Конструктивно-технические решения по ремонту бетонных облицовок длительно работающих каналов



В статье рассматривается проблема ремонта бетонных облицовок длительно работающих каналов. Приведены и кратко проанализированы существующие способы ремонта, выявлены основные их недостатки, рассмотрена необходимость проведения ремонта поврежденных участков облицовок. Представлены некоторые разработанные конструктивно-технические решения (на основе заявки и патента на изобретение) по ремонту бетонных покрытий с использованием современных строительных материалов.

Ключевые слова: бетонная облицовка, повреждение, ремонт, конструктивно-техническое решение, фильтрация, канал

В настоящее время подавляющее большинство (около 70 %) каналов оросительных систем выполнено в земляном русле. К их числу относится и ряд крупных каналов переброски стока на Юге России: Донской магистральный, Невинномысский, Большой Ставропольский (I очередь), Право-Егорлыкский и другие. Общая протяженность только крупных оросительных каналов на Юге России с расходом более 10 м³/с составляет 23128 км [1–4].

Кроме того, некоторые участки каналов имеют противофильтрационные облицовки из бетона (например, объект исследований — Багаевский распределительный канал – БГ-Р-7 выполнен с бетонопленочной облицовкой). По результатам проведенных натурных обследований, было выявлено, что за более чем за 30 лет эксплуатации, некоторые участки каналов имеют ряд дефектов и мелких разрушений.

Для исключения потерь воды на фильтрацию в местах повреждений, предупреждения образования аварийных ситуаций (размыва и деформации откосов и дамб канала), а также с целью продления жизненного цикла бетонных облицовок необходимо проведение своевременной их реконструкции и ремонта [2, 3].

В настоящее время известны различные способы ремонта бетонных покрытий (облицовок) и деформационных швов (например, включающие заполнение повреждений различными цементными составами и бетонами, введение в трещины и швы суспензий на основе цемента, герметизацию мастиками холодного и горячего применения), ремонт тиоколовыми и силиконовыми герметиками, и многие другие мероприятия, направленные на повышение срока службы и водонепроницаемости бетонного покрытия [3, 5].

На рисунке 1 проиллюстрирован участок бетонной облицовки, на котором наблюдается оползание бетонной плиты, оголение арматуры и расхождение швов между плитами.

Рис. 1. Поврежденный участок бетонопленочной облицовки канала

Следует отметить, что каждый из выше представленных способов ремонта повреждений бетонных облицовок имеет свои определенные недостатки. Так, ремонтные слои, выполненные из бетонов и суспензий являются недолговечными, а тиоколовыми и силиконовые герметиками, возможно, заделать лишь повреждения в виде небольших повреждений. При этом, многие сухие смеси и герметики необходимо наносить лишь на сухую поверхность при температуре выше + 10 º С, отсюда основной недостаток — «привязанность» режима ремонта к погодным и другим условиям. Более того, ремонт больших повреждений представленными материалами и способами будет достаточно дорогостоящим мероприятием, не способным обеспечить повышенную долговечность, водонепроницаемость и низкую шероховатость поверхности, что особенно важно для облицованных оросительных каналов.

Для ремонта и предупреждения образования различных дефектов и повреждений (в том числе малых трещин, щелей, швов) бетонных покрытий может быть рекомендован к применению комплекс конструктивно-технических решений (на основе патентов и заявок на изобретения) с использованием современных строительных (рулонных геосинтетических и жидких композиционных) материалов для различных условий применения.

В связи с этим, автором в составе творческого коллектива разработано техническое решение в виде способа ремонта и герметизации повреждений бетонных облицовок каналов (заявка на изобретение № 2017120124), которое может быть использовано для ремонта крупных повреждений (деформационных швов, провалов плит и других дефектов) и герметизации малых повреждений (трещин, пустот, щелей, пор и других).

Способ ремонта и герметизации повреждений бетонных облицовок каналов (рисунок 2) выполняется следующим образом. На опорожненных каналах гидромелиоративных систем при обнаружении повреждений на бетонной облицовке сначала производят подготовку дефектного участка покрытия к ремонту, которая заключается в удалении с поверхности воды, пыли, ила и других крупных включений вблизи места повреждения. Для ремонта крупных повреждений (деформационных швов, подплитного пространства, больших трещин и других повреждений с шириной м) производят заполнение дефектного участка гравийно-щебеночным материалом, с последующим закреплением поверхности дефектного участка жидкой водонепроницаемой полибентонитовой композицией. Для обеспечения адгезии, композиция наносится дополнительно на стенки и бетонную поверхность облицовки с каждой из ее сторон на расстояние 5–10 см. Герметизацию малых повреждений ( м) в бетонных облицовках осуществляют путем нагнетания под давлением полибентонитовой композиции через установленные в повреждениях трубчатые инъекторы.

