Delist.ru

Использование технологии алмазной резки и сверления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений (15.11.2010)

Автор: Косолапов Андрей Владимирович

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, основных выводов, списка литературы из 110 наименований и приложений на 5 листах. Объем диссертации составляет 163 страниц, включая 110 страниц текста, 6 таблиц, 140 иллюстраций.

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, поставлена цель, сформулированы задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведен анализ существующей алмазной техники и алмазного инструмента. Разработана классификация алмазной техники

специальная техника

кольцевые

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Машины для разрушения

гидравлические кусачки

гидравлические клинья

приспособления и принадлежности

Рис. 1. Укрупненная классификация алмазной техники

Рассмотрены сверлильное и стенорезное оборудование и алмазный инструмент для этой техники. Подробно проанализирована технология сверления и резки бетонных и железобетонных конструкций. Показана компактность и мобильность алмазного оборудования, позволяющие проводить работы в ограниченном пространстве.

В главе 1 также даны примеры из личного опыта участия соискателя в проектах, когда алмазные технологии использовались при демонтаже и реконструкции объектов различного назначения. На основании этих работ автором показано, что отсутствие при использовании указанной технологии ударных нагрузок и возможность применения в подводных условиях, дает возможность сделать вывод о целесообразности и эффективности ее применения на гидротехническом строительстве.

Достоинства применения метода алмазной резки и сверления, проявившиеся в промышленно-гражданском, транспортном и энергетическом строительстве показали целесообразность и эффективность его применения в гидротехническом строительстве, особенно учитывая отсутствие при его применении ударных нагрузок и возможности использования в подводных

Был выполнен анализ зарубежного опыта в этой области и рассмотрены некоторые примеры использования за рубежом «алмазных» технологий на гидротехнических сооружениях.

Канал для водоснабжения Южной Калифорнии (Colorado River Aque-duct), построенный в 1934 г., имеет длину 385 км, проходит по территории Аризоны и Калифорнии. После 62 лет эксплуатации в суровых климатических условиях пустыни возникла необходимость замены облицовки откосов канала на участке в165 км. Длина удалённой с помощью алмазной резки облицовки и замена её новой составила 5400 м, общей площадью 9000

Целесообразность применения технологии алмазной резки в этом случае была обусловлена ее уникальными характеристиками при разрушении железобетона, в частности, отсутствие ударных нагрузок, по сравнению с другими методами демонтажа, возможность проведения работ в чрезвычайно короткие сроки, с одной стороны, и возможность бережного отношения к подстилающему слою основания, с другой показали, что алмазная резка явилась наилучшим методом производства работ.

В 2001 г., принимая во внимание большую населённость городов Таунсвилль и Турингова, плотина Ross River (Австралия), была обследована с учётом новых требований, предъявляемых к безопасности подобных сооружений. В 2003 г. комиссия экспертов рекомендовала до установки затворов, регулирующих уровень воды в водохранилище и попуск расходов в нижний бьеф, уменьшить высоту водослива на 3,45м. На первом этапе было принято решение выполнить сверление скважин в удаляемой части водослива с последующим использованием гидроклиньев для её раскалывания на мелкие блоки. На втором этапе удаляемый массив был разделен по высоте на две части, для чего по длине водослива выполнялась горизонтальная алмазная резка бетона на двух уровнях.

Вся работа по понижению высоты водослива была выполнена за 2,5 недели. Можно отметить, что использование метода алмазной резки при ре-конструкции плотины Ross River позволило также в значительной степени избежать загрязнения воды в водохранилище шламом, образовавшимся бы в результате механического и взрывного разрушения бетона.

Плотина гравитационного типа Yuzuruha (Япония), построенная в 1974 году на острове Awaji-shima для регулирования паводковых расходов, имеет высоту 42м и длину по гребню 173м. В процессе эксплуатации было установлено, что наличие одного глубинного водосброса недостаточно для надёжного регулирования паводковых расходов. Поэтому было принято решение о сооружении второго горизонтального тоннельного водосброса, располагаемого в створе первого, но приблизительно на 25м. выше. Первоначально в теле плотины с помощью алмазных коронок просверливались сквозные отверстия диаметром 0,15м. по контуру верхней полукруглой части тоннеля и формировался его свод. Затем канатной машиной была выполнена резка вдоль днища и боковых стенок формируемого проема.

Выделенный монолитный блок разрезался на части, после чего каждая последовательно выдвигалась на платформу, установленную на верховой грани плотины.

Решение в пользу применения алмазных технологий было принято благодаря бережному их воздействию на бетонные конструкции, то есть полное отсутствие трещинообразования в теле бетона в процессе выполнения работ. Еще один фактор, повлиявший на принятие решения по выбору технологии - это экологическая чистота метода алмазной резки и сверления.

