Разбираем ключевые технологии подводного бетонирования — от подбора смеси до контроля качества — и делимся практическими советами, как избежать пустот и обеспечить монолитность шпунтовых конструкций
Бетонирование в шпунтовом контуре — одна из ключевых технологических операций при строительстве гидротехнических сооружений, фундаментов и подземных частей зданий вблизи водных объектов. От правильной организации процесса зависит не только прочность конструкции, но и её герметичность, устойчивость к динамическим и гидростатическим нагрузкам.
В условиях повышенной влажности и давления воды основной задачей проектировщиков и подрядчиков становится обеспечение монолитности и равномерного заполнения контура без образования пустот и расслоений. Ошибки на этом этапе приводят к локальным протечкам, деформациям и ускоренному разрушению бетона.
Особенности бетонирования в шпунтовом контуре
Работы по бетонированию в шпунтовом ограждении имеют ряд технологических особенностей, отличающих их от стандартных методов укладки бетонных смесей:
- Ограниченное пространство и высокая глубина. Шпунтовой контур создаёт замкнутую полость, где невозможно использование крупногабаритной техники. Это требует применения специализированных систем подачи — труб Tremie, насосов с контролем давления или бетононасосов с гидравлическими манипуляторами.
- Работа под давлением воды. При частичном или полном затоплении зоны бетонирования необходимо исключить контакт свежей смеси с водой, чтобы предотвратить вымывание цементного теста и потерю связности структуры.
- Зависимость результата от качества шпунта. Герметичность замков и ровность стенок определяют направление потока смеси и качество заполнения. Даже небольшие деформации шпунта могут стать причиной образования пустот в зоне стыков.
- Необходимость строгого контроля параметров смеси. Для таких работ применяются бетонные смеси с пониженным водоцементным отношением, модифицированные противосмывочными и тиксотропными добавками. Они обеспечивают высокую текучесть при сохранении прочности и равномерное распределение без вибрации.
- Сложность уплотнения. В большинстве случаев используется самоуплотняющийся бетон (SCC) или вибрационное уплотнение через трубу подачи. Любые ошибки на этом этапе приводят к образованию воздушных карманов и неравномерной плотности бетона.
Бетонирование в шпунтовом контуре требует точного соблюдения технологической последовательности и постоянного контроля давления, состава и температуры смеси. Только комплексный подход позволяет добиться полной монолитности и надёжной герметизации подводных или заглублённых конструкций.
Артём Матвеев, руководитель проектов «Экоторг М»:
— Главная сложность бетонирования в шпунтовом контуре заключается в невозможности визуального контроля. Всё, что происходит под водой, можно оценивать только косвенно — по давлению, расходу смеси и данным датчиков. Поэтому важна автоматизация и строгая последовательность операций. Любой сбой в подаче приводит к образованию каверн, а значит, к потере прочности. Обычно специалисты закладывают технологические паузы, чтобы проверить однородность и плотность заполнения, особенно на стыках секций шпунта.
Требования к бетонной смеси для подводных работ
Подводное бетонирование предъявляет повышенные требования к составу и свойствам бетонной смеси. Главная задача — сохранить однородность материала при контакте с водой и обеспечить равномерное заполнение шпунтового контура без размывания цементного камня.
К основным требованиям относятся:
- Стабильность и водостойкость. Смесь должна сохранять структуру при погружении и не терять цементное молочко. Для этого применяются противосмывочные добавки (например, на основе целлюлозных эфиров или полимерных загустителей), которые повышают вязкость раствора.
- Оптимальная подвижность. При бетонировании через трубы Tremie или насосы используется бетон с подвижностью П4–П5, обеспечивающий лёгкое заполнение формы без сегрегации.
- Пониженное водоцементное отношение (В/Ц ≤ 0,45). Это повышает прочность и снижает риск водопроницаемости. Для компенсации потери удобоукладываемости применяют суперпластификаторы.
- Мелкий заполнитель и равномерная гранулометрия. Крупность заполнителя не должна превышать 20–25 мм, что предотвращает застревание фракций в трубах подачи и повышает плотность заполнения контура.
- Использование пуццолановых и минеральных добавок. Микрокремнезем, золы-унос, шлаки повышают водонепроницаемость и долговечность бетона, снижая риск трещинообразования при твердении в насыщенной среде.
В результате смесь должна быть плотной, текучей и устойчивой к вымыванию, сохраняя заданные физико-механические свойства даже при контакте с водой или в условиях повышенного гидростатического давления.
Артём Матвеев, руководитель проектов «Экоторг М»:
— Чаще всего используется бетон с пониженным водоцементным отношением и специальными модификаторами, которые уменьшают вымывание цемента при контакте с водой. Это особенно важно при работе в морской среде или в зонах с сильным течением. Такие смеси обеспечивают плотную структуру бетона и повышают его коррозионную стойкость, что напрямую влияет на срок службы гидросооружения.
