 м для разделки металла толщиной до 500 мм можно применять газовую резку.

Электдокислородная резка (наиболее распространенная) происходит вследствие разогрева металла до температуры его плавления специальным трубчатым электродом с подачей к месту реза струи кислорода под высоким давлением, в которой металл сгорает.

Электродуговая резка малопроизводительна, ее применяют в основном для разделки чугуна, меди, алюминия и других металлов, не поддающихся электрокислородной резке.

При плазменно-дуговой резке пропускается газ (аргон, азот, водород), который увеличивает степень ионизации дуги. Благодаря узкому выходному соплу для истекания плазмы и высокой плотности тока в месте реза можно создавать очень высокие температуры, что дает возможность производить резку любых металлов с большой скоростью.

4. Состав технологической карты на выполнение отдельных видов работ.

В типовых технологических картах предусматривают: характеристики элементов зданий, сооружений и видов работ, охватываемых картой, а также особенности и условия (природные, геологические, производственные), принятые в карте; требования к готовности предшествующих работ, которые обеспечивают необходимый фронт для выполнения работ, предусмотренных каргой; схемы организации строительной площадки или рабочей зоны, где должны быть указаны основные размеры здания (сооружения) или его части и размещение механизмов с определением зон их действия, оперативных складов, путей перемещения материалов, сетей тепло-, электро- и водоснабжения; описание методов и последовательности или совмещения отдельных видов работ, включая разбивку общего объема работ на захватки и ярусы, способы подачи материалов и готовых конструкций к рабочим местам, типы применяемых средств подмащивания, монтажной и технологической оснастки; число и номенклатура материалов, готовых конструкций, изделий и оборудования с определением их по физическим объемам работ; число и типы машин, специальных инструментов, производственного инвентаря; численно-квалификационный состав бригад с учетом применения метода коллективного подряда; график выполнения работ с калькуляцией трудовых затрат; указания по контролю качества работ, включая схемы операционного контроля качества и перечень необходимых актов при- емки ответственных конструкций; решения по охране труда и улучшению его условий.

В типовых технологических картах, предусматривающих выполнение работ в зимних условиях, должны быть указаны особенности режимов бетонирования конструкций, способы временного обогрева или утепления частей сооружения, порядок заделки стыков в конструкциях и др.

Привязка типовой технологической карты к конкретному объекту строительства и его условиям состоит в проверке соответствия этим условиям и уточнении отдельных показателей применительно к местным условиям без нарушения принятых в карте принципиальных решений.

5. Организация геодезического контроля при выполнении основных видов гидротехнических работ.

Геодезические работы в период строительства связаны с разбивкой главной или основной оси гидроузла, а также осей и ответственных точек его элементов: агрегатов, бычков, блоков и секций плотины и т. д. Геодезическая основа, созданная в период изысканий, ни по точности, ни по густоте пунктов не соответствует этим задачам. Основой для выноса осей сооружений гидроузла и массовых разбивочных работ служит вновь созданная плановая разбивочная сеть.

Одну из сторон новой сети совмещают с главной осью сооружения и принимают ее за ось абсцисс. Сеть строят как локальную геодезическую систему со своим началом координат. Для связи с плановой основой, созданной при изысканиях, вновь создаваемая сеть имеет с ней один общий пункт и ориентирное направление.

Разбивочную сеть строят методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации или линейно-угловыми построениями.

Пункты сети закрепляют трубчатыми знаками, закладываемыми в скважины и выступающими на 1,2 м над поверхностью земли. Знаки снабжены приспособлениями для быстрого центрирования.

Разбивка судоподъемных сооружений. Разбивочные работы ведут поэтапно в течение всего строительства. Поэтому геодезические работы нуждаются в постоянной разбивочной основе, которая в зависимости от обстоятельств создается в виде осевой сетки или в виде линейно-угловой сети.

Осевую сетку строят при сооружении судоподъемников (слипов), где обычно условия позволяют закрепить и сохранить большое число знаков.

Разбивка осей молов, волноломов, пирсов и причалов. Разбивочные работы при строительстве заградительных и причальных сооружений имеют особенности, обусловленные тем, что данные сооружения полностью или частично располагаются на акватории и возводятся подводным способом без применения перемычек и водоотлива. Проведение геодезических работ осложняется большими глубинами, волнением моря и течениями.

