Технологическая Карта: Подводное Бетонирование Гидротехнических Сооружений

Подводное бетонирование является ключевой технологией при строительстве, ремонте и восстановлении различных типов гидротехнических сооружений, включая причальные стенки, мостовые опоры, оградительные конструкции и другие подводные элементы. Применяются два основных метода укладки бетона под водой: способ вертикально перемещающихся труб (ВПТ) и метод восходящего раствора. Выбор метода зависит от характера выполняемых работ и конструктивных особенностей сооружения.

Работы по подводному бетонированию проводятся водолазами в светлое время суток при благоприятных метеорологических условиях, исключающих сильное течение, штормовую погоду или плохую видимость. Спуск и подъём водолазов осуществляется с водолазного бота, оборудованного плавсредства или непосредственно с ремонтируемого/возводимого сооружения, с соблюдением международных требований к водолазным работам.

Водолазные работы обеспечиваются специализированной водолазной станцией, укомплектованной необходимым техническим оборудованием и достаточным количеством квалифицированных водолазов, чей состав определяется объёмом работ и глубиной погружений. Руководитель водолазных работ обязан провести инструктаж по безопасным методам труда для всего персонала, задействованного в спуске и обеспечении водолазных операций.

Процесс подводного бетонирования включает следующие основные этапы: предварительное водолазное обследование, подготовку и очистку места бетонирования, установку опалубки или других ограждающих конструкций, непосредственную подачу и укладку бетона, а также последующий контроль качества и приёмку выполненных работ.

Перед началом любых строительных или ремонтных работ на гидротехнических сооружениях руководитель водолазных работ должен получить допуск к работам, ознакомить водолазов с проектными чертежами и технологией работ, а также с особенностями конструкции сооружения и условиями производства. Руководитель водолазных спусков несёт ответственность за определение продолжительности пребывания водолазов под водой и распределение обязанностей между членами водолазной команды, обеспечивая при этом строгое соблюдение требований международных правил безопасности труда.

Для выполнения работ привлекается сертифицированный водолазный персонал, обладающий опытом подводных строительных операций. Минимальный состав водолазной станции включает руководителя водолазных работ, водолазов-рабочих, обеспечивающих водолазов и дежурного водолаза, количество которых варьируется в зависимости от глубины и сложности работ.

Начальный этап работ предусматривает детальное водолазное обследование гидротехнических сооружений для оценки их состояния и определения объёмов предстоящих работ. После обследования производится тщательная очистка рабочей зоны от ила, мусора и посторонних предметов. При необходимости, для создания устойчивого основания, устраивается постель из каменной наброски или слоя щебня, гравия и песка.

В случае, когда бетонирование выполняется поверх ранее уложенного бетона, поверхность существующей конструкции должна быть специально подготовлена. Это включает удаление разрушенного или ослабленного слоя бетона, очистку от масляных пятен, водорослей и ржавчины с оголённой арматуры. Все подготовительные работы контролируются водолазами для обеспечения необходимого качества основания и адгезии нового бетона.

1. Выполнить предварительное водолазное обследование зоны работ для оценки состояния конструкций и определения объёмов работ.
2. Очистить место бетонирования от ила, мусора, посторонних предметов и биологических обрастаний.
3. При необходимости, сформировать основание из каменной наброски или равномерного слоя щебня, гравия и песка.
4. При бетонировании на существующем бетоне: удалить разрушенные слои, очистить поверхность от масляных пятен, биологических загрязнений и коррозии с арматуры.

Для формирования бетонируемого участка применяются различные конструкции ограждений: опалубочные щиты, железобетонные плиты, металлические или деревянные шпунты, а также специализированные ящики. Шпунты обычно забиваются с поверхности, а водолазы привлекаются для проверки герметичности шпунтовых пазов и стыков с существующей кладкой. При обнаружении неплотностей водолаз производит конопатку пазов просмолённой паклей или забивает деревянные клинья, обёрнутые паклей, в места значительных расхождений.

В случае устройства двухрядного шпунтового ограждения, герметичность достигается засыпкой грунта между рядами, что позволяет минимизировать водолазные работы. На скальных грунтах, где забивка шпунта невозможна, создаются ограждения из крупных опалубочных щитов. Водолазы осматривают и уплотняют их по периметру и в местах стыковки. При возведении ограждения из железобетонных плит, водолазы укладывают плиты в пазы предварительно забитых в грунт рельсов. Водолаз расчищает грунт у основания рельсов, принимает плиты и точно направляет их в пазы. После укладки ряда плит рельсы стягиваются проволокой, и водолаз конопатит неплотности.

