Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2010". Авторы - Б.И. Федунец, И.А. Иванов, Московский государственный горный университет (Россия, Москва), В.В. Шумаков, ООО «Херренкнехт тоннельсервис» (Россия, Москва).
Сегодня одним из перспективных направлений использования стеклопластиков в практике является их применение, по нашему мнению, для облицовки (футеровки) железобетонных блоков с целью гидроизоляции подземных сооружений и тоннелей. Использование стеклопластиков в этом случае позволяет создать прочную, практически герметичную гидроизоляционную оболочку, существенно снизить массу конструкций, увеличить коррозионную стойкость и повысить срок службы конструкций до 40-50 лет.
Анализ имеющихся материалов показал, что они представляют собой листовые стеклопластики, армированные длинными хаотически расположенными в плоскости стеклянными волокнами (армированные системы в двух направлениях), содержание которых составляет 30%, а в качестве полимерного связующего использованы композиции на основе эпоксидных смол (полиэфирных смол или их смеси).
Результаты лабораторных и натуральных исследований показали, что после 6-ти месяцев коррозионных испытаний в 5%-ном растворе серной кислоты масса образцов полимерной футеровки состава ЭК возросла на 9,2% от исходной, состава ЭПК – на 3,2%, состава ЭП – на 0,52%. Водопоглощение по массе образцов указанных составов находится в пределах 0,03-0,07%, что косвенно указывает на низкую проницаемость полимерной футеровки для жидкости. Для сравнения водопоглощение по массе мелкозернистого цементного бетона составляет 7,9%. Прочность образцов снизилась соответственно для составов полимерной футеровки ЭК, ЭПК и ЭП на 22,4; 11,3 и 12,4% от исходной. Образцы из мелкозернистого бетона через 1 месяц испытаний в аналогичных условиях имели потерю массы, равную 60% от исходной. Образцы имели повреждения, при которых невозможно выполнить определение прочности.
После 8-ми месяцев испытаний в газовой камере действующего коллектора сточных вод прочность образцов снизилась соответственно для составов полимерной футеровки ЭК, ЭПК и ЭП на1,7; 9,1 и 9,3% от исходной. К этому времени потеря массы образцов из мелкозернистого бетона составила 7,3% от исходной. Образцы имели повреждения, при которых невозможно выполнить определение прочности.
Истираемость образцов полимерной футеровки определена по ГОСТ 13087-81 «Методы определения истираемости». За среднюю истираемость приняты экспериментально полученные значения Gср= 0,061; 0,084 и 0,039 г/см2 образцов составов ЭК, ЭПК и ЭП (определялась разница по массе (г) и по площади истираемой поверхности (см2) рассчитывалась истираемость (г/см2). По аналогии оценки истираемости цементного бетона указанные значения значительно меньше величины равной 0,7 г/см2,которая по ГОСТ 13015.0 требуется для железобетонных конструкций, работающих в условиях повышенной интенсивности движения.
Таким образом, образцы полимерной футеровки всех представленных марок ЭК, ЭПК и ЭП показали высокую по сравнению с цементными бетонами стойкость в условиях воздействия 5%-ного раствора серной кислоты и газовой среды коллектора сточных вод.
Прогнозные сроки защитного действия футеровки составляют для ЭК, ЭПК и ЭП соответственно около 10, 30 и 100 лет.
Для стендовых исследований (Рис.1) параметров высокоточных железобетонных блоков для кабельных тоннелей, а также блоков для канализационных тоннелей с полимерной футеровкой были изготовлены экспериментальная и опытные партии обделки с металлическими и полимерными анкерами.
Испытания элементов блоков проводились с целью изучения напряженно-деформированного состояния элементов, а также их прочности и трещиностойкости, под воздействием горного давления и нагрузки от щитовых домкратов.
Максимальные величины относительных деформаций в полимерной футеровки при контрольных нагрузках по прочности (вертикальной и горизонтальной) составили соответственно: растяжения в середине пролета 270х10-5 и растяжения в месте расположения анкерной пластины 70х10-5, при этом трещин в полимерной футеровки не было обнаружено. В зонах размещения анкеров отслаивания от бетонной поверхности полимерной футеровки не наблюдалось.
Технология серийного изготовления высокоточных железобетонных блоков разработана для обделки кабельных и канализационных тоннелей с внутренним диаметром 2750 мм, 2850 мм, 4100 мм при применении ТПМК АГ «Херренкнехт» (Германия) (Рис.2).
Обделка тоннеля представляет собой отдельные кольца, собираемые из шести различных блоков, один блок замковый (D1), два смежных с замковым (С1, С2) и три обычных (А1, В1, В2), укладываемых с перевязкой швов (Рис.3).
Блоки должны изготавливаться из тяжелого бетона по ГОСТ 25192-82 со следующими показателями:
- класс бетона по прочности на сжатие В45;
- марка бетона по водонепроницаемости W12;
- марка бетона по морозостойкости не ниже F100.
Значение нормируемой отпускной прочности составляет 100%.
Строительство опытного участка Царицынского канализационного канала с применением железобетонных блоков с полимерным покрытием осуществлялось с применением ТПМК фирмы «Herrenkneсht» EPB 2750 AE D=3,4 м.
За 4 месяца работы ТПМК (апрель-июль 2009 г.) построено 504 м опытного участка Царицынского канализационного тоннеля (Рис. 4). Достигнуты достаточно высокие устойчивые темпы проходки – 8-10м/сутки и 170 м в месяц.
Обделка из железобетонных блоков с полимерной футеровкой прошла гидравлические испытания, которые дали положительные результаты. В соответствии со СНИПом утечка составила 27,7% от нормы.
Таким образом, анализ опыта строительства кабельных и канализационных коллекторов с применением новой технологии без возведения вторичной обделки позволяет сделать следующие выводы:
1. Разработанные и изготовленные конструкции высокоточных железобетонных блоков позволяют достигнуть требуемой несущей способности и герметичности кабельных коллекторов.
2. Для повышения надежности герметичности кабельных и канализационных коллекторов в сложных гидрогеологических условиях следует дополнительно к указанному в п.3 нагнетанию раствора производить инъектирование заобделочного пространства, с целью чего разработан технологический регламент по технологии инъектирования и технические требования к высокоточным железобетонным блокам с повышенной несущей способностью.
3. Предложенная конструкция несимметричных арматурных каркасов в высокоточных железобетонных блоках позволяет более рационально перераспределить напряжения в бетоне и арматуре, что обеспечивает более эффективную работу бетона обделки, позволяет уменьшить расход арматуры более чем на 30%.
4. Утверждены «Технические условия и Технологический регламент» для выпуска и контроля качества изготовления высокоточных железобетонных блоков с полимерной футеровкой для строительства канализационных коллекторов, которые использованы для получения «Сертификата соответствия», «Разрешения на применение знака соответствия» и Свидетельства о включении в «Реестр технических условий на строительные материалы, изделия и конструкции, применяемые при строительстве объектов городского заказа».
Разработанная технология строительства канализационных тоннелей без возведения вторичной обделки («рубашки») позволяет повысить темпы строительства до 250-300 м/месяц и получать практически готовый тоннель после его проходки.
Все это в конечном итоге позволит сократить сроки строительства тоннелей в 4 и более раз, трудозатраты - в 5 раз и снизить общую стоимость строительства на 25-30%.
Комментарии 0