Оси сооружений переносят на дно акватории с помощью плавучих знаков (буев).

Каналы и гидротехнические тоннели. Основными задачами геодезического обеспечения строительства канала являются перенесение на местность его оси и осей связанных с ним сооружений (шлюзов, дюкеров и т. д.), определение границ бетонных и земляных работ, передача проектных отметок на точки сооружений.

Ось канала выносят в соответствии с разбивочным чертежом, в котором даны длины участков трассы, углы ее поворота, а также дополнительные углы, намечаемые на прямолинейных участках не реже. Вынесенные характерные точки оси канала закрепляют временными знаками.

Перед проходкой тоннеля на поверхности вдоль его трассы создают планово-высотное обоснование в виде сети триангуляции или полигонометрии. Для строительства гидротехнических тоннелей используют геодезическое обоснование, создаваемое на площадке гидроузла для перенесения в натуру осей сооружений.

6. Применяемое оборудование для забивки свай.

Для погружения элементов применяют различное сваебойное оборудование, навешиваемое на сухопутные и плавучие копры или краны (дизель- и вибромолоты, вибропогружатели различных типов), подмывные установки, завинчивающие машины (электрокабестаны), агрегаты для вдавливания.

Вибромолоты применяют для забивки металлического шпунта, стальных труб, железобетонных свай небольшой длины.

Вибропогружателями можно погружать в грунт не только сваи, но и сваи-оболочки большего диаметра. Вибропогружатели бывают высокочастотные (с частотой колебаний вибратора 700—1500 Гц) — для погружения металлического или деревянного шпунта и низкочастотные (300—500 Гц) — для погружения железобетонных свай и свай-оболочек большой массы.

Оборудование для подмыва используют для преодоления значительного сопротивления грунта забивным способом или вибропогружением. Размывающую водяную струю подают через трубы с насадками или через полость погружаемого элемента к его концу. В результате ослабления силы трения между частицами грунта, взвешивания их и частичного выноса из скважины погружение элемента в грунт под собственным весом или с применением механических либо вибрационных воздействий значительно облегчается. Погружение с помощью подмыва следует прекращать по достижении нижним концом элемента отметки на 1 —1,5 м выше проектной. Дальнейшее погружение до проектной отметки выполняют механическим или вибрационным способом.

Механизмы для завинчивания свай (кабестаны) применяют при погружении свай способом ввинчивания их в грунт, если в основании находится мощный слой слабых глинистых грунтов с малой несущей способностью или плотный гравелистый грунт и погружение обычных свай затруднительно, а также при подготовке «оснований в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений, которые могут получить поврежде-ния от вибрации при забивке или вибропогружении.

Сваи, оборудованные стальным винтовым башмаком, могут быть стальными или железобетонными. Завинчиванием можно погружать вертикальные и наклонные сваи с наклоном 4:1. Висячие сваи, погруженные таким способом, имеют большую несущую способность.

Вдавливание в грунт полых свай под статической нагрузкой примеаяют при залегании в основании сооружения слабых грунтов. Способ обеспечивает высокое качество работ при минимальных затратах.

Копры. Для подвешивания и направления забивного механизма а также для установки, направления и поддерживания погружаемого в грунт элемента применяют специальные агрегаты — копры (башенные, крановые и плавучие, несамоходные и самоходные, универсальные и предназначенные для выполнения одного вида свайных работ), как правило, оборудованные штанговыми или трубчатыми дизель-молотами.

Плавучий копер (рис. 126, а) используют для забивки вертикальных и наклонных свай (длиной до 35 м и массой до 30 т) и шпунта на речных и морских акваториях. Копер может иметь несколько направляющих стрел (многостреловой), что позволяет вести работу несколькими молотами одновременно. Сваебойную установку монтируют на поворотной платформе. Стрела установки можете наклоняться вперед и назад до 18° (маятниковые копры).

Наголовники. При забивке сваи любым молотом в целях сохранения ее оголовка применяют специальный сварной или литой наголовник, соответствующий поперечному сечению сваи (рис. 127, а), в который закладывают амортизирующий вкладыш из прочной и вязкой древесины (дуба, вяза). Кондукторы. При свайных работах на суше в случае строительства сплошной свайной или шпунтовой стенки применяют кондукторы, обеспечивающие заданное направление стенки и прижим элементов друг к другу, а при выполнении работ с воды — навесные и плавучие кондукторы.