Для восстановления повреждённых участков бетона на массивах или железобетонных сваях устанавливаются небольшие деревянные щиты или ящики. Перед установкой опалубки водолаз металлическим скребком удаляет разрушенный бетон и делает борозды в кладке для лучшего сцепления нового и старого бетона. При наличии жирных пятен нефти их удаляют путём вырубки слоя бетона. Опалубка временно закрепляется забивными сваями, клиньями или анкерными болтами. На скалистом грунте, где сваи невозможны, водолаз бурит отверстия, устанавливает шпильки и крепит опалубку гайками, тщательно герметизируя края и отверстия для бетоноподающей трубы.

1. Забить шпунты с поверхности. Водолаз осматривает пазы и стыки шпунта с кладкой.
2. При обнаружении расхождений, проконопатить пазы просмолённой паклей или забить деревянные клинья.
3. Для двухрядного шпунта: засыпать грунт между рядами для герметизации.
4. На скалистом грунте: установить крупные опалубочные щиты; водолаз осматривает и уплотняет периметр и стыки.
5. При использовании ЖБ плит (Рисунок 1): водолаз расчищает грунт у основания рельсов, принимает плиту (остропленную удавкой), на весу подводит и направляет её в пазы рельсов, сигнализирует о спуске, расстропливает.
6. Уложить последующие плиты аналогично. После ряда плит стянуть рельсы проволокой. Водолаз конопатит неплотности.
7. Для локальных ремонтов: очистить повреждённый участок, удалить разрушенный бетон, сделать борозды, удалить масляные пятна вырубкой.
8. Закрепить опалубку сваями, клиньями или болтами. На скале: пробурить отверстия, установить шпильки, закрепить опалубку гайками и проконопатить края. Установить трубу для подачи бетона.

Способ вертикально перемещающихся труб (ВПТ) применяется для создания однородной монолитной бетонной массы, особенно при ремонтно-восстановительных работах. На предварительно подготовленное водолазами основание опускают металлическую трубу диаметром 200–300 мм и устанавливают её строго вертикально в центр бетонируемой секции (Рисунок 2). Верхняя часть трубы оборудована воронкой для приёма бетонной смеси.

Бетонная смесь, приготовленная до густой и вязкой консистенции, непрерывно подаётся в воронку трубы. По мере заполнения опалубки и накопления бетона на месте укладки, труба постепенно приподнимается с помощью крана или треноги. Применение этого метода требует строгого соблюдения следующих условий: бетон должен подаваться непрерывным потоком; нижний конец трубы должен всегда находиться погружённым в укладываемую бетонную массу; размеры опалубки должны обеспечивать поддержание трубы в вертикальном положении на протяжении всего процесса без последующего выравнивания поверхности бетона.

Водолаз, находясь у устья трубы, постоянно наблюдает за появлением бетона и контролирует его распространение (Рисунок 3), информируя о нормальном ходе процесса (бетон постепенно возвышается и медленно растекается). Если движение бетонной смеси замедляется или прекращается, трубу осторожно приподнимают. Важно не допустить выхода нижнего конца трубы из бетона, так как это приведёт к высыпанию смеси и заполнению трубы водой, прерывая процесс бетонирования. При обнаружении участков с разным уровнем бетона, водолазы аккуратно выравнивают поверхность, медленно перемещая раствор, избегая вымывания цемента. После завершения бетонирования трубы извлекаются, и бетон оставляется для затвердевания.

1. Установить металлическую трубу (диаметр 200–300 мм) с воронкой вертикально в центр бетонируемой секции.
2. Непрерывно подавать густую, вязкую бетонную смесь в воронку трубы.
3. Водолаз у устья трубы наблюдает за появлением и распространением бетона, сигнализируя о нормальном поступлении.
4. По мере накопления бетона, плавно поднимать трубу, следя за тем, чтобы её нижний конец всегда оставался погружённым в бетонную массу.
5. Если движение бетона замедляется, осторожно приподнять трубу, контролируя положение её устья водолазом.
6. При разности уровней бетона на стыках, водолаз осторожно выравнивает поверхность, избегая вымывания цемента.
7. После заполнения участка, извлечь трубы и дать бетону затвердеть.