Для демонтажа временного водовода, сооружённого в здании ГЭС Капанда (Ангола) в строительный период, использовались как алмазная резка, так и сверление. Демонтаж водовода, имевшего длину 18м, ширину 10,3 м и высоту 8,8 м, осложнялся тем, что проводился в условиях ограниченного пространства. В 60-ти дневный срок было вырезано и удалено для утилизации 978 элементов в виде 70 блоков, весом до 35т каждый.

Проведение работ по демонтажу массивов железобетона в стесненных условиях было возможно только с применением метода алмазной резки, позволяющего разделить бетон на крупные блоки для его последующего демонтажа. Получение блока с правильными геометрическими размерами, очень важными при демонтаже, другими методами практически исключено.

На Бурейской ГЭС были проведены работы по веерному отбору кернов O 300 мм скважинами до 15 м из укатанного бетона тела плотины Направления бурения изменялись от вертикального вниз, горизонтального по нисходящей и восходящей до вертикального вверх.

Размеры галерей, в которых проводились работы, составляли 3м в высоту и 3 м в ширину. Отсутствие буровых станков, способных развернуться внутри такого ограниченного пространства, заставило использовать технологии алмазного сверления, поскольку установка разбиралась на транспортабельные части с габаритными размерами 1,8 х 1,5 м и перемещалась внутри плотины из галереи в галерею вручную.

Изучение зарубежного опыта использования метода алмазной резки и сверления в гидротехническом строительстве позволило соискателю разработать технические рекомендации для его внедрения в отечественной практике с учетом использования техники в зимних условиях и, в частности, с личным участием автора были выполнены следующие работы.

В процессе эксплуатации канала им. Москвы в стеновых конструкциях шлюзов, в результате коррозии и механического воздействия, образовались значительные повреждения защитного слоя бетона. 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 минус 20? С и при силе ветра в камере шлюза до

В случае использования алмазной резки для замены старого бетона была применена следующая технология. На место удаленного бетона был уложен новый. Весь объем работ выполнен бригадой из трех человек, в течение трех дней. Тот же объем бетона, удаляемый буро-взрывным методом, был удален за десять дней, что наглядно показывает, что применение алмазных технологий ведет к существенному сокращению сроков выполнения

При производстве работ по реконструкции Акуловского гидроузла проектом была заложена прокладка дополнительных водоводов и подключение их к существующей распределительной камере. В этой монолитной железобетонной камере было необходимо устроить круглое отверстие в вертикальной стене диаметром 2,25 м и глубиной до 2,50 м.

Изначально были испробован взрывной метод, его применение привело к образованию макро- и микротрещин в теле сооружения. Также оказался неприменим метод динамического разрушения с помощью отбойного молот-ка из-за того, что пыль, образующаяся при работе, полностью закрывала зону производства работ. Для решения задачи было предложено использование алмазных технологий. По контуру будущего проема были просверлены секущиеся отверстия диаметром 120 мм, что позволило отсечь внутреннюю часть массива от сооружения и сформировать проем.Работы были выполнены за 10 дней. Была важна также экологическая чистота метода, особо важная для системы Мосводоканала.

При реконструкции Новороссийского морского порта был проведен ремонт нефтеналивного пирса. Пирс изначально был сооружен из предварительно напряженных железобетонных плит. В процессе эксплуатации между плитами образовались промежутки, вызванные перемещениями плит, и пирс перестал быть единой конструкцией. Для решения 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 мм и глубиной

Только использование метода прецизионного алмазного сверления позволило собрать все плиты пирса в единую конструкцию.

При реконструкции водосливной плотины гидроузла «Кузьминск» на р. Оке для укрепления сооружения возникла потребность в разборке и снятии облицовки верха правого устоя плотины. При проектировании было предложено решить эту задачу методом алмазной канатной и дисковой резки. Работы были проведены под непосредственным руководством соискателя.

Сооружение, построенное в 1913 г., представляет собой комбинацию из блочной кладки из природного камня и участков железобетона. В теле опоры 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 мм верхней поверхности устоя, не нарушая целостности сооружения. Методом, позволяющим решить данную задачу, был выбран метод алмазной резки, как не вызывающий динамических нагрузок на конструкции при выполнении работ.

Изначально была проведена разбивка массива на блоки весом не более 4т. Затем была произведена подсечка массива под основание с помощью канатных машин. Резка проводилась параллельно лицевой поверхности, после чего отрезанные блоки удалялись с поверхности сооружения на утилизацию. Работы были выполнены в течение девяти дней.

Опыт работы автора позволил выявить основные преимущества алмазного метода:

- данный метод дает возможность резки бетона вместе с арматурой;

- при его использовании не возникают динамические и вибронагрузки на конструкцию, что не нарушает монолитности и цельности гидросооружений;

- данный метод позволяет получить высокую скорость выполнения работ при малых трудозатратах;

загрузка...