|
Часть2.
Гидроизоляция водопропускных труб
Конструктивные и технологические принципы устройства гидроизоляции водопропускных труб аналогичны тем, что применяются при строительстве мостов. Для защиты бетона и арматуры труб от коррозии наружные поверхности и стыки труб покрываются гидроизоляцией. Гидроизоляция должна быть тепло-, морозо-, био- и химически стойкой, а также сплошной, эластичной и надежной при длительном воздействии воды и давления грунта насыпи, деформации бетона и образовании трещин с допускаемым нормами проектирования раскрытием. При сооружении труб применяется, как правило, оклеечная гидроизоляция – более надежная, хотя и более трудоемкая и дорогая, чем обмазочная. Тип гидроизоляции принимается в зависимости от назначения и особенностей конструкции труб и климатических условий строительства и эксплуатации.
Наружные поверхности железобетонных звеньев труб, а также стыки между звеньями и секциями покрываются оклеечной гидроизоляцией, состоящей из битумной грунтовки, двух слоев стеклянной или пропитанной масляным антисептиком льноджутокенафной ткани (мешковины) и расположенных между ними трех слоев битумной мастики, каждый толщиной 2-3 мм. Гидроизоляция верхних поверхностей звеньев труб защищается слоем цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм, а боковых поверхностей – асбоцементными плитами толщиной 8-10 мм и засыпается грунтом.
Соприкасающиеся с грунтом поверхности стенок бетонных труб и оголовков покрываются обмазочной гидроизоляцией, состоящей из грунтовки и двух слоев битумной мастики толщиной 2-3 мм каждый.
Стыки между торцами звеньев и блоков оголовков труб конопатятся паклей, пропитанной раствором битума в бензине, а затем заделываются цементно-песчаным раствором на глубину 3 см. При оклеечной гидроизоляции поверхностей в случае расположения звеньев труб на фундаментах стыки перекрываются сплошной оклеечной изоляцией, а в бесфундаментных трубах – с компенсирующим выгибом изоляции кверху. При обмазочной гидроизоляции поверхностей стыки между звеньями симметрично относительно оси стыка перекрываются полосами оклеечной изоляции шириной 25-30 см. Деформационные швы между секциями труб перекрываются полосами оклеечной гидроизоляции с компенсатором, расположенным внутри шва.
Успешно внедряемые в последние годы в строительстве металлические гофрированные трубы защищают от коррозии, покрывая в заводских условиях тонким слоем цинка. При повышенной агрессивности среды поверхности гофрированных труб дополнительно покрываются битумом, эпоксидной смолой или полимерной эмалью.
Стальные конструкции транспортных сооружений (пролетные строения мостов, гофрированные трубы, элементы опор, опорные части) должны подвергаться антикоррозийной защите, как правило, в цеховых условиях. Это гарантирует качество выполнения работ, включая подготовку поверхности и процесс нанесения лакокрасочного покрытия.
Особого внимания заслуживает вопрос устройства гидроизоляции металлических автодорожных пролетных строений с ортотропной плитой. Особенность этой гидроизоляции состоит в том, что на уложенный на металлическую плиту слой гидроизоляции должен укладываться защитный и асфальтовый слой. Более подробно об этом будет сказано ниже.
Гидроизоляция тоннелей
Гидроизоляция тоннелей преследует две взаимосвязанные цели – обеспечение долговечности и сохранение от разрушения конструкции тоннеля и недопущение проникновения подземных вод в его внутреннее пространство. Гидроизоляция, в первую очередь, обеспечивается водонепроницаемостью материала конструкции. Дополнительным средством, увеличивающим водонепроницаемость конструкции и окружающего массива, является нагнетание за обделку тоннеля песчано-цементного раствора. Раствор заполняет трещины и полости в обделке и массиве грунта, преграждая путь подземным водам.
Радикальным средством, позволяющим обеспечить полную водонепроницаемость обделки, является включение в ее конструкцию замкнутых водонепроницаемых мембран.
Обделка из монолитного бетона может быть выполнена практически водонепроницаемой благодаря соответствующему подбору состава бетона и его качественному уплотнению при укладке. Течи обычно появляются в местах рабочих швов, организуемых при бетонировании. Они ликвидируются после нагнетания за обделку песчано-цементного раствора через трубки, заложенные в бетон при его укладке.
Сравнительно простое средство увеличения водонепроницаемости бетонной обделки – торкретирование ее внутренней поверхности двумя-тремя слоями песчано-цементного раствора. Для предотвращения возможности появления в торкрет-бетоне усадочных трещин следует изготовлять его на водонепроницаемом безусадочном цементе. Эффективность торкретной изоляции значительно увеличивается при нанесении ее по стальной сетке, предварительно прикрепленной к обделке анкерными стержнями. Армированное торкретное покрытие обеспечивает водонепроницаемость обделки при гидростатическом давлении до 10 Па.
При возведении бетонных обделок в сильно обводненных грунтах с большим гидростатическим давлением конструкция изолируется сплошной водонепроницаемой мембраной из гибких рулонных материалов, приклеенных к внутренней стороне обделки. Такая изоляция, называемая гибкой или оклеечной, прижимается к обделке внутренней железобетонной конструкцией (рубашкой). В качестве гибких изолирующих материалов используется гидроизол (асбестовый картон, пропитанный нефтяным окисленным битумом), а также стеклорубероид и стеклобит – новые материалы, обладающие большей механической прочностью, чем гидроизол. Рулонный изолирующий материал наклеивается в три–пять слоев. Трехслойная изоляция применяется при гидростатическом давлении до 30 Па.
Чтобы обеспечить водонепроницаемость небольших частей подземных конструкций из монолитного бетона, соединяющих ответственные элементы подземного сооружения, выполненные из другого материала (например, из чугуна), применяется гидроизоляция из стальных листов толщиной 10-12 мм, сваренных между собой. Листы устанавливаются с внутренней стороны тоннельной обделки; при строительстве они обычно выполняют роль опалубки. Совместность работы стальной изоляции с бетоном обделки достигается благодаря анкерам, приваренным к листам и заглубленным в бетонный массив.
Самой высокой водонепроницаемостью обладают обделки из чугунных тюбингов. Однако и в них есть места, через которые в тоннель может проникать вода – это швы между тюбингами, отверстия для болтов и нагнетания за обделку.
Швы между тюбингами с внутренней стороны конструктивно уширяются, образуя канавку, которая заполняется и зачеканивается замазкой из водонепроницаемого расширяющегося цемента или быстросхватывающегося состава. В наиболее ответственных сооружениях при большом гидростатическом давлении и значительных колебаниях температуры эксплуатируемой конструкции для зачеканки швов допускается применение значительно более дорогого и поэтому сейчас практически не применяемого материала – свинцового шнура, состоящего из свинцовой трубки, заполненной кручеными асбестовыми нитями, пропитанными битумом. При чеканке свинцовый шнур сминается и плотно прилегает к стенкам канавки, обеспечивая герметичность шва.
Изоляция болтовых отверстий в тюбингах выполняется при помощи стальных сферических шайб с асбестобитумным заполнением, которое вдавливается в полость между болтом и отверстием при затягивании гайки. В последнее время вместо асбестобитумной изоляции отверстий начинают применять конические упругие шайбы из пластмасс.
Отверстие для нагнетания закрывается чугунной пробкой с нарезкой, под фланец которой закладывается асбестовая шайба, пропитанная битумом.
Гидроизоляция сборных обделок из железобетонных блоков выполняется в основном теми же средствами, что и в чугунных обделках, но эффективность ее значительно ниже, что объясняется образующимися после сборки и загружения кольца трещинами в теле блоков и вблизи чеканочных канавок. Через эти трещины в тоннель проникает вода, арматура блоков подвергается коррозии, что влечет за собой дальнейшее разрушение конструкции.
В гидроизоляции конструкций из блоков особую важность приобретает нагнетание за обделку растворов. Для этого применяются раствор бентонитовой глины и различные смеси, от удачного выбора которых зависит эффективность гидроизоляции обделки.
Водонепроницаемость блоков увеличивается при покрытии их слоем битума с наружной стороны и торцов.
При сооружении тоннеля в водонасыщенных грунтах с применением сборной железобетонной обделки требуется устройство оклеечной гидроизоляции в сочетании с железобетонной рубашкой. Такая гидроизоляция значительно усложняет конструкцию и увеличивает сроки ее возведения. В настоящее время проблема обеспечения водонепроницаемости железобетонных обделок решается в двух направлениях: созданием водонепроницаемого тела блоков и надежной гидроизоляции швов между блоками.
В различные периоды эксплуатации тоннеля в нем может аккумулироваться вода, несмотря на обязательные меры по обеспечению водонепроницаемости обделки. Эту воду необходимо собрать и удалить.
Удаление воды из тоннеля и сброс ее за пределами порталов выполняется посредством водоотливных лотков, продольный уклон которых, как правило, соответствует уклону пути в тоннеле, но не должен быть менее 0,003. Поперечный уклон бетонного выравнивающего слоя в сторону лотка – не менее 0,02. Внутренние размеры лотков назначаются в соответствии с гидравлическим расчетом на максимально возможный приток воды, но не менее 30х30 см.
Для предотвращения возможности замерзания воды в лотке между ним и наружной крышкой укладывается утепляющая засыпка. В местности с суровым климатом конструкция лотка со всех сторон утепляется блоками из материала с малой теплопроводностью или листами теплоизоляции.
В начале ХХ века в странах Центральной Европы был разработан и внедрен получивший затем распространение и развитие во многих странах мира новый прогрессивный способ сооружения подводных тоннелей. Эта технология получила название способа опускных секций. Железобетонные секции тоннеля длиной 75-100 м и значительной массой – до 10 000 т и более – изготовляются насухо в док-шлюзе. Торцы секций заглушаются металлическими перегородками, затем секции, обладая плавучестью, шлюзуются, транспортируются по воде к створу тоннеля, балластируются, опускаются на дно заранее подготовленной траншеи и последовательно стыкуются с монолитным участком тоннеля и друг с другом, образуя единую конструкцию. Затем готовый тоннель замывается в траншее грунтом.
По этой технологии в нашей стране был построен (в его проектировании принимал участие ОАО «Институт Гипростроймост-Санкт-Петербург») автотранспортный тоннельный переход на Канонерский остров под Морским каналом в Санкт-Петербурге (тогда – Ленинграде), сданный в эксплуатацию в 1983 г. При его строительстве особое значение приобрел вопрос гидроизоляции железобетонных тоннельных секций, находящихся в агрессивной среде (морской воде). После изучения, освоения и развития зарубежного опыта он был решен устройством металлической гидроизоляции, в виде сплошного металлического листа толщиной 6 мм установленного по всему наружному контуру тоннельных секций. Лист заанкерен в железобетон секций и покрыт слоем обмазочной битумной гидроизоляции. На торцах секции он замыкается на металлическое обрамление торца секции приваркой к нему. Кроме того, для исключения неблагоприятного влияния блуждающих токов создана система катодной защиты металлоизоляции. Опыт эксплуатации таких тоннелей за рубежом, насчитывающий около 100 лет, показывает, что металлоизоляция этих сооружений служит многие десятилетия.
|
