Источник: Журнал «Hydropower & Dams»
На проходившей в 2007 г. в США конференции по плотинам из укатанного бетона было обсуждено обновление информации о состоянии и характеристиках нескольких из достаточно большого числа построенных в США крупных плотин из укатанного бетона, а также технологии и общие мировые тенденции развития данного типа плотин.
Международная Конференция по Плотинам из Укатанного Бетона («RCC 2007») была созвана в марте в г. Атланта (США). Интерес в использовании укатанного бетона в плотинах был подчеркнут присутствием 63 делегатов, представлявшим 14 стран с пяти континентов: Германия, Италия, Испания, Португалия, Алжир, Индия, Корея, Вьетнам, Австралия, Новая Зеландия, Боливия, Панама, Пуэрто-Рико и, конечно, США.
Спонсором конференции являлась Schnabel Engineering в сотрудничестве с Государственной ассоциацией по безопасности плотин (Association of State Dam Safety Officials, ASDSO). Для Атланты это был второй случай системного изучения проектирования и строительства плотин из укатанного бетона (плотин RCC) и реконструкции плотин с применением данных технологий. Три предшествующих подобных мероприятия имели место в Денвере и проводились с периодичностью дважды в год.
ХИКЕРИ ЛОГ КРИК
Атланта был выбрана в качестве места проведения конференции ввиду близости его расположения к гидроузлу Хикери Лог Крик (г. Кентон, шт. Джорджия), плотина которого возводится с применением укатанного бетона (рисунок 1). Гравитационная плотина высотой 57 м была уже возведена на одну треть высоты, когда к створу были подведены две дороги.
Рисунок 1 — Плотина гидроузла Хикери Лог Крик во время строительства
Вначале был организован ночной тур на строительство вышеупомянутой плотины. Затем в течение двух последующих дней был произведен более подробный осмотр для возможности детального изучения производимых строительных работ.
Плотина длиной 300 м, спроектированная компанией Schnabel Engineering, послужит дополнительным источником водоснабжения для двух быстрорастущих пригородов Атланты — Кобб Каунти (Cobb County) и Кентон (City of Canton). Гравитационная плотина из укатанного бетона является наивысшей из всех возводимых в настоящий момент в США плотин этого типа. К моменту завершения строительства она станет наивысшей негосударственной плотиной в штате Джорджия. Плотина Хикери Лог Крик — единственная среди 44 плотин из укатанного бетона в США, имеющая на своем гребне поверхностный водослив. При этом она является первым в стране крупным примером использования в своем составе обогащенного цементного раствора (grout-enriched), получив поэтому аббревиатуру GRRCC. Такая конструкция применялась в облицовке низовой грани глухой части плотины.
Генподрядчиком по строительству плотины, суммарный объем тела которой составляет 176 000 м3, является компания Thalle Construction Company. Субподрядчик на работы по приготовлению и укладке бетона — компания ASI Constructors, на поставку и эксплуатацию конвейерной системы и уникального распределительного механизма для укатанного бетона — компания Rotec.
Данный распределительный механизм, оборудованный стальной крышей, виден на рисунке 1. Укладка бетона производилась в две девятичасовые сметы. Суточная интенсивность укладки, работы по которой были недавно завершены, в отдельных случаях превышала 3500 м3. Водосливная секция плотины, с устанавливаемы сейчас затворами компании Obermeyer, возводилась из самоуплотняющегося бетона.
ДРУГИЕ ПОСЕЩЕННЫЕ ГИДРОУЗЛЫ
В течение работы конференции были посещены еще несколько гидротехнических объектов, напорные фронты которых были возведены из укатанного бетона — плотина Биг Хейнс (Big Haynes) и два гидроузла по защите от наводнений в бассейне р. Еллоу Ривер (Yellow River) округа Гвиннетт.
27-метровая плотина Биг Хейнс, служащая для нужд водоснабжения, расположена у г. Коньерс (Conyers), еще одного пригорода Атланты. При строительстве, завершенном в 1995 г., применялся тощий укатанный бетон. Однако в водосливной части плотины шириной 107 м были использованы сборные конструкции из тяжелого бетона, защемленные в массиве укатанного (рисунок 2). При посещении данного объекта участниками Конференции, проходившей в 2004 г. («RCC 2004»), поток глубиной около 30 см каскадом стекал по ступенчатому водосливу (рисунок 3). В тот раз перелив через гребень был вызван продолжительными ливнями, принесенными ураганом Иван, и это явилось единственным случаем работы данного водослива.
Рисунок 2 — Вид на плотину Биг Хейнс после 12 лет эксплуатации (шт. Джорджия)
Рисунок 3 — Работа ступенчатого водослива плотины Биг Хейнс после прохождения урагана 2004 г.
СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Р. ЕЛЛОУ РИВЕР
Плотина проекта гидроузла Еллоу Ривер Сайт 14 (Yellow River Site 14) — Y14 — построена с применением укатанного бетона, уложенного слоями по 0,6 м. На это имелись как гидравлические, так и эстетические причины. Защитное покрытие для укатанного бетона имело место не только на низовой грани, но и на обоих береговых примыканиях. Это позволило повысить пропускную способность и повысить надежность работы сооружения в период пропуска половодья. Также в состав входит регулирующее сооружение с водосливом S-образной формы (рисунок 4).
Рисунок 4 — Криволинейная поверхность ступенчатого водослива из укатанного бетона Y-17 после реконструкции
В проекте реконструкции плотины гидроузла Y17 укатанный бетон не имел защитного покрытия только на гребне. Остальная часть имела данное покрытие, перекрытое сверху растительным грунтом.
Последнее было необходимо по эстетическим соображениям, так как сооружения находятся на территории пригородного парка. Когда через водослив проходит паводок 1%-ной вероятности, растительный покров уносится, а целостность укатанного бетона обеспечивается наличием защитного покрытия. Подобная конструкция была рекомендована как результат повышения класса гидроузла, что было вызвано интенсивным освоением территории нижнего бьефа, имевшим место в течение 40―50 лет после ввода гидроузла в эксплуатацию.
ДОКЛАДЫ
В ходе конференции RCC 2007 семнадцатью докладчиками из США, Австралии, Германии, Испании и Канады были представлены доклады по опыту проектирования и строительства плотин из укатанного бетона на основе примеров как из недавнего прошлого, так и современности. Высота таких плотин увеличивается и приближается к 200 м, при этом имеются проекты с плотинами, даже превышающими данную величину. Большинство высоких плотин из укатанного бетона расположены в странах юго-восточной Азии. Сопротивление сдвигу и растяжению продолжают быть основными вопросами при проектировании подобных плотин, особенно в регионах с высоким уровнем сейсмических воздействий.
ПОВЫШЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ
Б. Форбс (B. Forbes), представлявший компанию GHD (Австралия), представил методы повышения сцепления между соседними слоями укатанного бетона, включая выравнивающие слои растворов, а также методы быстрой укладки, китайский метод наклонного слоя, смеси с высоким содержанием вяжущего.
ПЛОТИНЫ ИЗ УКАТАННОГО БЕТОНА, НАСЫЩЕННЫЕ ГРУНТОМ
В ходе конференции отдельно было рассмотрено использование для обеих граней плотин методов насыщения укатанного бетона грунтом. Однако, было высказано некоторое несогласие касательно выбора между методом, где грунт применяется для поверхностей укладываемого укатываемого бетона (GERCC), и методом вибрированного бетона, также насыщенного грунтом (GEVR).
НА ОСНОВЕ ОПЫТА
В ходе конференции участниками были внимательно изучены уроки, полученные при проектировании и эксплуатации плотин из укатанного бетона. Доклад К. Хенсена, дающий обзор 25-летнему развитию в США плотин данного типа оказался весьма полезен для начинающих проектировщиков таких сооружений.
Также были представлены материалы по плотинам Аппер Стилуотер (Upper Stillwater dam) в США и Педрагао (Pedragao dam) в Португалии, предварительные проработки по плотинам Ла Брена (LaBrena dam) в Испании и Еидсволд (Eidsvold dam) в Австрии, а также по плотине Ралко (Ralko dam) в Чили.
Особое внимание было сфокусировано на основных строительных подрядных организациях, таких как американские ASI Constructors, Barnard Construction, Thalle Construction, Kiewit Southern, Heeter Construction и Estes Brothers, испанская Dragados и итальянская Astaldi. Обсуждались способы контролирования и регулирования роста стоимости строительных работ по возведению плотин как из укатанного бетона, так и других типов.
УКАТАННЫЙ БЕТОН ДЛЯ РЕМОНТА
В США число грунтовых плотин, отремонтированных с использованием укатанного бетона достигает почти 100. Основное применение данной технологии нашлось в виде покрытия низового откоса существующих плотин, у которых наблюдалась недостаточная пропускная способность водосбросов (рисунок 5). После проведения соответствующих работ расход паводка безопасно проходил через плотину, не причиняя ущерба сооружению. Данной теме было посвящено значительное внимание как в ходе конференции, так и при ознакомительных турах. Основными участниками обсуждений по данному вопросу были Р. Басс (R. Bass), К. Кахлер (C. Kahler) и К. Хансен (K. Hansen).