§ 6.2. Гидроизоляция грунтовых сооружений (ч. 3)

Весьма интересен опыт экранирования в 1973 г. бассейна питьевой воды Бисбош (Нидерланды) рулонными матами «гипофорс» шириной 5 м, толщиной 5 мм. Сначала употребляли рулоны длиной 29 м и общей массой 1200 кг, а затем длиной 56—100 м и массой 2 000—2 200 кг. Эти маты армированы нейлоновой тканью «энка-нейлон-суперфест», которая при удельной массе 180 г/м² имеет предел прочности при разрыве до 30 МПа, растяжимость до 25 % и отличается высокой теплоустойчивостью (при 190° С плавится только 1,2 %), что позволяет пропитывать ее горячим битумом и наносить поверх нее горячую полимербитумную покровную массу с расходом от 2 до 10 кг/м² (обычно 5 кг/м²). Материал сочетается с подстилающей полиэфирной пленкой толщиной 25 мкм или крафт-бумагой, защищающих асфальтовое покрытие от повреждения растительностью.

При укладке гипофорса применялся специальный гусеничный кран (рис. 6.10), швы проклеивались горячей клебемассой, а сверху экран защищался слоем песка и камня, который в зоне переменных горизонтов заливали горячим асфальтом («Water and Water Eng, 1973, № 929). В Голландии площадь таких экранов составила 325 000 м² (два больших бассейна для питьевой воды), а в Венесуэле — 472 000 м² (крупнейший на американском континенте бассейн «Эмабальс Эль Табако» емкостью 3,5 млн. м³).

Такие покрытия представляются весьма надежными и экономичными. Для устройства аналогичных покрытий возможно использование советского материала армобитэпа (см. табл. 1.18), для чего необходимо выпускать его полосами большей ширины и длины, а также дублирование полимерной пленкой (материалом типа монобитэп). Стоимость материала не превосходит 1 руб./м².

Особо надо остановиться на противофильтрационных экранах бассейнов суточного регулирования ГАЭС, эксплуатация которых крайне осложняется многократными и большими колебаниями горизонта воды, приводящими к намерзанию льда на откосах. На первых советских ГАЭС — Киевской и Загорской — были устроены железобетонные облицовки с герметизированными швами именно из-за опасения воздействия намерзающего льда, толщина которого достигает 7 м.

Так же поступили в 1953 г. и на ГАЭС Рейзах-Рабенлейте (ФРГ), где верховой бассейн был облицован бетонными плитами, усиленными оклеечной гидроизоляцией и слоем асфальтовой мастики толщиной 12 мм, и в 1963 г. на ГАЭС Том-Сок (США), где на дне был уложен суглинистый экран, а на откосах — бетонные плиты; однако в дальнейшем в бассейнах ГАЭС выполнялись только асфальтобетонные экраны (табл. 6.11). Именно поэтому на ГАЭС Лудингтон (США) асфальтобетонная облицовка имела толщину до 72 см, ибо здесь толщина льда могла достигать 11 м, а колебания температуры воздуха от –29 до +38° С.

Таблица 6.11

Попутно заметим, что в бассейне ГАЭС Лудингтон были хорошо организованы работы по укладке асфальтобетона: смонтированы специальные мостовые асфальтоукладчики фирмы «Страбаг» с фермами пролетом до 40 м и асфальтобетонный завод мощностью 180 т/ч. Каждый асфальтоукладчик имел производительность 35 т/ч, что позволило всего за два месяца уложить на откосах 465 000 т асфальтобетона и 310 000 м³ черного щебня.

Исследования ВНИИГа показали, что все опасения и чрезмерные запасы в прочности покрытия откосов бассейнов ГАЭС необоснованны. Расчетами и испытаниями на специальном крупномасштабном стенде, где покрытие имело толщину всего 4 см, а толщина намороженного льда достигала 1,8 м, установлено, что давление льда не превосходит 0,2 МПа, причем напряжения в покрытии при колебаниях горизонта воды не превышают 0,02 МПа. Это объясняется очень пористой структурой льда в большей части намороженного массива, которая отделяет покрытие от ледового поля на поверхности воды; поэтому расчетным случаем является перерыв в работе ГАЭС, когда возможно примораживание ледового поля к асфальтобетонному покрытию и его консольное воздействие при колебаниях горизонта воды. Для данного случая при толщине льда до 1 м достаточна толщина покрытия 10—12 см (Изв. ВНИИГ, 1976, № 113 и л. 55), а потому на современных ГАЭС суммарная толщина асфальтобетонных экранов принимается не более 15 см [35].

При экранировании крупных бассейнов возникает еще одна трудность: поскольку покрытие из гидротехнического асфальтобетона не только водонепроницаемо, но и воздухонепроницаемо, то под экраном большой площади при колебаниях горизонта грунтовых вод может создаваться пневматическое противодавление.

Например, в покрытии бассейна Шатон (Англия) в результате этого образовались «пузыри» асфальта диаметром до 10 м и высотой до 1 м, которые пришлось проколоть и выпустить из них воздух, после чего покрытие опустилось на дно. Аналогичное поднятие экрана из полиэтиленовой пленки под воздействием ключей наблюдалось на шламоотвале Магаданской ТЭЦ.

Понижение атмосферного давления после грозы точно так же явилось причиной вздутий на дне бассейна Геештахт (ФРГ); поэтому экраны больших бассейнов надо тщательно дренировать; на большинстве немецких ГАЭС, кроме того, устраивают дренажные галереи (либо под днищами бассейнов, либо у основания дамб обвалования), которые позволяют не только выравнивать гидростатическое или пневматическое противодавление, но и контролировать работу экрана.

Еще раз следует подчеркнуть, что все асфальтобетонные экраны бассейнов ГАЭС работают хорошо: например, суммарный расход в дренаже бассейна ГАЭС Вианден не превосходит 1,32 л/с, Эрцхаузен — 0,1 л/с, Глемс — 0,01 л/с, причем площади экранов этих бассейнов относятся как 7,3:1,6:1. Для сравнения укажем, что на ГАЭС Том-Сок (США), где экран выполнен из железобетонных плит со швами через 18 м, уплотненными латунными листами-компенсаторами, суммарный фильтрационный расход достигал 1100 л/с. После многократных ремонтных работ, во время которых дно было покрыто двойным слоем асфальтобетона толщиной 10 см, а нижняя часть откосов — торкретом, фильтрационные потери удалось снизить только в два раза [35, 55].

В заключение укажем, что для противофильтрационного экранирования оросительных каналов и водохранилищ все чаще устраиваются бетоно-пленочные облицовки: по поверхности грунта расстилается стабилизированная полиэтиленовая пленка, сверху прикрываемая монолитным бетоном или сборными железобетонными плитами. Технико-экономические характеристики бетоно-пленочных облицовок приведены в табл. 6.12 [43].

Таблица 6.12