 |
Бетонные и железобетонные плотины
|
|
|
|
Бетонные плотины делят на контрфорсные и арочные и гравитационные.
гравитационные в поперечном разрезе имеют форму треугольника или трапеции.
контрфорсные плотины представляют собой стены более тонкие, чем в гравитационных плотинах, но они усилены контрфорсами стенками, расположенными со стороны нижнего бьефа нормально к основной и подпирающими ее.
арочные плотины имеют в плане всегда криволинейное очертание.
Бетонные плотины бывают глухими, если они не пропускают воды в нижний бьеф, и водопропускными, водосбросными, если они имеют отверстия для сброса воды.
В первом случае вода верхнего бьефа, притекающая к плотине, удаляется через другие сооружения, возводимые рядом с глухой плотиной (например, через здание гидроэлектростанции, береговые водосбросы), или отводится из верхнего бьефа с помощью водопроводящих сооружений (каналов, трубопроводов, туннелей) к потребителям, а пример в системы водоснабжения или орошения,и др.
В водопропускных плотинах вода пропускается в нижний бьеф через отверстия, которые могут быть: поверхностные или водосливные или погруженные под уровень воды верхнего бьефа – глубинные в частности донные.
Контрфорсные плотины являются, пожалуй, самыми технически сложными их всех типов плотин.
Как и гравитационные, они передают нагрузку на основание, но делают они это с помощью специальных подпорных стенок – контрфорсов.
Такая конструкция позволяет существенно сократить
требуемое количество бетона (а соответственно и стоимость), по сравнению с обычной гравитационной плотиной (на 20–40%, а иногда и на 60%).
В то же время, контрфорсные плотины гораздо сложнее гравитационных в строительстве и более требовательны к качеству грунтов основания.
|
|
|
К настоящему времени, в мире построено более 500 контрфорсных плотин различных типов.
Контрфорсные плотины представляют собой перекрытия – массивные или тонкие плиты, своды воспринимающие напор воды верхнего бьефа и опирающиеся на вертикальные стенки – контрфорсы, которые передают нагрузку от перекрытий основанию.
Земляные плотины
Земляные плотины можно возводить почти при любых геологических условиях местности. Они просты по конструкции, устойчивы, долговечны, и стоимость возведения их небольшая.
Земляные плотины строятся из местного материала – грунта, который не требует предварительной обработки и разработка которого в карьерах не вызывает больших затруднений. При
строительстве земляных плотин можно применять различные землеройные машины и механизмы. Земляные плотины можно возводить большой высоты.
Для возведения земляных плотин можно применять все виды нескальных грунтов. Исключением являются грунты, содержащие примеси неразложившихся органических включений, использование которых допускается при надлежащем обосновании.
Применение в земляных плотинах илистых грунтов и плотных трудноразрабатываемых глин допускается при
наличии технико-экономического обоснования.
Для низовых частей профиля земляных плотин всех типов допускается применять песчаные, гравийные и галечниковые грунты.
При проектировании тип земляной плотины принимается в зависимости от наличия на месте строительства грунта для возведения плотины и рода грунта в ее основании. При наличии в основании иловатых и
переувлажненных глинистых грунтов предусматривается дренирование основания. Торф допускается оставлять в основании при степени его разложения не менее 50 %, давая надлежащее обоснование.
Грунты, содержащие неразложившиеся растения и корни, а также ходы землеройных животных, как правило, удаляются из основания или прорезаются зубом.
|
|
|
Грунты, содержащие водорастворимые соли (более 5% по массе), удаляются из основания или принимаются специальные меры для предотвращения их
выщелачивания или снижения их количества до практически безопасных пределов.
Наличие в основании галечниковых, гравелистых и крупнопесчаных грунтов требует устройства понура перед плотиной или пересечения этих грунтов зубом или инъекционной завесой.
По высоте различают земляные плотины:
высокие – с максимальным напором более 40 м; средние – с напором 10 – 40 м;
низкие – с напором 10 м.
Однородные земляные плотины строятся при наличии на месте строительства в достаточном объеме относительно водонепроницаемых грунтов: суглинков, лессов, а также тяжелых глин, насыщенных водой до нижнего предела пластичности, т. е. из всех относительно водонепроницаемых
грунтов.
Земляные плотины из легких и средних суглинков возводятся без защитного слоя.
При возведении плотин из тяжелых суглинков и глин с содержанием глинистых частиц 20 % и более в районах с суровыми зимами целесообразно устраивать защитный слой из гравийно-песчаного или песчаного грунта по откосам и гребню плотины.