Метод восходящего раствора применяется для заполнения бутовой кладки, крупных массивов и различных подводных каверн. Отличительной особенностью этого метода от способа ВПТ является неподвижная установка труб в теле бутовой кладки или массива. Для данного метода используются трубы меньшего диаметра – 80–100 мм.

Трубы устанавливаются на некотором расстоянии от грунта, после чего пространство, предназначенное для бетонирования, засыпается каменной наброской на высоту укладываемого слоя. После равнения каменной наброски водолазом, через установленные трубы с поверхности начинают подавать густой и вязкий бетонный раствор. Раствор выходит из нижнего конца трубы, поднимается вверх и заполняет пустоты в каменной наброске (Рисунок 4). Давление столба раствора в трубе способствует его равномерному распределению в кладке.

Водолаз находится на поверхности наброски и контролирует появление раствора. Как только раствор поднимается до требуемого уровня, подача прекращается, трубы извлекаются и поднимаются на поверхность. Затем ожидают полного затвердевания бутобетона. Этот же метод используется для заполнения пустотелых массивов, предварительно установленных на место кладки.

1. Установить трубы (диаметр 80–100 мм) неподвижно, с небольшим зазором от грунта.
2. Засыпать пространство для бетонирования каменной наброской до требуемой высоты.
3. Водолаз выравнивает каменную наброску.
4. Подавать густой вязкий бетонный раствор через воронку трубы с поверхности.
5. Водолаз находится на наброске и наблюдает за появлением раствора на поверхности.
6. Как только раствор появляется, прекратить заливку, извлечь трубы.
7. Дождаться затвердевания бутобетона.

Контрольное водолазное обследование бетонируемого участка проводится как в период схватывания и начального твердения, так и после полного затвердевания бетона. Спустя двое–трое суток после бетонирования водолаз должен тактильно проверить твёрдость бетона. Для оценки структуры ещё слабозатвердевшего бетона допускается осторожно отрезать небольшие образцы ножом и поднять их на поверхность для анализа. После достижения бетоном проектной прочности, водолазы открепляют и демонтируют опалубку, если это необходимо.

Образовавшиеся на поверхности бетона наплывы и неровности удаляются водолазом при помощи зубила и кувалды, обеспечивая требуемую ровность и геометрию конструкции. Если бетонируемый участок был ограждён шпунтом, его демонтаж осуществляется надводными силами и средствами. После освобождения бетонированного участка от опалубки или шпунтового ограждения проводится окончательное контрольное водолазное обследование поверхности уложенного бетона. Водолаз определяет степень плотности бетона, выявляет и измеряет возможные пустоты, фиксируя их местоположение относительно краёв забетонированного участка.

По результатам контрольного обследования составляется акт, в котором даётся оценка выполненному подводному бетонированию. В случае признания работы удовлетворительной, сооружение вводится в эксплуатацию. При бетонировании пробоин судна, после приёмки работ, приступают к откачке воды из повреждённого отсека.

1. Через 2–3 суток после бетонирования водолаз тактильно проверяет твёрдость бетона. При необходимости отбирает образцы для лабораторного анализа.
2. После полного затвердевания бетона: водолазы открепляют и демонтируют опалубку. Если использовался шпунт, его разбирают надводными средствами.
3. Водолаз очищает поверхность бетона от наплывов и неровностей с помощью зубила и кувалды.
4. Провести контрольное водолазное обследование поверхности уложенного бетона для определения плотности.
5. Выявить, измерить и зафиксировать местоположение любых обнаруженных пустот.
6. Составить акт контрольного водолазного обследования с оценкой качества выполненных работ.

При выполнении всех водолазных работ по подводному бетонированию необходимо строго руководствоваться положениями международных правил безопасности труда при водолазных работах. Все водолазы и обеспечивающий персонал должны пройти соответствующее обучение, иметь действующие допуски и неукоснительно соблюдать процедуры безопасности.

Особое внимание должно быть уделено обеспечению надёжной связи с водолазами, контролю за их физическим состоянием, соблюдению регламентированных глубин и времени погружений, а также готовности к экстренным ситуациям. Всё водолазное и вспомогательное оборудование должно регулярно проходить проверку и техническое обслуживание для обеспечения его полной работоспособности и безопасности эксплуатации.

Для выполнения работ по подводному бетонированию требуется следующий перечень материалов и оборудования: