SE506274C2 - Förfarande och anordning för skydd av dammar med trycklös dehydratisering genom kondensering och dränering av vatten i dammkroppen - Google Patents

Description

506 274 2 sat på uppströmsytan, med bortledning från dammkroppen även av vatten som närvarar i form av vattenånga och fukt. Nyckel- elementet i systemet är närvaron, pá uppströmsytan eller den exponerade ytan hos dammen, av en vattenángbarriär som före- trädesvis utgöres av vattenàng- eller vattentätförhydring eller täckskikt. Kondensationsfenomenet äger generellt rum pà innerytan av àngbarriären till följd av skillnaden ifråga om temperatur som råder mellan de två strukturerna, nämligen mellan den vattentäta beläggningen och murverket, när vatten- nivån förändras i den bassäng som avgränsas av dammen. Med tiden tenderar temperaturen hos murverket att bli densamma som temperaturen hos vattnet inuti bassängen och tenderar därför ofta ifråga om bassänger i alpina klimat att nä tempe- raturer nära O°C. Den vattenángtäta barriären när därför temperaturer nära dessa hos vattnet och murverket. När nivån hos vattnet sjunker i bassängen vid användning, blir den tätande barriären direkt exponerad för solstrálning och för omgivningstemperaturen. På grund av värmeledningsförmàgan hos det material som användes för konstruktionen av barriären och dess begränsade tjocklek, jämfört med tjockleken hos murver- ket, när vattenàngbarriären, i synnerhet under de heta måna- derna, hastigt temperaturer som är mycket högre än temperatu- rerna hos murverket och till följd härav hos vattenàngan som närvarar i porerna och mellanrummen i väggen.

Såsom en följd av de kända fysiska fenomenen tenderar vatten- ångan att vandra in i de zoner, där temperaturen är högre, dvs. mot vattenángbarriären, där den kondenseras pá grund av de låga nattliga temperaturerna och återgår till flytande tillstànd.

Kondensationsvattnet, 1 flytande tillstànd, ansamlas vid dammens bas pà grund av förekomsten eller bildningen av en luftkammare mellan den vattentätande förhydringen, som bildar vattenàngbarriären, och murverket. Bildningen av denna luft- kammare är möjlig, eftersom förhydringen är fastsatt separat vid dammkroppen med hjälp av mekaniska fastsättningsorgan, 506 274 3 som tillåter dimensionsvariationer hos skiktet samtidigt som de håller detta i läge. Uppenbarligen uppnås maximal fördel genom användning såsom en vattenångbarriär av ett täckskikt, som samtidigt är både tätande mot vatten som närvarar i bassängen och elastiskt eftergivligt, så att det absorberar de dimensionsvariationer som orsakas av det kondensationsvat- ten som strömmar mot basen av dammen, vilka dimensionsvaria- tioner motverkas av de mekaniska fästorganen och förspän- ningen.

Strömningen av kondensationsvattnet underlättas, om även andra komponenter användes, såsom ett dräneringsskikt bestående av en eller fler kombinerade strukturer tillverkade av ett vattenpermeabelt syntetiskt material, en geotextil och/eller ett geo-nät, samt en uppsättning av vertikala och med likformigt inbördes avstånd anordnade kanaler som täcker hela uppströmsytan, från den övre kanten till basen av dam- men .

Dessa vertikala kanaler är anslutna till ett dräneringsupp- samlingsorgan, som kan vara partiellt tillslutet och som, i sin tur, normalt avlämnar detta vatten till en underjordisk ledning, där det kvantitativt behandlas och därefter bort- ledes nedströms i förhållande till hela dammen.

