Организация работ по ремонту железобетонных труб

Современные методы ремонта железобетонных водопропускных труб на автомобильных дорогах

Гатиятуллин Мухаммат Хабибуллович – доктор педагогических наук, профессор кафедры Дорожно-строительных машин Казанского государственного архитектурно-строительного университета.

Асфандияров Ильнур Рамилевич – магистр кафедры Автомобильных дорог Казанского государственного архитектурно-строительного университета.

Аннотация: Трасса автомобильной дороги, пролегая по местности пересекает водные преграды, овраги, ущелья, болота и др. На местах пересечения строятся мостовые сооружения и водопропускные трубы, которые имеют наибольшую численность в составе искусственных сооружений. Многие из труб служат более полувека, что привело их к разрушениям в виде трещин, продавливания и просадок. Целью исследования является изучение отечественного и зарубежного опыта ремонта труб, проанализировать способы проведения ремонта и сравнения их по времени выполнения, качества работы для рекомендаций на практике.

Ключевые слова: Водопропускная труба, автомобильные дороги, мостовые сооружения, искусственные сооружения, ремонт труб, ускорение срока ремонта трубы.

Актуальность проблемы ремонта водопропускных труб связана с их широким распространением на автомобильных дорогах, согласно статистике на 1 км их насчитывается 1,35 шт.

Водопропускные трубы – дорожное сооружение, возводимое в тело насыпи земляного полотна (ЗП) автомобильной дороги и выполняющее ряд функций: пропуск воды рек, ключей, где отсутствует ледоход, карчеход, наледь, а так же пропуск скота, диких животных и различных коммуникаций.

Простата в технологии строительства самого сооружения и изготовления звеньев железобетонных труб, главное, отсутствие прерывания тела ЗП, что обеспечивает комфортное и равномерное движение по трассе, низкая стоимость и трудоемкость при возведении, незначительные эксплуатационные расходы стали причиной преобладания водопропускных труб по сравнению с мостовыми сооружениями.

Согласно паспортам автомобильных дорог, водопропускные трубы прослужили уже более 50 лет, и большинство из них требует восстановления и усиления конструкции с капитальным ремонтом в большинстве с заменой железобетонных труб, причем большинство труб имеет круглое сечение. Как показало изучение опыта транспортников, занимающихся ремонтом труб, на практике применяется несколько методов ремонта и замены звеньев водопропускных труб: с полной разборкой ЗП и организацией движения по временной дороге, с частичной разборкой и без нарушения целостности ЗП. Наиболее эффективным является метод замены звеньев железобетонной трубы без разрушения целостности ЗП и дорожной одежды.

Рассмотрим характеристики применяемых водопропускных труб. По материалам изготовления трубы бывают:

• металлические;
• бетонные;
• железобетонные (ЖБИ изделия);
• из композиционных (полимерных) материалов.

Поперечные сечения, в зависимости от их формы бывают:

Трубы по количеству очков в сечениях бывают:

Существует подразделение водопропускных труб по работе поперечного сечения. Однако такой параметр берут во внимание только в том случае, если проводится гидравлический расчёт труб.

По режиму потока воды в трубе водопропускные трубы подразделяются на:

Изделия при напорном режиме работают всей площадью своего сечения, тем самым создавая максимальные пропускные показатели. Полунапорные работают всем сечением только во входе трубы. Безнапорные постоянно работают только частью своего сечения.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся железобетонные трубы с круглым сечением. Для удобства при строительстве водопропускные трубы с круглым сечением, монтируемые в теле ЗП унифицированы и могут иметь следующие диаметры:

• 500 мм — длина таких труб зависит от конкретного случая и рассчитывается исходя из ширины автомобильной дороги;
• 750 мм — такие трубы могут иметь длину до 15 м;
• 1000 мм — конструкция, имеющая такой диаметр, не должна иметь длину выше, чем 30 м.

Конструкция для внутрихозяйственного типа дорог, может обладать сечением 500 мм и длиной до 10 м [4].