Толщина защитного слоя должна быть не меньше глубины промерзания грунта. Для однородных земляных плотин допускается использовать песчаные грунты при значении
фильтрационного расхода воды, допустимом по водохозяйственным расчетам.
Можно также использовать суглинистые и супесчаные грунты с содержанием водорастворимых солей до 5 % включительно по массе.
При надлежащем обосновании допускается использовать грунты с содержанием водорастворимых солей более 5 % по массе.
В однородных земляных плотинах рекомендуется устраивать дренажи со стороны низового откоса.
Земляные плотины с пластичным экраном устраиваются в том случае, если тело плотины возводится из водопроницаемых грунтов (песков,
супесей). Экран уменьшает фильтрацию воды через тело плотины.
Его можно устраивать из суглинка, смеси глины (не больше 40 %) и песка, глинобетона (смесь: глины – 24, песка – 36, гравия – 40 % по объему) и торфа.
Торфяные экраны бывают сплошные и слоистые. Слоистые торфяные экраны состоят из 2 – 3 слоев торфа, между которыми укладывается слой песка.
|
|
|
Толщина каждого отдельного слоя должна быть не менее 0,5 м. Для экранов нужно брать хорошо разложившийся торф, не промороженный и не высохший до воздушно-сухого состояния, со степенью разложения не менее 50 %.
Торфяные экраны допускается применять только для низких и средних по высоте плотин.
Для защиты от промерзания с верховой стороны экран покрывается защитным слоем из гравийно-песчаного грунта, песка, супеси, гравия или
щебня.
Толщина защитного слоя не менее 1-1,5 м у основания плотины и не менее глубины промерзания выше максимального уровня воды в водохранилище.
Толщина пластичного экрана не менее 0,8 м вверху и не
менее 0,1>Z (напора) внизу.
Земляные плотины с жестким экраном возводят при отсутствии соответствующих грунтов для пластичного экрана. Жесткие экраны бывают бетонные или железобетонные. Такие экраны имеют сложную конструкцию и стоимость их по сравнению с пластичными большая. Кроме того, при осадке тела плотины в жестких экранах могут появляться трещины. Поэтому они применяются редко.
Земляные плотины с ядром как и плотины с экраном, возводятся из водопроницаемых грунтов. Ядро уменьшает фильтрацию воды через тело плотины и устраивается из таких же материалов, как и пластичный экран.
Земляные плотины с диафрагмой как и плотины с жестким экраном, возводятся при отсутствии соответствующих грунтов для ядра. Диафрагмы выполняются из бетона, железобетона, металла и битумных материалов.
Толщина диафрагмы из бетона и железобетона должна быть не менее 0,3 м вверху. Диафрагмы плотин недоступны для осмотра.
В них, как и в жестких экранах, из-за разности гидростатического давления на гранях могут появляться трещины, поэтому их устраивают редко.
Для обеспечения местной прочности грунта на откосе устраивают крепление. На верховом откосе крепление выполняется для защиты грунта от воздействия волн и льда со стороны водохранилища. На низовом откосе – для защиты грунта от воздействия атмосферных осадков и воды в нижнем бьефе.
|
|
|
Конструкция гребня плотины осуществляется из его назначения, чаще всего определяется транспортными требованиями (автодорожного или железнодорожного).
Крепление откосов. Верховые (напорные) откосы. Для защиты откосов от волнового воздействия применяют защитные покрытия или же уполаживают его.
В качестве временной меры для гашения волн в низконапорных плотинах при малой волне иногда используют плавучие плотики перед откосом.
Обычно верхней границей крепления откоса является гребень, но в случае, когда превышение гребня значительно выше высоты наката волны, то верхней границей основного крепления является граница наката волны hn, а выше до гребня располагают облегченное крепление.
Каменное крепление в виде наброски или мощения устраивается обязательно по слою подготовки в виде обратного фильтра. Толщина обратного фильтра требуется не менее 15 см (каждого слоя) и иногда достигает общей толщины 60 см, как это устроено, например, на Каховском
водохранилище.
В наброске рекомендуется применять несортированный камень, при этом максимальный размер камня в наброске не ограничивается, но количество камней расчетного и большого размеров не должно быть менее 50 % от общего
количества камней. Получающаяся в результате учета волнового воздействия толщина наброски камня должна быть достаточной и для защиты от размыва
фильтра и тела плотины
|
|
|