Рис. 2. Способ ремонта и герметизации повреждений бетонных облицовок каналов: 1 — бетонная облицовка; 2 — крупные повреждения; 3 — дефектный участок; 4 — щебеночно-гравийный материал; 5 — жидкая композиция; 6 — малые повреждения; 7 — инъекторы

Используемая для герметизации малых повреждений полибентонитовая композиция представлена в следующем соотношении компонентов, масс %: жидкий полиэтилен 60, бентонит 30, антифрикционные добавки. При введении в поврежденный участок жидкой полибентонитовой композиции происходит регенерация повреждений (трещин, щелей и др.) за счет набухания бентонита с последующим затвердеванием композиции и полимера, что и обеспечивает водонепроницаемость повреждений.

Преимуществом разработанного технического решения является возможность ремонта и герметизации различных повреждений бетонных облицовок каналов вне зависимости от их размеров, повышение надежности, эффективности и продление срока службы бетонных облицовок, ликвидация зон фильтрации на противофильтрационных покрытиях и снижение их шероховатости.

При проведении реконструкции бетонных облицовок длительно работающих оросительных каналов может быть использовано конструктивно-техническое решение с использованием рулонных геосинтетических материалов (рисунок 3) [9].

При обнаружении повреждений на бетонной облицовке канала, сначала производят удаление дефектного участка покрытия, которое заключается в отчистке и удалении грязи, ила, крупных и острых включений вблизи места повреждения. Далее по контуру повреждения (с каждой из его сторон с запасом равным, соответственно, м) на заранее увлажненную поверхность наносят бетон, с толщиной слоя м, на который укладывают жесткими ребрами вниз полимерную профилированную геомембрану. При затвердевании бетона происходит самопроизвольное закрепление геомембраны жесткими ребрами к бетону, тем самым обеспечивается водонепроницаемость повреждения и снижется его шероховатость.

Рисунок 3 — Схема ремонта бетонных облицовок каналов геомембраной: 1 — бетонная облицовка канала; 2 — повреждение в бетонной облицовке; 3 — бетон; 4 — профилированная геомембрана; 5 — полимерная геосетка

Применение полимерной профилированной геомембраны для ремонта повреждений бетонных облицовок позволит продлить срок службы сооружений на 30–40 лет, снизить потери воды на фильтрацию, а также отказаться от больших объемов бетонных работ.

Реконструкция каналов оросительных систем, выполненных в бетонной облицовке, позволит практически полностью исключить потери воды на фильтрацию на поврежденных участках, стыках и швах, повысить обеспеченность водными ресурсами системы до 70–90 %, КПД — до 0,85–0,90, обеспечит гарантированное получение сельскохозяйственной продукции на 85 %.

Литература:

1. Ищенко, А. В. Гидравлическая модель водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок крупных каналов // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. — 2010. — Т. 258. — С. 51–64.
2. Косиченко, Ю. М. Современные методы борьбы с фильтрацией на оросительных системах / Ю. М. Косиченко, О. А. Баев, А. В. Ищенко // Инженерный вестник Дона [Электронный ресурс]. — 2014. — № 3. — 12 с. — Режим доступа: http:ivdon.ru/uploads/article/pdf/ IVD_91_-kosichenko.pdf_55f9154bc5.pdf.
3. Козлов, В. В. Гидроизоляция в современном строительстве: учеб. пособие / В. В. Козлов, А. Н. Чумаченко. — М., 2003. — 120 с
4. Баев, О. А. Противофильтрационные покрытия с применением бентонитовых матов для накопителей жидких отходов [Электронный ресурс] / О. А. Баев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. — Электрон. журн. — Новочеркасск: РосНИИПМ, 2013. — № 3 (11). — 10 с. — Режим доступа: http://rosniipm-sm.ru/archive?n=188&id=199.
5. Косиченко, Ю. М. Классификация геосинтетических материалов и их применение для противофильтрационных устройств / Ю. М. Косиченко, О. А. Баев // Актуальные вопросы гидротехники и мелиорации на юге России: сб. ст. / ФГБОУ ВПО «НГМА». — Новочеркасск: Лик, 2013. — С. 108–117.
6. «Руководство по ремонту бетонных и железобетонных сооружений водного транспорта», Москва 2006 г. — 36 с.
7. Косиченко, Ю. М. Математическое и физическое моделирование фильтрации через малые повреждения противофильтрационных устройств из полимерных геомембран / Ю. М. Косиченко, О. А. Баев // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. — 2014. — Т. 274. — С. 60–74.
8. Баев, О. А. Изучение особенностей конструкций противофильтрационных экранов каналов и прудов-накопителей / О. А. Баев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд./Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. -Электрон. журн. — Новочеркасск: РосНИИПМ, 2014. — № 3 (15). — 16 с. — Режим доступа: http://rosniipm-sm.ru/archive?n=273&id=283.
9. Пат. 2612419 Российская федерация, МПК E02B 5/02. Способ ремонта бетонных облицовок оросительных каналов / Баев О. А.; заявитель и патентообладатель Баев Олег Андреевич. — № 2016105674; заявл. 10.07.16; опубл. 09.03.17, Бюл. № 7. — 6 с.