Плавучий кондуктор обеспечивает погружение элементов какого-либо одного вида, например свай-оболочек (рис 129, а) или кондуктор на выдвижных опорных сваях для погружения таврового железобетонного шпунта (рис. 129, б).

7.Основные виды транспорта, используемые в гидротехническом строительстве.

Автомобильный транспорт

Достоинствами автотран­спорта являются высокая скорость, маневренность, возможность до­ставки грузов непосредственно к месту складирования или мон­тажа без промежуточных перегрузочных операций. Недостатки: отно­сительно небольшое количество единовременно транспортируемого груза по сравнению с железнодорожным, водным и трубопроводным транспортом, значительная удельная мощность, затрачиваемая на 1 т перевозимого груза, высокая стоимость капитального ремонта. Указанные недостатки являются перво­причиной более высокой стоимости автоперевозок по сравнению с железнодорожным, водным и трубопроводным видами транспорта.

Наиболее целесообразно использование автотранспорта для перевозки грузов на расстояние до 200 км, а при строительстве в труднодоступных районах и перевозке негабаритных грузов — на большие расстояния.

Автомобильный подвижной состав делят на грузовой, пасса­жирский и специальный.

Железнодорожный транспорт

Использование и показатели работы железнодорожного транспор­та. Материалы, полуфабрикаты, сырье и другие грузы, необходимые для гидротехнического строительства, по возможности перевозят железнодорожным транспортом.' Это экономически целесообразно лишь при дальности перевозок более 200 км и значительном грузо­обороте, несмотря на то, что такой вид транспорта практически не зависит от метеорологических условий и наиболее производителен.

Водный транспорт

Практически любое строительство гидротехнических сооружений (на море, реке, озере, водохранилище), за исключением строи­тельства на несудоходных реках, протоках, не может обойтись без использования водного транспорта. В нашей стране имеется огром­ная, хорошо развитая сеть внутренних водных путей общей протя­женностью более 2,3 млн. км (из них свыше 500 тыс. км судоходны), более 2 тыс. крупных озер. Таким образом, речной транспорт является важным звеном в единой транспортной системе страны.

Речной флот, несмотря на сезонность работы, имеет преиму­щества по сравнению с другими видами транспорта. Он экономичен: себестоимость перевозок I т груза в 2—2,5 раза ниже, чем по желез­ным дорогам, идущим параллельно водным путям; производитель

Воздушный транспорт

При строительстве крупных гидротехнических комплексов в качестве вспомогательного и иногда транспортно-монтажного сред­ства используют воздушный транспорт. Его преимущество перед другими видами транспорта — высокая скорость доставки грузов и людей (в 10—15 раз быстрее, чем железнодорожным транспортом). К основным недостаткам можно отнести зависимость от метеороло­гических условий, необходимость устройства для самолетов спе­циальных взлетно-посадочных полос, высокую стоимость перевозок 1 т груза, относительно небольшую грузоподъемность.

Трубопроводный транспорт

Гидравлический транспорт. В современном гидротехническом строительстве в качестве внешнего, внутрипостроечного и техноло­гического транспорта широко применяют трубопроводный гидравлический транспорт для перемещения сыпучих строительных мате­риалов — песка, ПГС, песчано-глинистых пород и грунта в потоке воды под напором. Чаще всего его применяют для подачи сред­ствами  гидромеханизации.

8. Ремонт и реконструкция гидротехнических сооружений, виды и состав ремонтов.

Виды и состав ремонтов

Техническое обслуживание является одним из важнейших профилактических мероприятий в системе планово-предупредительного ремонта и выполняется силами эксплуатационного персонала сооружения. По результатам технического обслуживания определяют состояние •сооружения или отдельных его конструкций и необходимость про/>/>/>ведения их ремонта.Система ППР предусматривает два вида ремонта текущий и капитальный.

Текущий ремонт позволяет восстановить или обеспечить требуемое техническое состояние сооружения и увеличить периоды между Iочередными капитальными ремонтами. При этом устраняют незначительные повреждения конструкций, начальные деформации, не влекущие за собой снижение основных эксплуатационных характеристик сооружения. Выполняют профилактические мероприятия пообеспечению сохранности элементов конструкций (побелку, местную покраску, оштукатуривание, шпаклевку и т. д.)

Текущий ремонт проводят в течение всего года, но наибольший 1 его объем приходится на межнавигационный период. Выполнение текущего ремонта возлагается на персонал, обслуживающий сооружение, а его финансирование осуществляется за счет средств основной эксплуатационной деятельности.

Капитальный ремонт — это восстановление поврежденных или изношенных важнейших элементов и частей сооружения, неисправность которых существенно ограничивает его эксплуатационные возможности. Задача капитального ремонта — доведение всех параметров и частей сооружения до номинальных паспортных данных с обеспечением требуемой работоспособности до очередного капитального ремонта.

Основные работы следует планировать на межнавигационный период. Во время навигации можно ремонтировать объекты, не влияющие на нормальную эксплуатацию сооружения и не ухудшающие его внешний вид.

К капитальному ремонту относятся следующие работы:

восстановление или полная замена отдельных элементов, конструкций и частей сооружения, поврежденных вследствие естественных факторов (фильтрации и агрессивных свойств воды, атмосферных воздействий, колебаний температуры) и механического воздействия;

повышение прочности и изменение размеров отдельных частей и конструкций, приведение их в соответствие с изменившимися расчетными нагрузками;

полная замена или частичное восстановление деревянного сооружения (либо отдельных частей) с применением металлических, железобетонных и бетонных конструкций;|

исправление и замена элементов и конструкций с осушением подводных частей сооружения (камер шлюзов, отсасывающих труб гидроэлектростанции и т. п.) с использованием ремонтных заграждений и временных перемычек; исправление и замена отдельных элементов и частей сооружения под водой (водолазные работы);

восстановление нарушенных профилей земляного напорного сооружения (плотины, дамбы), ликвидация повреждений дренажей, креплений откосов, полотна проезжей части и других элементов; устройство и восстановление подпорных стенок, навалоза-щитных и других ограждающих сооружений;

исправление тела и креплений откосов и гребня оградительной дамбы с доведением их технических характеристик до норм, соответствующих условиям эксплуатации (уширение, повышение отметок, уполаживание откосов, замена материала креплений более прочным и долговечным);

частичный ремонт или полная замена конструкций судоподъемного и судоремонтного сооружений (слипов, стапелей) с целью повышения их грузоподъемности и обеспечения ремонта судов новых современных серий;

устройство, восстановление и усиление асфальтовых и бетонных покрытий территории сооружения с модернизацией крановых и железнодорожных путей и подъездных дорог.

Аварийный ремонт осуществляют вне очереди с выводом или без вывода сооружения из эксплуатации при обнаружении угрожающих деформаций конструкций или частей сооружения в результате воздействия стихийных сил, катастрофических нагрузок или аварий.

Реконструкция гидротехнических сооружений

Реконструкцию постоянных гидротехнических сооружений выполняют для повышения их эксплуатационных и технико-экономических показателей, а именно — для увеличения выработки электроэнергии, повышения водообеспеченности оросительных систем, улучшения режима грунтовых вод на орошаемых или осушаемых массивах и прилегающих к ним территориях; вдоль трасс каналов, увеличения грузо- и судопропускной способности портов и судоходных сооружений, интенсификации работ на стапельных и подъемно-спускных сооружениях, улучшения экологических условий зоны влияния гидроузла, замены оборудования.

Реконструкцию проводят, как правило, без прекращения основных эксплуатационных функций сооружения, каналы, шлюзы, некоторые виды плотин реконструируют обычно с разбивкой на этапы. Продолжительность каждого этапа — межнавигационный период. Таким образом достигается непрерывность транспортного процесса. Реконструкцию грузовых причалов в портах, слиповых путей и стапельных мест можно проводить очередями непрерывно, с выводом части сооружения из эксплуатации при повышении интенсивности переработки грузов, судостроения или судоремонта на кутавшихся участках.

При реконструкции следует предусматривать максимальное использование действующих сооружений, качественных их частей или отдельных конструктивных элементов, а также транспортных />коммуникаций, инженерных сетей, грузоподъемного оборудований строительным и эксплуатационным персоналом.

9. Технология сооружения опускных колодцев.

При опускном способе сооружение предварительно возводят полностью или частично на поверхности (или в неглубоком котловане), а затем погружают в грунт на проектную глубину.

Сущность способа опускного колодца состоит в следующем. Сооружение возводят на поверхности земли в