Uppfinningen avser, förutom användningen av ett tätande och dränerande geokompositmaterial, användning av ett dränerings- skikt, som är kombinerat eller arrangerat på innerytan av ett tätande skikt, en uppsättning av par av metallprofiler, som, anordnade vertikalt och med inbördes avstånd med ett i all- mänhet konstant avstånd, möjliggör uppnåendet av ett flertal fördelar och funktioner. Speciellt har dessa profilerade sektioner formen av ihåliga strukturer, som är opåverkade av det yttre hydrauliska trycket och därför bildar kanaler, som är trycklösa eller vid ett tryck som är ekvivalent med atmos- färstrycket, och härigenom underlättar hastig eliminering av dräneringsvattnet och samtidigt förhindrar att detta kvar- 506 274 4 stannar mellan dammkroppen och den skyddande förhydringen och, på grund av de mycket låga atmosfärstemperaturerna, omvandlas till is med eventuell reduktion eller fullständigt avbrytande av dräneringsfunktionen. Dessa profilerade sektio- ner möjliggör förutom fastsättning även förspänning av skik- tet, som nödvändiggöres genom behovet att ha en vattenång- barriär som är tätande och som är elastiskt eftergivlig vad beträffar uppströmsytan hos dammen som skall skyddas. Denna förspänning möjliggör även att den vattentätande förhydringen fastsättes, så att den är permanent plan och sålunda fri från fickor, in- eller utbuktningar eller andra defekter, som skulle påverka dess effektivitet oförmånligt vid isbildning.

Tätningsskiktet stödes i sammanhängande linjer och icke vid punkter, vilket sålunda gör det möjligt att förena ett meka- niskt skydd med den tätande barriären, åstadkommet med hjälp av styva element, som även kan ha avsevärd tjocklek och som möjliggör att effekterna av slumpvis mekanisk skada genom flytande föremål eller avsiktlig skada minskas till ett minimum.

Slutligen tillåter dessa metallsektioner för fastsättning av den vattentätande förhydringen i nya strukturer, vilka exem- pelvis utnyttjar valsad (rullad) och kompakterad betongtekno- logi, formsättning av den gjutna betongen med användning av de vertikala sektionerna såsom förankringselement eller såsom integrerad del av formen, liksom installering under vattnet av hela systemet som beskrivits ovan, utan att man behöver tömma den bassäng som avgränsas av dammen, varvid endast en serie mekaniska operationer erfordras för installeringen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är även att möjliggöra att den tätande förhydringen mycket snabbt ersättes, om den icke längre skulle vara i stånd att utöva dess funktion och måste ersättas med en ny förhydring. Det mekaniska förank- ringssystemet möjliggör därför att detta ersättande genom- föres mycket snabbt och till en förhållandevis reducerad 506 274 kostnad och även 1 atmosfärsbetingelser som är ogynnsamma för andra system.

Dessa och andra ändamål med förfarandet och sammansättningen för skydd av hydrauliska konstruktioner i enlighet med före- liggande uppfinning kan åstadkommas med hjälp av de karakte- riserande särdragen enligt huvudkravet; ytterligare karakte- riserande särdrag beskrives i de följande underordnade patentkraven.

De allmänna särdragen hos och uppfinningsmässiga principerna för uppfinningen beskrives utförligare i det följande med hänvisning, såsom exempel, till de bifogade ritningarna, på vilka: ' Fig. 1 visar en frontvy av en allmän typ av damm från den vattenuppsamlande bassängsidan; fig. 2 visar, i schematisk form, en sektion längs linjen 2-2 på fig. 1; fig. 3 är en förstorad detalj längs linjen 3-3 på fig. 1; fig. 4 visar en ytterligare möjlig utföringsform av uppfin- ningen; fig. 5 visar en förstorad sektion längs linjen 5-5 på fig. 2; fig. 6 visar en ytterligare utföringsform.

Figur 1 visar en allmän typ av damm 10, vars uppströmsyta ll, som är avsedd att komma i kontakt med vattnet 12 i bassängen, är försedd med ett lämpligt vattentätande skyddande organ 13, som också bildar en vattenångbarriär bestående exempelvis av en förhydring sammansatt av skikt eller skivor av syntetiskt material, som enkelt är mekaniskt fästa till ytan ll längs sammanhängande parallella linjer 14, såsom visas schematiskt på figurerna l och 2.

Den tätande förhydringen 13 måste vara fastsatt vid murverks- konstruktionen 10 för att möjliggöra trycklös dränering av vattnet som närvarar i själva murverket, varvid vattnet kan 506 274 6 vara redan närvarande i det sistnämnda eller kan sippra genom tillfälliga sprickor i den skyddande beläggningen, från sidorna och från basen av dammen på grund av kraften av det hydrostatiska trycket av vattnet som närvarar i bassängen; varvid denna fastsättningsoperation måste genomföras före- trädesvis med hjälp av ett mekaniskt fastsättningssystem, som även möjliggör förspänning (dragbelastning) av täckskiktet.

