§ 6.2. Гидроизоляция грунтовых сооружений (ч. 2)

4. Асфальтобетонные экраны экономически весьма эффективны при комплексной механизации производственного процесса с помощью обычных дорожных асфальтобетонных заводов, асфальтоукладчиков и статических или вибрационных катков; для укладки асфальтобетона на откосах разработаны специальные механизмы [33, 55].

Например, облицовка Копетдагского канала (табл. 6.8) протяженностью 22 км была сооружена всего за 8 месяцев, причем бригада асфальтировала в среднем 150 м русла в смену. Стоимость облицовки толщиной 8 см составила 3,62 руб./м² при трудозатратах 0,3 чел.-ч/м², тогда как бетонная облицовка стоила 7,12 руб./м², требовала в два раза больше трудозатрат и в три раза больше привозных материалов, а облицовка из сборных железобетонных плит в этих условиях стоила около 12 руб./м². По данным Саратовгэсстроя, асфальтополимербетонная облицовка толщиной 5 см стоит 2,29 руб./м², а с учетом стоимости щебеночной подготовки — 4,4 руб./м², что также вдвое дешевле бетонной подготовки.

Существенными недостатками асфальтобетонных экранов являются необходимость в специальных механизмах при работе на откосах и зависимость от погодных условий, так как при температуре ниже +5° С и во время дождей покрытия из уплотняемого асфальтобетона на мокром основании выполнять нельзя. Поэтому за рубежом большое распространение получили сборные асфальтобетонные тюфяки, армированные металлической сеткой, которые заранее изготавливаются на заводе или плавучей установке и могут опускаться даже под воду. Такие тюфяки успешно применены на Суэцком канале, канале Дортмунд-Эмс (ФРГ), ряде каналов и бассейнов во Франции [35, 55].

В СССР сборные тюфяки впервые были применены в 1963 г. (табл. 6.8); в настоящее время по рекомендации ВНИИГа трест Южгидроспецстрой выполняет их них противофильтрационный экран на откосах шламоотвала Николаевского глиноземного завода (табл. 6.8), причем согласно калькуляции Укрводоканалпроекта стоимость облицовки при толщине тюфяков 6 см и герметизации швов между ними полимербитумным раствором не превосходит 8 руб./м². Для шламоотвала в Тобольске Укрводоканалпроект в содружестве с НИИВТом разработал конструкцию противофильтрационного экрана из двух рядов асфальтобетонных тюфяков толщиной по 4 см, стоимостью по 5,5 руб./м², тогда как стоимость экрана из сборных железобетонных плит доходит в этих условиях до 27 руб./м² (без стоимости герметизации швов).

Все же асфальтобетонные противофильтрационные экраны дороги и трудоемки, в связи с чем для экранирования крупных водохранилищ требуются более экономичные решения. Современные полимерные пленочные материалы открыли в этой области новые возможности. Впервые полимерные пленки для противофильтрационных экранов гидротехнических сооружений были использованы в 1951 г. в Италии для экранирования водоема Падова объемом 15 000 м³, а затем они стали широко применяться во многих странах для экранирования различных водохранилищ, причем для этой цели служили главным образом полиэтиленовые (ПЭ) и поливинилхлоридные (ПВХ) пленки толщиной 0,15—0,20 мм [40].

В Советском Союзе пленки начали употреблять с 1958 г. — сначала для экранирования каналов, а затем и водохранилищ («Гидротехника и мелиорация», 1961, № 4) по предложению ВНИИГиМа, АрмНИИГиМа и ВНИИГа [76, 94, 96, 98]. Перечень объектов с пленочными экранами приведен в табл. 6.10, а свойства пленок были указаны в табл. 1.20. Накопленный опыт в этой области позволяет сделать некоторые практические выводы и дать рекомендации.

• 1. Наиболее эффективны пленочные экраны из стабилизированной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2—0,4 мм, выпускаемой в виде рукавов шириной до 7,9 и даже 9 м, что позволяет устраивать швы в экране только через 16—18 м. Толщина пленки назначается путем расчета прочности и долговечности в зависимости от действующего напора воды и крупности зерен примыкающих к пленке грунтовых слоев [29]; для бассейнов, как правило — 0,2 мм.
• 2. Пленку рекомендуется сваривать в полотнища шириной до 30 м и свободно расстилать по поверхности спланированного грунта или песчаной подготовки, после чего ее присыпают слоем песка, толщина которого для предотвращения повреждений в пленке при движении по ней бульдозера должна быть не менее 70 см. Швы между полотнищами при напоре до 10 м можно выполнять, просто скручивая края пленки, а при больших напорах — сваривая их импульсными полозами или экструдерами; такой экран стоит 1,2—1,5 руб./м².
• 3. При использовании пленки из стабилизированного полиэтилена (черной) и длительно действующем растягивающем напряжении в ней не более 1 МПа расчетная долговечность погребенного экрана превышает 100 лет, что делает пригодными такие экраны для долговременных объектов.
• 4. Пленочные экраны рациональны при тяжелой гидрогеологической обстановке, ибо они отличаются высокой деформативной способностью (выдерживают сосредоточенные деформации до 40 см), а также при сложных условиях их выполнения, о чем свидетельствует опыт сооружения экранов в затопленном котловане на Магаданской ТЭЦ, подводной укладки пленочного покрытия на Воронежской ТЭЦ, устройства экрана на заторфованных грунтах на Череповецком химическом заводе и ведение работ при температуре до 20° С на Усть-Хантайской ГЭС. Следует особо подчеркнуть низкую трудоемкость (0,15—0,2 чел.-ч/м²) и высокую производительность при осуществлении подобных экранов; так, на строительстве шламонакопителя Лисичанской ТЭЦ она составила 10 000 м²/сут, а Тортгульского водохранилища — даже до 20 000 м²/сут.

Таблица 6.10

К недостаткам пленочных полимерных экранов следует отнести возможность их повреждения при сооружении, в связи с чем принимаются различные меры вплоть до запрещения передвижения по растянутой пленке людей, обутых в сапоги; но, несмотря на это, на комбинате «Фосфорит» и других объектах отмечались протечки сквозь экраны из-за случайных повреждений, а на водоеме у г. Павии (Италия) — даже разрыв пленки. Контроль и ремонт погребенных пленочных экранов очень затруднены [40, 96, 94, 98].

Поэтому представляет большой интерес опыт использования более прочных гидроизоляционных материалов для экранирования бассейнов. Так, асфальтовые армированные маты «кальт-эластик» были применены еще на первых немецких плотинах Айштаг и Трюбзее в 1924—1926 гг., однако только на водохранилище Брингсхаузен, где маты были защищены слоем песка и щебня, они выдержали многолетнюю эксплуатацию.