Технологии подводного бетонирования

Под термином «подводное бетонирование» подразумеваются методы укладки бетонной смеси в объемы, заполненные водой, без предварительного осушения таких объемов. Иными словами, ставится техническая задача доставки смеси к месту бетонирования способами, позволяющими исключить или максимально снизить площадь контакта бетона с окружающей водой.

В случаях повышенных требований к монолитности и прочности подводной бетонной конструкции при глубинах до пятидесяти метров используют метод вертикально перемещающейся трубы.

Суть метода в заливке опалубки, формирующей монолит конструкции, подачей смеси в точки максимально приближенные ко дну. На площадке монтируется технологическое оборудование для производства заливки.

Оно включает в себя:

  • Грузоподъемное устройство.
  • Оперативно-съемное грузозахватное приспособление (траверса).
  • Трубная магистраль диаметром не менее двухсот миллиметров из легкоразъемных звеньев длиной до метра с загрузочной воронкой.

Грузоподъемное устройство с элементами подвески должно выполнять вертикальное перемещение магистрали с точностью до пятидесяти миллиметров. Кроме того, устройство должно позволять мгновенное опускание магистрали на тридцать — сорок миллиметров.

Магистраль опускается в воду и достигает дна опалубки с минимальным зазором для свободного выхода раствора.

В трубу помещается специальный пакет, играющий роль пыжа. Бетонный раствор загружается в магистраль и своей тяжестью заставляет пыж опустить к основанию трубы, тем самым вытесняя из него воду. Начинается бетонирование с использованием первого звена магистрали. Опалубка заполняться раствором с подъемом вверх от уровня дна.

При заполнении объема опалубки до уровня порядка одного метра магистраль поднимают, не прекращая подачи, при этом не позволяя выходному отверстию трубы выйти из объема смеси более, чем на 80 сантиметров.

После подъема магистрали на высоту одного звена работы приостанавливают, верхнее звено демонтируют, загрузочную воронку переустанавливается на следующее, заливка продолжается.

Работы продолжают до проектного уровня, превышая его на два процента для последующего удаления верхнего слоя, вступавшего в контакт с водой. Это производят после достижения бетоном прочности в два с половиной мегапаскаля.

Радиус заливки из одной трубы, при таком методе подводного бетонирования, до шести метров, потому, при значительных объемах сооружения, применяют несколько магистралей одновременно, но с перекрытием зон заполнения.

При невозможности, по тем или иным причинам, или с целью экономии используется метод восходящего раствора, который подразделяется на безнапорный и напорный.

При безнапорном методе восходящего раствора в центр опалубки будущей конструкции устанавливается металлическая шахта, представляющая собой трубу с решетчатой поверхностью.

Объем опалубки вне шахты заполняется камнем или щебнем. После чего шахта заполняется цементным раствором, для которого ее стенки проницаемы. В результате связующий элемент вытесняет воду из пустот заполнителя, постепенно поднимаясь наверх и образуя монолит заполнителя с раствором. Магистраль, находясь внутри трубы, не требует обязательного подъема в процессе загрузки.

Радиус охвата при таком методе — три метра при использовании в качестве заполнителя камня фракции 150–400 миллиметров и два метра в случае использования гравия фракции 4–150 миллиметров. Чтобы цементный раствор свободно растекался в массе заполнителя, используют мелкие пески в его рецепте.

Напорный метод восходящего раствора использование шахты не предусматривает. Объем опалубки заполняется теми же камнями или щебнем с последующим введением раствора в пустоты заполнителя. Раствор доставляется через трубы, расположенные ярусами по вертикали. По мере подъема заполнителя с раствором в работу вступают секции более высокого яруса. Металлические секции магистрали из монолита не извлекаются. Верхняя выступающая труба срезается. Высота подъема срезанной части трубы над поверхностью воды рассчитывается по формуле, но на практике не менее пяти метров.
Прочность конструкций исполненных методом восходящего раствора ниже, чем при методе вертикально перемещающейся трубы.

Подводное бетонирование применяют при возведении опор мостов, днищ опускных колодцев, дамб гидроэлектростанций, оголовках устройств водозабора, выпускных канализационных коммуникаций.