Одним из удобных и эффективных способов при реконструкции трубы считается продавливание трубы через насыпь, если грунт ЗП позволяет провести операцию. Технология следующая: рядом с реконструируемой трубой продавливают новую, в основном металлическую, с помощью домкратов и опорных устройств. Звенья трубы или металлическая труба вдавливается в грунт ЗП, грунт внутри трубы выбирается и удаляется шнеком. Для обеспечения сохранности тела трубы при вдавливании в насыпь между трубой и домкратами устанавливают прокладки, длина которых равна длине выдви­гае­мого штока домкрата. При переме­щении трубы на длину шток домкрата, прокладка убирается, в освободившееся пространство произ­водят укладку новой прокладки. Направляющая секции трубы имеет вид ноже­вого кольца. Комплекс для продавливания звеньев через насыпь состоит из щита и мощных гидравлических домкратов. Как показывает практика, за смену можно вдавливать в насыпь тело трубы длиной до 2-х метров и, что примечательно, можно продвигать трубу диаметром до 2-х и более метров при высоте насыпи до 12 метров [2].

Следующий способ — ремонт водопропускной трубы под насыпью и он включает работы по временному отведению водотока, установке новой трубы во внутреннее очертание дефектной трубы, заполнению бетонным раствором полостей между дефектной и новой трубой. Перед установкой новой трубы возводят временную опору с верхней плитой внутри дефектной трубы на месте ее дефекта и фиксируют ее. Производят установку частей новой трубы в дефектную трубу с двух ее противоположных сторон до упора торцов встречных частей новой трубы друг в друга, при этом обе эти части выполнены с освобождениями под временную опору. Производят объединение торцов встречных частей новой трубы между собой и с временной опорой, заполняют бетонным раствором полости между дефектной и новой трубой и удаляют временную опору. Технический результат состоит в уменьшении трудоемкости работ при ремонте водопропускной трубы без ее разбора.

Недостаток способа заключается в высокой его трудоемкости, вызванной необходимостью разборки существующего пролетного строения и грунтовой насыпи с последующей ее засыпкой после укладки водопропускной трубы [3].

Одним из коротких по времени и с легкой технологией является способ «гильзования». Способ заключается в проталкивании новой трубы (металлические, стеклопластиковые или полимерные трубы) с меньшим диаметром в ремонтируемую трубу и заполнение бетонной смесью межтрубного пространства после ее фиксации. На месте производства ремонта должны быть бетоновоз или бетономешалка для ускорения и повышения качества работ. При данном методе рекомендуется заклеивать участки железобетонной трубы с трещинами или сеткой трещин приклеиванием материала из пенополиэтилена.

Протаскивание «гильзы» с меньшим диаметром вовнутрь ремонтируемой трубы выполняется петлями, после фиксации трубы в межтрубное пространство подается бетон. Диаметр разрушенных труб может дойти до 3-х метров.

При использовании «гильзы» с большим на один сортамент диаметром производится разрушение (пневмо-, гидростатическими методами) ремонтируемой трубы методом или непосредственно протаскиваемой трубой), что позволяет протаскивать или проталкивать новую трубу или ее сегменты большего размера, чем внутренний диаметр ремонтируемой трубы. Межтрубная пустота заполняется бетонной смесью [1].

Современным методом является применение способа «пакер чулок», который состоит из резинового пакера резинового «пакера», композиционного материала с клеящим полимерным составом, резиновых манжет, клей, сшитый пенополиэтилен с клеящей поверхностью, мобильный комплекс для ремонта трубы, включающий оборудование подачи сжатого воздуха, электрогенератор, лебедку и другое оборудование.

Метод заключается в нанесении на специальный резиновый «пакер», повторяющий сечение трубы, композиционного материала с клеевым полимерным составом, после чего «пакер» помещают в ремонтируемый участок трубы и путем подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость «пакера» производят прижатие композиционного материала к восстанавливаемой поверхности.

После полимеризации клеевого состава «пакер» убирают, а на внутренней поверхности трубы остается армированный композиционным материалом клеевой полимерный состав [1].

