Использование технологии алмазной резки и сверления при ремонте и реконструкции гидротехнических сооружений

Гидротехническое строительство является неоспоримым лидером по объемам бетона железобетона, используемого при возведении гидротехнических сооружений. В процессе строительства и эксплуатации неизбежно возникает проблема проведения работ по изготовлению отверстий, проемов и частичному демонтажу, как массивов, так и элементов железобетонных конструкций. Это, прежде всего, зоны, подверженные динамическим нагрузкам (поверхности водосливов, элементы водобойных сооружений и т. д.), или части сооружений в зоне переменного уровня воды (элементы нижнего бьефа водосливных плотин, стенки шлюзов и т. п.). Возникает необходимость удаления бетона в этих зонах [78]. В отдельных случаях, как показывают примеры из практики, вносятся изменения в конструкцию гидротехнических сооружений, заключающиеся в изменении размеров отдельных конструктивных элементов, сооружении проёмов, отверстий и т. д. Для этого используются различные технологии: пневмои гидромолоты, буровзрывной метод, а также нагнетаемые в специально просверленные скважины и разрушающие бетон, расширяющиеся химические реагенты. В последнее десятилетие получает всё более широкое распространение на отечественных строительных объектах, метод алмазной резки и сверления, позволяющий с большой точностью и без динамических нагрузок, выполнять работы по разрушению и обработке бетона. Опыт применения технологии алмазной резки и сверления в промышленном и гражданском строительстве выявил те неоспоримые преимущества при работе с бетонными и железобетонными конструкциями и массивами, которые очень востребованы в гидротехническом строительстве. Возможность неразрушающего воздействия на конструкцию при изменении ее геометрических размеров открывал широкие перспективы для использова-, ния данной технологии при строительстве и реконструкции гидротехнических сооружений С 1975 года в европейских странах и США начали использовать алмазные стенорезные машины для резки строительных конструкций из железобетона. В 1992 году эту технологию стали применять в нашей стране. Новизна метода заключается в применении алмазного инструмента в качестве рабочего органа стенорезной машины, которая не создает ударных нагрузок при воздействии на конструкции и не оставляет после себя макрои микротрещин. Отсутствие ударных нагрузок на сооружение и возможность проведения работ в подводной части сооружений делает особенно привлекательным использование метода в гидротехническом строительстве, поскольку в процессе возведения, эксплуатации и ремонта требуется создание проемов и отверстий, а также демонтаж конструкций в целом или частично. Применение технологии алмазной резки и сверления позволяет решать уникальные задачи, которые невозможно решить другими методами. Кроме того данный метод обладает также экономической эффективностью по сравнению с применением других технологий по демонтажу конструкций из бетона и железобетона.

В тоже время, несмотря на то, что объемы работ с применением метода алмазного сверления и резки в строительстве за последнее десятилетие выросли в 1,5−2 раза, как за рубежом, так и в нашей стране отсутствуют рекомендации и нормативные документы по применению этого перспективного технологического процесса.

Принимая во внимание тенденцию к увеличению объемов работ по использованию метода алмазной резки и сверления, являющегося сравнительно молодым видом производства работ, он заслуживает самого внимательного рассмотрения и изучения с целью разработки рекомендаций по оптимизации технологического процесса и его использования в гидротехническом строительстве где он уже доказал своюперспективность.

Цель диссертации — на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта разработать научное обоснование оптимальной технологии алмазного сверления и резки в гидротехническом строительстве. Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:

— провести анализ технических характеристик и возможностей алмазной техники и инструмента и их применения в гидротехническом строительстве;

— обосновать эффективность технологического процесса алмазной резки и сверления при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических сооружений и объектов;

— разработать оптимальные технологические процессы по применению алмазной резки и сверления с учетом ограничений в гидротехническом строительстве;

— изучить особенности технологии выполнения работ по алмазной резке и сверлению в подводных условиях.

— исследовать экономическую, а также технологическую и экологическую эффективность использования метода алмазной резки и сверления при реконструкции и ремонте гидротехнических сооружений и объектов.

Объектом исследования является метод алмазной резки и сверления бетона и железобетона при возведении, ремонте и демонтаже гидротехнических сооружений.

Предметом исследований является изучение технологического процесса алмазного сверления и резки бетона и железобетона с целью разработки рекомендации по его оптимальной организации при возведении, ремонте и демонтаже гидротехнических сооружений.

Научная новизна работы: на основании анализа факторов, характеризующих алмазную резку и сверление, (мощность используемого’оборудования, прочностные характеристики бетона и железобетона, количество подаваемой для охлаждения воды и хронометраж технологических операций) разработаны рекомендации по выбору оптимальной организации процессов резки и сверления при возведении, ремонте и демонтаже гидротехнических объектов.

