Ремонтные работы с использованием грунтосмесей

Водоподпорные сооружения прудов и водохранилищ (грунтовые дамбы и плотины) подвержены деформациям и разрушениям под воздействием естественных и антропогенных факторов.

Наиболее часто встречающимися дефектами грунтовых плотин и дамб являются: просадки их тела и основания; разуплотнение, размыв и (или) обрушение откосов; образование трещин (продольных и поперечных, поверхностных и внутренних); суффозия и выпор грунта; разрушения креплений откосов; фильтрация через основание и тело сооружений. Вышеперечисленные и другие, установленные обследованием дефекты, должны быть устранены при проведении ремонтно — восстановительных работ. Ниже предложены технологии ремонтно-строительных работ по восстановлению грунтовых плотин и дамб путём их досыпки до требуемых отметок, учитывающие известные решения [1,2].

Необходимость досыпки (наращивания) гребня и откосов плотины возникает в случае потребности в увеличении высоты прудовой плотины или при просадке её тела ниже проектных отметок.

Досыпка гребня и откосов плотины (дамбы) представляет собой поэтапное выполнение конкретных ремонтновосстановительных операций, схожих с процессом строительства насыпных профильных сооружений. Машины и механизмы подбирают с учётом природно — климатических условий, объёма работ, дальности транспортирования грунта (грунтосмеси), формы и размеров сооружений (плотины, карьера, кавальера и др.). Для разравнивания грунта (грунтосмеси), обычно применяют бульдозер или грейдер, уплотнение проводят катками. Уширение и уполаживание откосов плотин и дамб проводят путём последовательного выполнения ремонтностроительных операций с помощью экскаваторов, автосамосвалов, бульдозеров, фрез (при необходимости), поливочных машин, катков и других средств механизации [3]. грунтовый зола дамба строительный При проведении работ вместо грунта использована грунтосмесь оптимальной влажности (грунт+ высевка+ зола+цемент). Связано это с тем, что восстановленные (досыпанные)грунтом элементы профиля (гребень, откосы) из-за низкой прочности, водои морозостойкости грунта не способны долговременно противостоять воздействию абразии, ливней, фильтрации, мороза и других факторов. Что касается грунтосмеси, то при затвердевании она со временем превратится в высокопрочный водои морозостойкий грунтобетон, надежно защищающий тело сооружений от воздействия агрессивных факторов [4].

Перечень технологических операций уточняется и корректируется в соответствии с местными условиями.

Для определения прочностных свойств затвердевшей грунтосмеси были проведены экспериментальные исследования, позволяющие с помощью математических моделей, изменяя входные параметры, оценивать качество грунтосмеси.

В основу решения был положен двухфакторный [5] симплекс — суммируемый план типа правильного шестиугольника. В качестве двух варьируемых факторов были выбраны: расход цемента — Ц, % от массы грунтосмеси; расход (количество) грунта — ГР, % от массы грунтосмеси.

Расход цемента и количество грунта в плане эксперимента варьировались, соответственно, от 3,0% до 15% и от 40% до 85%, что соответствует результатам предварительных исследований и априорной информации о рациональном дозировании вышеуказанных компонентов грунтосмеси [6].

Для приготовления грунтовых смесей использовались материалы (компоненты) со следующими показателями: Новороссийский портландцемент марки 400; грунт — легкий слабоводопроницаемый суглинок; высевка — отход камнедробления известняка фракции 0−5мм с модулем крупности М_кр=2,98; золаунос сухого отбора с электрофильтров Новочеркасской ГРЭС.

Точки принятого плана эксперимента имеют координаты вершин правильного шестиугольника, построенного в пределах варьирования факторов ± 1 В кодированной форме.

По результатам семи опытов (шесть вершин и центр шестиугольника) вычисляются неизвестные коэффициенты уравнения регрессии второго порядка:

y_R = b₀ + b₁X₁ + b₂X₂ + b₁₁X₁² + b₂₂X₂² + b₁₂X₁ X₂, где.

;; ;

(1.1).

По формулам (1.1) были подсчитаны коэффициенты уравнения:

b₀ = 78,19 — (31,26+33,72) = 13,21;

Для прочности образцов через 28 суток твердения и полного водонасыщения получено регрессионное уравнение в виде:

y_R = 13,21 + 4,90X₁ — 2,09X₂ -3,2X₁² — 1,56X₂² + 0,83X₁ X₂. (1.3).

Анализ уравнения показывает что, использование высевки и золы-унос для экономного расхода цемента в равнопрочных (R ₂₈ = 10−15 МПа) грунтобетонах в количестве, соответственно, 20−40% и 4−6% от массы грунтосмеси, следует считать оптимальным.

При пологих откосах (m =4ч6) плотины (дамбы) можно обойтись и без грунтосмесительной установки. В этом случае смешивание грунта с высевкой, золой и цементом, следует производить на месте укладки, в связи с чем несколько меняется технологическая карта производства работ.

Предлагаемые технологии ремонтно-восстановительных работ обеспечат надежную защиту грунтовым водоподпорным сооружениям от размыва и разуплотнения, воздействия мороза, льда, волн, землеройных животных, просачивания воды через восстановленные элементы профиля, так как в отличии от грунта, уложенная на откос или гребень грунтосмесь при затвердевании, со временем, превратится в высокопрочный (10−15 МПа), водои морозостойкий грунтобетон с жесткой камневидной структурой.

• 1. В процессе эксплуатации грунтовые водоподпорные сооружения деформируются, видоизменяются их профили, снижаются отметки гребня. Для предупреждения аварий осуществляют досыпку плотин и дамб, используя обычно грунты того же состава, что и тело сооружений. Однако, из-за низкой прочности, водои морозостойкости грунтов, работы по восстановлению профиля плотин и дамб требовалось переодически проводить вновь, так как восстановленные грунтом элементы профиля (откосы, гребень) не способны были эффективно и долговременно противостоять воздействию абразии, ливней, фильтрации, мороза и других факторов.
• 2. Для надежной защиты грунтовых водоподпорных сооружений от воздействия агрессивных факторов предлагается восстановление профиля сооружений производить грунтосмесью оптимальной влажности, состоящей из грунта, высевки, цемента и золы и обеспечивающей через 28 суток твердения прочность на сжатие не менее 10−15 МПа.

• 1. Ачкасов Г. П., Иванов Е. С. Технология и организация ремонта мелиоративных гидротехнических сооружений. М.: Колос, 1984. 174 с.
• 2. Иванов Е. С. Организация и производство гидротехнических работ. М.: Агропромиздат, 1985. 400 с.
• 3. Ясинецкий В. Г., Фенин Н. К. Организация и технология гидромелиоративных работ. М.: Агропромиздат, 1986. 352 с.
• 4. Горелышев Н. В., Гурячков И. Л., Пинус Э. Р. и др. Материалы изделия для строительства дорог. М.: Транспорт, 1986.-288с.
• 5. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. — М.: Финансы и статистика, 1981. 262с.
• 6. Руководство по подбору состава тяжелого бетона. / НИИЖБ. — М.: Стройиздат, 1979.-40с.