Таким образом, для ускорения ремонта водопропускных труб с заменой разрушенных звеньев в зависимости от грунта, высоты ЗП, степени дефектов можно выбирать эффективные способы, которые были исследованы на опыте дорожников, занимающихся ремонтом труб и мостовых сооружений.

Источник

Ремонт железобетонных труб — как производится и почему важен

Безнапорные трубы из железобетона широко применяются во многих строительных сферах, таких, как производственная, коммунальная, дорожная. Такие трубы используются для прокладки трубопроводов под землей, по которым самотеком транспортируются подземные или сточные атмосферные воды, производственные или бытовые жидкости. Удобные в монтаже, очень прочные безнапорные железобетонные трубы обладают хорошей износостойкостью по отношению к разрушительным внешним факторам, таким, например, как промерзание почвы или влияние грунтовых подземных вод. Трубы такого типа, если они изготовлены в соответствии с установленными технологическими нормативами, в состоянии прослужить несколько десятилетий без потребности в лишних затратах на капитальный ремонт труб или их замену. Как правило, железобетонные трубы герметично состыковывают между собой или с различными коллекторами с помощью резиновых колец-прокладок. Можно выделить несколько видов таких труб в зависимости от предполагаемых нагрузочных усилий и степени прочности: раструбные цилиндрические трубы со ступенчатым стыком, раструбные центрифугированные и фальцованные трубы, также просто центрифугированные железобетонные трубы.

Трубы относят к разным группам прочности в соответствии расчетным значениям уровня засыпки грунтами и определяя несущую способность железобетонных труб. Первая группа безнапорных труб – засыпка грунтом достигает двух метров, вторая – до четырех метров, третья – до шести метров. Трубы второй и третьей групп изготавливаются только из высококачественных материалов со строгим соблюдением технических норм и требований. Хотя железобетонные трубы рассчитаны на длительную безаварийную эксплуатацию, все же с течением времени они нуждаются в ремонте. Ремонт железобетонных труб, в зависимости от степени повреждений, может быть выполнен разными способами и методами.

Ремонт железобетонных труб обычно сводят к следующим видам – ремонт футеровки и ее защитного покрытия, защита внутренностей трубы специальными материалами либо вместо старых, либо поверх них, замена стяжных бандажных колец, антикоррозионная защита наружных поверхностей специальными пропиточными грунтовками и краской, восстановление аварийных труб по методу усиления по внешним поверхностям. Это позволяет продлить сроки эксплуатации до тридцати лет. Простые виды ремонта труб – ремонт сколов, трещин, отвалов бетона, защита арматуры, подвергшейся коррозии. Сложные виды ремонта – это восстановление геометрии труб различными ремонтными составами, защита поверхностей специальными составами от воздействия влаги и прочих агрессивных воздействий окружающей среды. Нанесение составов во время ремонтных работ выполняют торкретированием или ручным формованием. Для ремонта используют антикоррозионные покрытия для арматуры, эластичные материалы для заделки мелких трещин, грунтовки связующего слоя для глубокого проникновения, различные композитные составы.

Если выполняются специфичные ремонтные работы, например, требуется осуществить ремонт железобетонных труб вертикальной установки, то используемые методы также имеют свои особенности. После стандартных методов технологии ремонта любых видов труб – мойка поверхности под высоким давлением, ремонт видимых трещин и разрушенной оболочки, замена металлоконструкций, окраска поверхности – микротрещины на трубе остаются открытыми. Для решения этой проблемы применяют специальные защитные пропитки, которые обеспечивают гидрофобный барьер и останавливают дальнейшую коррозию арматуры. Причем такая пропитка может работать даже при наличии слоя загрязнений и старой краски на поверхностях.