Технологии и методы бетонирования под водой
Бетонирование под водой или в условиях подтопления — это сложный технологический процесс, требующий применения специализированных методов, исключающих вымывание цементного теста и контакт свежего бетона с водой. В гидротехнической практике используются следующие основные технологии:
- Метод Tremie (через вертикальную трубу). Самый распространённый способ, обеспечивающий подачу бетонной смеси на дно котлована через трубу с воронкой. Смесь подаётся непрерывно, вытесняя воду вверх, что позволяет добиться плотного заполнения и избежать расслоений.
- Бетонирование с применением понтона или платформы. Используется при больших площадях заливки. На платформе размещаются бетононасосы и системы контроля, что позволяет подавать смесь точно в заданные точки без риска размыва.
- Метод подводного насоса. Подходит для участков с сильным течением или большим давлением воды. Смесь подаётся под давлением непосредственно в зону укладки, что минимизирует контакт с водой и повышает равномерность заливки.
- Использование мешков и гибких форм (метод оболочек). В отдельных случаях применяются тканевые оболочки, которые заполняются бетонной смесью под водой. После схватывания образуется монолит, повторяющий заданную форму — удобно при укреплении откосов и оснований дамб.
- Инъекционное бетонирование. Метод применяется для локального заполнения пустот и восстановления гидроизоляции в существующих конструкциях. Используются тиксотропные составы и цементные суспензии.
Современные технологии позволяют выполнять подводное бетонирование с высокой точностью и контролем геометрии. При этом успех работ определяется не только качеством смеси, но и инженерной дисциплиной — от расчёта объёма подачи до мониторинга температуры, давления и времени укладки.
Контроль качества и предупреждение пустот
Главная цель контроля при бетонировании в шпунтовом контуре — добиться полного и равномерного заполнения объёма без образования воздушных карманов, расслоений или непроколов. Пустоты и каверны становятся причиной локальных потерь прочности и нарушают гидроизоляцию конструкции, что особенно критично для подводных и прибрежных объектов.
Для предупреждения дефектов применяются следующие инженерные решения:
- Точный контроль подачи смеси. Заполнение должно происходить снизу вверх с минимальным турбулентным движением. Используется метод «вытеснения воды» через вертикальные трубы Tremie с непрерывной подачей смеси. Разрывы потока недопустимы.
- Мониторинг давления и скорости подачи. Оптимальные параметры обеспечивают стабильную укладку бетона без водяных мешков и расслоений. Избыточное давление может вызвать деформацию шпунта, недостаточное — неполное заполнение.
- Использование самоуплотняющихся составов (SCC). Такие смеси заполняют сложные контуры без вибрации и эффективно устраняют воздушные включения, что особенно важно в условиях ограниченного доступа.
- Пошаговый контроль температуры и состава смеси. Изменение температуры воды и бетона влияет на скорость схватывания. Контроль осуществляется с помощью термопар и датчиков, а также отбором проб на подвижность и плотность.
- Визуальный и инструментальный контроль. После твердения проводится проверка монолитности ультразвуковыми или радиационными методами неразрушающего контроля. При необходимости выполняется керновый отбор для лабораторных испытаний.
Системный контроль качества на каждом этапе позволяет предотвратить образование пустот, а также гарантирует проектную прочность и герметичность шпунтового контура.
Артём Матвеев, руководитель проектов «Экоторг М»:
— Контроль плотности заливки — ключевой фактор успеха. Обычно применяется ультразвуковое обследование после твердения, а также контролируется давление подачи в режиме реального времени. Если на графике подачи видно скачок — это первый сигнал возможного образования пустоты. Своевременное реагирование позволяет скорректировать процесс и избежать потерь качества. В результате получается конструкция с минимальными рисками дефектов и протечек.
Бетонирование в шпунтовом контуре — это не просто технологический этап, а ключевая операция, от которой зависит долговечность и безопасность гидротехнического сооружения. Применение современных смесей, непрерывный контроль подачи и использование проверенных методов, таких как Tremie, позволяют обеспечить монолитность конструкции и предотвратить образование пустот. Важно не только строго соблюдать технологию, но и проводить инженерный мониторинг на всех стадиях — от проектирования до твердения бетона. Такой подход гарантирует прочность, герметичность и устойчивость подводных сооружений даже в сложных условиях строительства.
Экоторг М — производственно-инжиниринговая компания. Мы выполняем строительно-монтажные работы на нулевом цикле и в сфере гидротехнического строительства, проектируем и разрабатываем надёжные технические решения, сдаём в аренду спецтехнику с экипажем и шефмонтажом, а также поставляем строительные материалы.