CC BY
82
4/2010 „. ВЕСТНИК
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛМАЗНОЙ РЕЗКИ И СВЕРЛЕНИЯ ПРИ РЕМОНТЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ
СООРУЖЕНИЙ
USE OF DIAMOND CUT AND DRILLING IN REPAIR AND RECONSTRUCTION OF HYDRAULIC STRUCTURES
A.B. Косолапое
Международная ассоциация алмазной резки и сверления (IACDS)
В статье рассмотрены опыт применения метода алмазной резки бетона и железобетона при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений в российских условиях.
In the paper the experience of the usage of concrete sawing and drilling during renovation and reconstruction of hydraulic structures in Russia is considered.
При эксплуатации, реконструкции и ремонте гидросооружений как речных, так и морских, возникают проблемы применения технологий, обеспечивающих безударные нагрузки, не допускающие образование микротрещин в теле сооружения. Помимо этого, часто приходится вести работы в стесненных условиях, где невозможно применение громоздкого оборудования (гидромолот, навесное оборудование и т. п.). В подобных случаях, с недавнего времени, в строительстве начали использовать метод алмазной резки и сверления. Данный метод с успехом заменил на объектах промышленно-гражданского, дорожного и атомного строительства другие разрушающие методы, при решении задач, связанных с высокими требованиями к целостности сохраняемых конструкций. Его преимущества нашли применение в гидротехническом строительстве, где как нигде важно бережное отношение к существующим сооружениям, недопустимо приложение динамических нагрузок и трещинообразование в массивах бетона и железобетона. Ниже приведены примеры решения подобных задач из личного опыта автора.
В процессе эксплуатации канала им. Москвы в стеновых конструкциях шлюзов, в результате коррозии и механического воздействия, образовались значительные повреждения бетона [3]. Для проведения работ по ремонту стен камеры шлюза № 5 Яхромского гидроузла решили использовать две технологии одновременно. На одной стороне шлюзовой камеры был применен буровзрывной метод, а на другой метод алмазной резки. Работы проводились после закрытия навигации при температуре воздуха ниже - 20 градусов Цельсия и при силе ветра в камере шлюза до 15 метров в секунду (рис.1).
В случае использования алмазной резки для замены старого бетона была применена следующая технология. Поврежденный участок бетона вырезался на глубину одного метра. Ширина вырезанного сегмента была равна одному метру тридцати сантиметрам, а высота - восемь метров. Работы велись с помощью канатной стенорезной машины, которая дает возможность выполнять резку параллельно лицевой поверхности стенки шлюза. Так как работы проводились в зимний период при низких температурах и сильном ветре, то есть в условиях, не предусмотренных регламентом завода изготовителя, то для создания условий для алмазной резки, требующей водяного ох-
лаждения инструмента, были проведены специальные мероприятия. В зоне производства работ был сооружен тепляк, 3-х кубовая емкость с водой для алмазной резки подогревалась с помощью электронагревателя, а зона реза обогревалась тепловыми пушками. Для обеспечения бесперебойной работы и предотвращения замерзания алмазного каната в зоне контакта с бетоном, каждые полчаса у оборудования менялся оператор, чтобы дать возможность его сменщику обогреться в теплом помещении.
Рис 1. Замена лицевого слоя бетона в стенке шлюза (Канал им. Москвы) в зимних условиях
Объем подлежащего замене бетона был разделен на четыре части. Для последующей запасовки каната, с помощью алмазного сверления, были сделаны технологические отверстия диаметром 250 миллиметров. Затем были выполнены верхний, два боковых и нижний резы, после перепасовки каната был выполнен задний (параллельный лицевой поверхности бетона) рез. Так были сформированы четыре блока, которые по мере окончания резки удалялись с места проведения работ с помощью автокрана. На место удаленного бетона был уложен новый. Весь объем работ выполнен бригадой из трех человек, в течение трех дней. Тот же объем бетона, удаляемый буровзрывным методом, был удален за десять дней, что наглядно показывает - применение алмазных технологий ведет к существенному сокращению сроков выполнения работ. С экономической точки зрения, данный метод также был более выгоден для заказчика.
При реконструкции Яхромского гидроузла было принято решение по демонтажу части причальной стенки около шлюза №5, длиной 15 метров.
Это было необходимо для прохода земляной драги для очистки дна каналов подвода воды к турбинам электростанции. Для выполнения данной задачи была разработана следующая технология производства работ: железобетонная конструкция П-образного сечения отделялась от деревянных свай и разрезалась на элементы для демонтажа (рис. 2).
Разделка причальной стенки была возможна только методом алмазной канатной резки. Алмазный канат заводился по периметру поперечного сечения конструкции и в процессе выполнения работ перерезал ее. Так как, часть стенки находилась под водой, при запасовке каната были задействованы водолазы. Сама же подводная резка проводилась уже без их участия. Отрезанный элемент был погружен на баржу с помощью 350-тонного плавучего крана, для транспортировки к месту утилизации.
4/2010
ВЕСТНИК _МГСУ
Применение других методов разрушения железобетона (взрывные работы, гидромолот и пр.) в данном случае было невозможно по причине частичного нахождения конструкции в воде.