Особенность ремонта железобетонных труб, как и любых других железобетонных конструкций – обеспечение надежной антикоррозионной защиты. Технология несложная – должна производиться общая очистка от пластовой коррозии поверхности, затем обработка арматуры композицией с очень высокой степенью адгезии материалов. Эта композиция, взаимодействуя с ржавчиной, создает высокопрочный новый материал, который останавливает дальнейший процесс коррозии. После антикоррозионной защиты, как правило, производится восстановление обработанной бетонной поверхности.

Источник

Ремонт и усиление водопропускных труб.

К ремонтным работам водопропускных труб относят торкретирование поверхности кладки звеньев, устройство железобетонной «рубашки» (оболочки) и гильзы, цементацию грунта основания или насыпи в зоне трубы, замену гидроизоляции, наращивание оголовков.

Торкретирование поверхности кладки звеньев.При усилении массивных сводов труб применяют торкрет для защиты поверхности кладки от выветривания, ударного и истирающего действия льда и песка, влияния агрессивных примесей в воздухе и воде, размораживания, при восстановлении изношенных поверхностей, а также поверхностей, имеющих неглубокие раковины, сколы и трещины.

Рис. 3.29. Оболочка из торкрета по металлической сетке: 1 – анкер; 2 – слой из торкрета

Для увеличения прочности и предохранения от появления усадочных трещин торкретный слой армируют металлической сеткой.

Армирование производится сетками из арматуры диаметром 3–6 мм со стороной квадрата 50–100 мм. Сетка крепится вязальной проволокой к анкерам, заделанным в кладку. Анкера диаметром 8–10 мм с загнутыми концами заделываются на глубину 150–250 мм в отверстия диаметром 15–20 мм с помощью цементного раствора. Расстояние между анкерами 300–600 мм. Сетку уста­нав­ливают не ближе 10 мм от поверхности кладки (рис. 3.29) [16].

В состав работ по торкретирова­нию поверхности трубы входят [16]:

· очистка поверхности кладки от грязи, пыли, а также отслаивающихся частей;

· устройство насечки скребками, металлическими щетками, зубилами на поверхности кладки для придания шероховатости;

· заделка раковины глубиной более 5 см жидким цементным раствором;

· промывка водой и продувка сжа­­тым воздухом под давлением поверхности кладки трубы;

· торкретирование поверхности трубы послойно.

Толщина слоя торкрета составляет от 5 до 40 мм. Торкретирование производят горизонтальными полосами высотой 1,0–1,5 м по всей ширине поверхности трубы. Торкретирование вертикальных поверхностей производится снизу вверх. При достижении торкретным покрытием прочности 70 %, как правило, через 8–10 ч после нанесения производят увлажнение распыленной струей воды 1–2 раза в сутки до момента набора прочности [16].

Торкретирование также производят для придания кладке водонепроницаемости. Слой торкрета может быть армированным или неармированным в зависимости от характера и раз­меров повреждений, требуемой прочности и толщины. При повреждени­ях кладки на глубину до 20 мм практикуют ремонтное торкретирование без армирования. Участки поверхностей труб со значительными повреждениями торкрети­руют по металлической сетке [1].

Устройство железобетонной «рубашки» и гильзы.При повреждении кладки водопропускной трубы на глубину 100–150 мм, при выпадении отдельных камней, наличии большого количества продольных и поперечных трещин и разрушении лотка предусматривают устройство железобетонной «рубашки» или гильзование труб.

Рис. 3.30. Устройство железобетонной «рубашки» в овоидальной трубе: 1 – ремонтируемая труба; 2 – железобетонная «рубашка»; 3 – металлические штыри

Железобетонная оболочка предназначена для восприятия давления насыпи и устраивается в случаях возникновения угрозы обрушения трубы (рис. 3.30). Для связи со старой кладкой в нее заделывают анкеры диаметром 12–20 мм с шагом 0,6–0,8 м. К анкерам крепят внутренние и наружные сетки с ячейками 10´10 или 20´20 см из арматуры диаметром 12–20 мм. В зависи­мости от конст­рук­ции трубы и ее размеров сетки могут ус­та­навли­вать­ся только в один наружный ряд.