För att möjliggöra dränering och dehydratisering av murverket är ett icke tryckbelastat luftrum 15 för uppsamling av vatt- net utformat mellan ytan 11, som skall skyddas, och det vattentätande täckskiktet 13; detta luftrum 15 kan erhållas exempelvis genom anordning av täckskiktet 13 på visst avstånd från ytan 11, exempelvis till följd av svällning av täckskik- tet 13 mellan sammanhängande linjer 14 av det mekaniska förankringssystemet eller genom anbringande mellan täckskik- tet eller den vattentätande förhydringen 13 samt ytan 11 hos murverkskonstruktionen, av ett nätverk 16 eller något annat skikt av vattenpermeabelt material som är lämpet för att ge och upprätthålla ett icke tryckbelastat luftrum för dränering av vattnet; detta luftrum möjliggör även dehydratisering av murverkskonstruktionen 10.

Det icke trycksatta vatten som ansamlas i luftrummet 15 ledes nedåt genom åstadkommande av exempelvis lämpliga kanaler längs förankringslinjerna 14 för förhydringen, varigenom dräneringskapaciteten hos luftrummet 15 kompletteras, var- efter vattnet bortskaffas externt, såsom schematiskt åskåd- liggöres med 17 på figur 2.

Såsom nämnts i det föregående kan luftrummet 15 för dränering och bortskaffning av vatten, som har sipprat igenom eller som har kondenserat mellan murverkskonstruktionen 10 och täck- skiktet 13, åstadkommas på olika sätt genom anordnande av ett eller fler skikt av dräneringsmaterial eller vattenpermeabelt material mellan ytan 11 och det vattentätande skyddsorganet 130 506 274 7 En möjlig utföringsform visas schematiskt på figur 4, där det dränerande luftrummet 15 erhålles genom anbringande, mellan det vattentätande täckskiktet 13 och ytan 11, som skall skyddas, av en nätverkskonstruktion 16, såsom nämnts tidi- gare, och ett skikt 18 av textilmaterial, exempelvis i form av filt, ovävt tyg eller liknande, kombinerat i förväg med det vattentätande täckskiktet 13. Andra variationer eller kombinerade lösningar är möjliga förutom de som visas, varvid den allmänna principen för föreliggande uppfinning förblir densamma, nämligen att åstadkomma en sammansättning och en uppsättning organ, som tillsammans säkerställer vattentätning av ytan av den hydrauliska konstruktionen, exempelvis upp- strömsytan av en damma, liksom ett lämpligt vattenbortskaff- ningssystem, som åstadkommer bildning av ett luftrum mellan täckskiktet 13 och den ovannämnda ytan 11 för trycklös dräne- ring av vattnet som närvarar i murverkskroppen på grund av både förluster genom det vattentätande täckskiktet och kon- densationsvatten; varvid dräneringskapaciteten hos det på detta sätt bildade luftrummet kan förbättras eller komplette- ras med hjälp av lämpliga kanaler åstadkomna via det meka- niska systemet för förankring av täckskiktet 13 eller på något annat lämpligt sätt.

Figur 5 på bifogade ritningar visar såsom exempel en använd- bar utföringsform av det mekaniska systemet för förankring av det vattentätande täckskiktet 13, som är utformat för att tillåta ytterligare skydd av den del av täckskiktet 13 som är avsedd att vara nedsänkt; detta säkerställer skydd av täck- skiktet 13 mot yttre slag eller belastningar härrörande exempelvis från föremål som flyter på vattnet eller från vandalism.

Såsom visas på figur 5 kan man för mekanisk förankring och förspänning av skikten eller skivorna av tätningsmaterial 13 använda en första metallsektion 19 avsedd att vila mot ytan 11 av murverkskonstruktionen och fastsatt med hjälp av skru- var, gängade bultar 21 eller liknande, samt en andra metall- 506 274 8 sektion 20, som är placerad över den förstnämnda, under det att det vattentätande täckskiktet 13 är anbringat mellan en sektion och den andra och är fastsatt och förspänt genom att sektionen 20 förflyttas mot sektionen 19, exempelvis med hjälp av en uppsättning av hylsor, skruvar och gängade bultar 21', som sticker ut från betongen. Tätningar 22 och 23 kan vara anordnade mellan täckskiktet 13 och metallsektionerna 19, 20 för att säkerställa en tätningseffekt i området för de hål genom vilka skruvarna eller de gängade förankringsbultar- na 21 passerar.

I kombination med yttersektionen 20 kan det vara lämpligt att använda en tredje kanalbildande sektion 24 med ett par sido- vingar 24', som definierar eller bildar sätena för anslutande skivor 25, vilka bildar en ytterligare skyddsvägg anordnad på visst avstånd från täckskiktet 13.

Uppenbarligen är andra lösningar möjliga: Såsom exempel skulle den yttre sektionen 20 och den ytterligare sektionen 24 kunna kombineras till en enda H-formad sektion med benen på lämpligt sätt formade för att tillåta både förankring och förspänning av täckskiktet eller den skyddande förhydringen 13 och stöd av den ytterligare skyddsväggen 23. Den tredje sektionen 24 eller en del som är ekvivalent med denna skulle man även kunna avstå från; i detta fall skulle för den erfor- derliga vattentätande effekten tätningarna 22 och 23 kunna utelämnas och i stället för dessa skulle man kunna använda en vattentätande remsa, icke visad, tillverkad av samma material eller ett material likartat med täckskiktet 13, som täcker och sträcker sig längs hela sektionerna och är fäst med hjälp av ett lämpligt lim till täck- eller skyddsskiktet 13 självt.

Figur 6 visar en variation av sektionen 19 för åstadkommande av förankring till dammen, som är särskilt lämplig för att bilda en stöddel eller en integrerad del av gjutformen.

Sålunda har ifråga om nya konstruktioner sektionen 19 en utformning av kanaltyp eller omega-formad tvärsektion med 506 274 9 sidovingar 19' för att stöda och förankra skivorna 19" i en gjutform, innan betongen gjutes; i detta fall skulle de gängade bultarna 21" för fastsättning av sektionen 19 kunna vara direkt inbäddade i betongen och skulle även kunna användas för fastsättning pà ett justerbart sätt av den andra, lämpligt formade sektionen 20. Lämpligen kan sektio- nerna 19 och 20 bilda del av det trycklösa kanalsystemet för bortledning av kondensationsvattnet.

I samtliga fall àstadkommes ett skyddssystem för dammar, vilket, beroende pà närvaron av en vattenàngbarriär som bildas eller definieras av den yttre skyddande förhydringen tillåter effektiv och hastig dehydratisering, genom kondensa- tion, av fukt och vattenånga som närvarar i hálrummen i betongen, liksom dränering, utan tryck, av det vatten som ansamlas i luftrummet som bildas mellan de motstáende ytorna hos dammen och dess skyddande förhydring.

Andra variationer av systemet är möjliga; såsom exempel skulle den skyddande förhydringen, som bildar vattenàngbar- riären, övervakas med hjälp av ett nätverk av elektriska ledare anordnade bakom själva förhydringen, för fastställande att den sistnämnda är intakt med hjälp av en lämplig överfö- ringslänk (transducer), som, med utnyttjande av geofysiska och geoelektriska mätningar, kan detektera förändringen av ledningsförmágan hos materialen, när en elektrisk ström pàlägges pá de poler som bildas av överföringslänken och nätverket av elektriska ledare, som nämnts ovan.

Claims (17)

596 274 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för kondensering och trycklös dränering av vatten, som närvarar i betongkonstruktionen (10) i dammar och liknande hydrauliska byggnadsverk, varvid en skyddande för- hydring (13) anordnas på den yta (11) hos den hydrauliska konstruktionen (10), som skall skyddas, k ä n n e t e c k - n a t av att man avlägsnar vatten från dammkroppen (10) genom att anordna en ángbarriär (13, 16) längs denna yta (ll) för àstadkommande av vandring av vatten i vattenàngform, kondenserar vattenàngan genom att den bringas i kontakt med den ovannämnda vattenångbarriären (13), uppsamlar det konden- serade vattnet i ett luftrum (15) utformat mellan ytan (ll) hos konstruktionen (10), som skall skyddas, och den skyddande förhydringen (13) och àstadkommer trycklösa kanaler (14, 17) anslutna till luftrummet (15) för bortledning av det konden- serade vattnet.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vattenángbarriären (13) utgöres av vattentätande skikt- eller skivmaterial, som är mekaniskt fäst längs konti- nuerliga eller sammanhängande linjer, som är anordnade paral- lellt med ytan (ll) hos den hydrauliska konstruktion (10), som skall skyddas.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det vattenuppsamlande luftrummet (15) innefattar minst ett skikt (16, 18) av permeabelt mate- rial anordnat mellan ytan (11) hos dammen (10) och den skyd- dande förhydringen (13).

4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att skiktet av permeabelt material utgöres av material i nätform (16), textilmaterial (18) och en kombination därav.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e - 506 274 11 t e c k n a t därav, att kanalerna (14) för avlägsnande av vattnet är anordnade längs de parallella linjerna för meka- nisk förankring av den skyddande förhydringen (13).

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att en ytterligare skyddande vägg (25) är anordnad parallellt med och med mellanrum till vattenång- barriären (13).

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att den ytterligare skyddande väggen (25) utgöres av paneler eller skivor, som är fästa vid profilerade element (24) för förankring av förhydringen (13), som bildar vatten- àngbarriären.

8. Anordning för kondensering och trycklös dränering av vatten i betongkonstruktionen hos dammar (10) och liknande, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett hölje (13) tillverkat av vattentätande material och en vattenángbarriär, organ (19, 20) för mekanisk fastsättning av höljet (13) längs linjer (14) anordnade parallellt med ytan (11) hos den damm (10), som skall skyddas, samt medel för ástadkommande av ett luftrum (15) för uppsamling och bortföring av vattnet mellan höljet (13) och ytan (11) hos den ovannämnda dammen (10).

9. Anordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att de medel (organ), som bildar luftrummet (15), innefattar minst ett skikt (16) av vattenpermeabelt material, som bildar en luftkammare (15), ett nätverk (16), textilmate- rial (18) eller en kombination därav.

10. Anordning enligt patentkrav 8 eller 9, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den vidare innefattar ett trycklöst kanalsystem (14, 17) för bortskaffande av vattnet frán luft- rummet (15).

11. ll. Anordning enligt något av patentkraven 8-10, k ä n n e - 506 274 12 t e c k n a d därav, att de mekaniska fastsättningsorganen för det vattentätande höljet (13) innefattar profilerade metallsektioner (19, 20), som bildar eller avgränsar det ovannämnda trycklösa kanalsystemet (14).

12. Anordning enligt något av patentkraven 8-11, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innefattar en inre sektion (19), en yttre sektion (20), som passar över den förstnämnda, samt organ (21') för att bringa eller täta en sektion (19) mot den andra (20) och för att utöva spänning på eller för- spänna höljet (13), liksom tätningsorgan (22, 23) för bild- ning av en tätning längs de ovannämnda sektionerna (19, 20).

13. Anordning enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att tätningsorganen innefattar tätningar (23) anord- nade mellan varje sektion (19) och den skyddande förhydringen (13).

14. Anordning enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att tätningsorganen innefattar en remsa av impermea- belt material, som är fäst vid den skyddande förhydringen (13) längs de ovannämnda sektionerna (19, 20).

15. Anordning enligt något av patentkraven 8-14, k ä n n e - t e c k n a d därav, att yttersektionen (20) eller en tredje ytterligare sektion (24), som är kombinerad med den först- nämnda (20), innefattar laterala stödande vingar (24') för en skyddsvägg (25), som är anordnad med mellanrum på visst avstånd från förhydringen (13).

16. Anordning enligt något av patentkraven 8-15, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den inre sektionen (19) utgör en del av ett gjutformsystem.

17. Anordning enligt något av patentkraven 8-16, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innefattar ett nätverk av elektriska ledare bakom den skyddande förhydringen (13) för 506 274 13 kontroll av att förhydringen (13) uppvisar oskadade betingel- Ser .