Рис 2. Демонтаж причальной стеки Яхромского гидроузла
При реконструкции водосливной плотины гидроузла «Кузьминск» на р. Ока для укрепления сооружения возникла потребность в разборке и снятии облицовки верха правого устоя плотины.
Сооружение, построенное в 1913 году, представляло собой комбинацию из блочной кладки из природного камня (песчаник с облицовкой блоками из кварцита) и участков железобетона (следствие проведения ремонтных работ). План устоя представлен на рис. 3.
Рис. 3. Ремонт плотины гидроузла «Кузьминск» на р. Ока
В теле устоя были обнаружены трещины, а некоторые части сооружения были смещены, что в результате вызвало необходимость в укреплении конструкции путем заключения ее в железобетонный каркас.
Для бетонирования верхней плиты нужно было снять 200 миллиметров верхней поверхности устоя. Методом, позволяющим решить данную задачу, был выбран метод алмазной резки, как не вызывающий динамических нагрузок на конструкции при выполнении работ. Не нарушая целостности сооружения, было снято 20,3 кубометра бетона и природного камня с площади в 101,3 квадратных метра, с нарезкой на отдельные блоки.
Изначально была проведена разбивка массива на блоки весом не более 4 тонн. По границам этих захваток, стенорезными машинами были изготовлены штробы глубиной 220 мм и шириной 20 мм для запасовки каната. Затем была произведена подсечка массива под основание с помощью канатных машин. Резка проводилась параллельно лицевой поверхности.
После чего с помощью бульдозера, с закрепленными на рым чалками, отрезанные блоки были удалены с поверхности сооружения и отправлены на утилизацию.
Работы были выполнены в январе 2009 года в течение девяти дней.
Применение технологии алмазной резки в данном проекте было обусловлено недопустимостью приложения динамических нагрузок на сооружение, имеющее сборную несущую конструкцию, что можно было сделать только с применением алмазной техники.
При выполнении работ по реконструкции Новороссийского морского порта был проведен ремонт нефтеналивного пирса. Пирс изначально был сооружен из предварительно напряженных железобетонных плит. В процессе эксплуатации между ними образовались промежутки, вызванные перемещениями плит, и пирс перестал быть единой конструкцией. Для решения этой проблемы был предложен следующий метод: соединить плиты между собой путем пропущенных через них, тросов (попеременно с верхней стороны плиты и с нижней). Для этого в каждой плите предусматривалось изготовление двух пар встречных по направлению отверстий под углом 25 градусов к горизонту диаметром 80 миллиметров и глубиной 180 сантиметров (рис. 4).
Рис. 4. Реконструкция нефтеналивного причала Новороссийского порта
4/2010 „. ВЕСТНИК
При сверлении преднапряженных конструкций из железобетона приходится сталкиваться с проблемой перерезания пучка холоднокатаной стальной проволоки. В тот момент, когда алмазная коронка разрезает первые несколько нитей каната, некоторые из них попадают между сегментами, что приводит к отрыву одного или нескольких сегментов от корпуса коронки. После отрыва сегменты остаются в зоне реза, что делает дальнейшую работу невозможной. Для решения подобной задачи была разработана специальная конструкция алмазной коронки с увеличенным количеством сегментов, стоящих практически вплотную друг к другу[2]. При диаметре 80 миллиметров на коронку ставится 7 алмазных сегментов, на специальную коронку было поставлено 9 штук, что привело к значительному сокращению промежутков между сегментами. Это позволило избежать попадания проволоки между сегментами и организовать стабильную работу по сверлению отверстий.
Только использование технологии прецизионного алмазного сверления позволило собрать все плиты пирса в единую конструкцию, а применение основанного на этом инженерного решения по реконструкции пирса дало возможность избежать демонтажа причального сооружения. Все это позволило получить ощутимый экономический эффект. Выводы.
На основании изложенного материала можно отметить, что метод алмазного сверления и резки при ремонте и изменении конструкции гидросооружений обладает во многих случаях следующими преимуществами по сравнению с разрушающими методами:
- не нарушает монолитности гидротехнических сооружений;
- позволяет проводить работы в зимнее время при низких температурах воздуха;
- позволяет проводить работы, как на воздухе, так и под водой, что является очень важным фактором при ремонте и реконструкции гидросооружений;
- является экологически более чистым и поэтому более предпочтительным с точки зрения охраны окружающей среды;
- повысить производственную безопасность работ по ремонту и реконструкции
гидросооружений;
- во многих случаях позволяет значительно сократить время производства работ. Литература:
1. Зерцалов М.Г., Косолапов A.B. «Использование технологии алмазной резки и сверления бетона и железобетона в гидротехническом строительстве» «Гидротехническое строительство» 2008 №4
2. Косолапов A.B. Основы алмазной техники и технологии в строительстве. Учебное пособие. М. АСВ, 2004 г.
3. Kossolapov A. "Basis of concrete drilling and sawing technology in construction" 2007.
Ключевые слова: алмазная резка и сверление, гидротехническое строительство, бетон и железобетон, реконструкция, ремонт, демонтаж, канатная резка, алмазная техника.
Key words: concrete sawing and drilling, hydraulic construction, concrete and reinforced concrete, reconstruction, renovation, demolition, diamond technique.