Толщину железобетонной «рубашки» (оболочки) принимают 15–30 см. Бетонируют оболочку в опалубке, класс бетона по прочности должен быть не ниже В20, а морозостойкость – соответствовать требованиям, предъявляе­мым к конструкциям данного региона, эксплуатирующимся в водной среде [1].

Гильзование труб аналогично устройству оболочки (рис. 3.31) [16].

Для гильзования используются гильзы круглого поперечного сечения из железобетонных звеньев или из металлических труб. При использовании в качестве гильз железобетонных звеньев длиной 1 м бетонную смесь укладывают после установки в проектное положение от 3 до 5 звеньев. При использовании в качестве гильз металлической трубы длина гильзы принимается в пределах 3–6 м.

Рис. 3.31. Гильзование овоидальной трубы с использованием металлической трубы-гильзы: 1 – ремонтируемая труба; 2 – металлическая труба-гильза; 3 – патрубок; 4 – заполнение из бетонной смеси; 5 – торцевая опалубка; 6 – клинья; 7 – подкос; 8 – резиновый шланг

Последовательность производства работ включает в себя [16]:

· очистку и промывку поврежденных участков внутренней поверхности трубы;

· затаскивание одной секции гильзы и подклинка;

· законопачивание щелей и устройство опалубки по торцам;

· заполнение бетонной смесью с помощью бетононасоса пространства между гильзой и старой трубой.

Устройство железобетонной «рубашки» и гильзование уменьшают отверстие трубы, что повышает скорость протекания воды, поэтому, как правило, принимают меры по усилению выходного русла для предотвращения его размыва.

Цементация грунта основания или насыпи в зоне трубы.Недостаточная прочность грунтов основания приводит к растяжке трубы или значительным просадкам.

Цементацию грунтов насыпи по периметру трубы производят при неудовлетворительной работе гидроизоляции, следствием чего является интенсивное дренирование воды через кладку. Отверстия в обделке пробуриваются на всю её толщину. Первоначально в скважины нагнетают раствор состава 1:5–1:6. Вторичное нагнетание производят раствором 1:2–1:3 за стены и своды 1:3–1:4 – в основание трубы. Нагнетание за кладку начинают с нижних концов стен с последующим нагнетанием в более высокие яруса, заканчивают нагнетанием раствора в замковую часть. Нагнетание в основание трубы начинают со средней её части и ведут в направлении к концевым участкам. Технология нагнетания раствора за кладку или в грунт основания – та же, что и при цементации кладки (см. выше) [16].

Ремонт гидроизоляции.Для ремонта гидроизоляции трубы требуется удалить грунт насыпи и в тоже время обеспечить движение поездов. Это достигается путем пропуска поездов по временно устанавливаемым пакетам. Замену гидроизоляции по всей длине трубы производят без перерыва движения поездов под разгрузочным мостиком (рис. 3.32) [16].

Рис. 3.32. Схема устройства гидроизоляции под прикрытием пакета по всей длине трубы: 1 – подушка из шпал; 2 – разгрузочный мостик; 3 – изоляция; 4 – существующая труба

Перед укладкой изоляции открытые по­верхности трубы тщательно очищают от грязи металлическими щетками и промывают водой. Установку и уборку разгрузочного мостика выпол­няют в «окно» между поездами, соблюдая соответствующие правила без­опасного ведения работ [1].

Замену гидроизоляции на концевых участках трубы производят в открытых котлова­нах с крутыми (рис. 3.33, а)или поддержанными крепью откосами (рис. 3.33, б) [1].

Рис. 3.33. Схема устройства гидроизоляции на концевых участках трубы: а – без крепления откоса насыпи; б – с креплением откоса насыпи; 1 – гидро­изоляция; 2 – слой мятой глины; 3 – раскрываемая часть насыпи над трубой; 4 – удерживающая стенка

Наращивание оголовковтруб.Ремонт оголовков производят при их сильной трещиноватости, рас­пространяющейся и на фундаменты, а также больших деформациях, угрожающих потерей устойчивости сооружения.