В соответствии с рекомендациями Международной ассоциации специалистов алмазной резке и сверления (IACDS) в работе была проведена классификация алмазной техники, что позволило на ее основе создать международный нормативный документ по определению и классификации технических параметров оборудования и механизмов для этих видов работ.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные соискателем рекомендации позволяют организовать оптимальный технологический процесс алмазной резки и сверления бетона и железобетона при его использовании в гидротехническом строительстве.

На защиту выносятся: методика оптимального выбора технологического процесса алмазной резки и сверления и ее апробирование на различных типах гидросооружений.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена результатами, полученными при использовании метода для реконструкции и демонтажа гидротехнических сооружений, а также сооружений промышленно-гражданского и транспортного назначений.

Личный вклад автора состоит в том, что соискатель, используя свой опыт применения метода при строительстве, эксплуатации, ремонте и демонтаже сооружений различного назначения, одним из первых в нашей стране, показав его технологические преимущества, влияние на безопасность гидросооружений и высокую экологичность, начал активно внедрять метод в практику гидротехнического строительства. При личном участии автора был разработан и принят международный нормативный документ по определению и классификации технических’параметров оборудования и механизмов для алмазной резки и сверления.

Результаты исследования были внедрены: при проектировании Красно-полянской ГЭС-2, при реконструкции плотины гидроузла «Кузьминск» на р. Ока, при ремонте на объектах канала им. Москвы, Акуловского гидроузла Мосводоканала, реконструкции нефтеналивного причала Новороссийского порта и при демонтаже АЭС Белене (Болгария) и других сооружений про-мышленно-гражданского назначения.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 3 печатных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, основных выводов, списка литературы из 110 наименований и приложений на 11 листах. Объем диссертации составляет 164 страниц, включая 110 страниц текста, 18 таблиц, 76 иллюстраций.

Общие выводы.

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Метод алмазной резки и сверления за последние годы показал высокую эффективность при его использовании в строительстве, в частности гидротехническом. Примеры его применения при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических объектов демонстрируют не только его экономичность, но также технологическую и экологическую безопасность.

2. Несмотря на то, что объемы работ с применением метода алмазного сверления и резки в строительстве за последнее десятилетие выросли в 1,5 — 9 раза, как за рубежом, так и в нашей стране отсутствуют рекомендации и нормативные документы по применению этой перспективной технологии в строительстве.

3. Проведенный в работе анализ особенностей применения алмазных технологий при решении задач по разрушению и обработке бетона и железобетона в различных областях строительства доказал их высокую эффективность и преимущества по сравнению с другими технологиями. Опыт использования алмазной резки и сверления в гидротехническом строительстве подтвердил этот вывод, а также, благодаря производственной и экологической безопасности, показал, что он может быть рекомендован для широкого внедрения при проведении работ по ремонту, реконструкции и демонтажу гидротехнических сооружений и объектов.

4. Учитывая наличие широкой гаммы специализированного оборудования и инструмента для алмазного сверления и резки, в работе выполнена укрупненная классификация алмазной техники: по назначению, по виду привода, по способу установки и крепления, по типу охлаждения и даны рекомендации по ее применению в различных условиях.

5. На основе анализа многолетнего опыта работ соискателя по использованию алмазных технологий на более чем 200 объектах, а также результатов специальных исследований выявлены основные факторы, существенно влияющие на процесс алмазного сверления и резки.

В частности, установлено:

— зависимость скорости проходки и расхода алмазного инструмента при сверлении от прочности бетона;

— зависимость потребляемой мощности двигателя от диаметра сверления;

— зависимость от условий выполнения работ;

— зависимость расхода воды потребляемой для охлаждения сверлильной коронки от диаметра просверливаемого отверстия.

6. Разработаны рекомендации по расчету времени необходимого для оптимальной организации процесса производства работ по алмазной дисковой резке и сверлению в гидротехническом строительстве.

8. Разработанные рекомендации не могут быть применены к канатной резке в связи с тем, что данный технологический процесс резко отличается от процесса дисковой резки, и на сегодняшний день не хватает данных для выработки рекомендаций по оптимизации использования этой технологии. В Работе даны рекомендации для дальнейших исследований.

9. На основе сравнения различных технологий показано экономическое и организационное преимущество алмазной резки.

10. На примерах производства работ на гидротехнических сооружениях показаны производственная и экологическая безопасность метода.

11. Результаты представляемой работы могут быть использованы как основа для разработки технического регламента по использованию алмазных технологий при ремонте, реконструкции и демонтаже гидротехнических объектов и сооружений.