Наращивание оголовков производят для предотвращения осыпания грунта в трубу. Перекладку оголовка или замену его сборной конструкцией производят в открытых котлова­нах с временным креплением откоса насыпи по общим требованиям.

При незначительном удлинении трубы и сложности устройства но­вого фундамента производят наращивание оголовков и удлинение откосных крыльев (рис. 3.34, а) [1].

Рис. 3.34. Схема наращивания оголовка и удлинение трубы: а – наращивание оголовка; б – удлинение трубы; 1 – новый оголовок; 2 – новое положе­ние откоса насыпи; 3 – существующее положение откоса насыпи; 4 – сущест­вующий фундамент; 5 – новый фун­дамент; 6 – анкер

Для наращивания оголов­ков по высоте (не более 1 м) используют каменные, бетонные и желе­зобетонные сборные блоки, соединяя их с существующей кладкой ме­таллическими анкерами (рис. 3.34, б). Сложные по очертанию в плане оголовки (во­ротниковые, коридорные, раструбные) наращивают по всему перимет­ру монолитным бетоном или железобетоном [1].

Ремонт металлических гофрированных труб.В металлических гофрированных трубах наиболее распространенными дефектами являются разрушение дополнительного защитного покрытия внутренней поверхности трубы, разрушение лотков, сплющивание поперечного сечения, разрывы металла в зоне болтовых соединений и потеря устойчивости гофров [16].

Ремонт дополнительных защитных покрытий – битумных мастик и лаков производится теми же материалами, которые были использованы при строительстве. Поверхность металла очищается от грязи, остатков старого покрытия, и осуществляется послойное нанесение нового покрытия. Если старое битумное покрытие имеет сетку трещин, но не потеряло сцепления с металлом, его ремонтируют расплавлением паяльной лампой без нанесения нового материала. Если трубы эксплуатируются в суровых климатических условиях, то рационально дополнительные защитные покрытия выполнять из материалов на основе наполненных эпоксидных смол [16].

Рис. 3.35. Устройство сборного лотка в эксплуатируемой трубе: 1 – металлическая гофрированная труба; 2 – сборные блоки лотка; 3 – защитное покрытие; 4 – замена болтов

Лотки в гофрированных металлических трубах выполнены, как правило, из монолитного бетона. Как показывает опыт, ремонтировать разрушенные монолитные лотки весьма сложно и трудоемко, а долговечность отремонтированных лотков малая. Наиболее рационально заменять их комбинированными сборными лотками, изготавливаемыми в стационарных условиях. Оптимальные размеры блоков: ширина 22–25см, длина 43–45 см (рис. 3.35).

В зоне укладки сборных лотков металл трубы очищается от остатков разрушенного лотка, наносов и дополнительного защитного покрытия. Затем укладывается блок лотка по слою полимерраствора на основе эпоксидной смолы толщиной 3–5 см. При ремонте лотков труб, расположенных в районах с суровыми кли­матическими условиями и на водотоках с повышенной агрессив­ностью воды, целесообразно часть лотков, постоянно находящихся в воде, делать из полимербетонных блоков [16].

При сплющивании поперечного сечения (рис. 3.36), превышающем допускаемые значения, и разрывах металла в зоне болтовых соединений делают усиление трубы.

На дефектных участках гофрированной трубы вставляют толстостенную металлическую или железобетонную трубу меньшего диаметра, пространство между ними заполняют бетоном или раствором (рис. 3.37) [16].

Рис. 3.36. Схема деформации (сплющивания) поперечного сечения металлической гофри­ро­ван­ной трубы: D – проектный диаметр поперечного сечения; DD – величина де­формации (сплющивания); 1 – проектное положение; 2 – деформативное состояние

Рис. 3.37. Схема усиления деформированной трубы: 1 – контуры деформированной трубы; 2 – вставленная новая труба меньшего диаметра; 3 – заполнение бетоном

При установке длинных труб раствор нагнетают растворонасосом через специально установленные нагнетательные трубки [16].

Источник