Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


НАМЫВНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ ПЛОТИНЫ

Общие положения. В связи с широким развитием и высокими темпами гидротехнического строительства в СССР получили широкое распространение намывные плотины. Этот способ возведения плотин позволяет в кратчайшие сроки при минимальном количестве рабочих и механизмов выполнять земляные работы в огромных масштабах. При этом стоимость работ обычно бывает значительно ниже, чем при сухом способе возведения плотин. Земляные плотины, составляющие основную часть наших крупных гидроузлов (Мингечаурский, Цимлянский, Куйбышевский, Волгоградский и др.), выполнены намывным способом.

При строительстве Цимлянской намывной плотины максимальная суточная укладка грунта достигла 218 тыс. м3, среднесуточное наращивание по высоте составляло 70 см.

При намыве русловой части Куйбышевской земляной плотины достигнута суточная производительность намыва 300 тыс. м2. Такой производительности не знает мировая практика гидростроительства. Основное условие применения гидромеханизации — наличие достаточного количества воды для разработки грунта в карьерах, транспортировки и укладки его, в тело плотины. .

Разработку грунта в сухих карьерах ведут гидромонитором, который выбрасывает струю воды под большим напором ее скоростью 60м/сек и более. Под водой грунт разрабатывается землесосом и подается на поверхность в виде разжиженной массы, так называемой пульпы. Пульпа в консистенции 5—10% по объему грунта к объему воды подается к месту укладки по безнапорным лоткам и канавам или по напорным пульповодам.

Для намыва земляных плотин лучше всего использовать песчаные грунты I и II групп. Супеси (III группа), суглинки (IV группа) допускаются для намыва плотин при соответствующем технико-экономическом обосновании. При этом гравийные грунты используют для упорных призм, а суглинки — для ядра плотины.

Типы намывных земляных плотин. По конструкции поперечного профиля земляные намывные плотины делятся на два основных типа: плотины с водоупорным ядром (располагаемым обычно в центральной части поперечного профиля плотины); однородные плотины без ядра.

В некоторых случаях устраивают плотины экранного типа.

Плотины из разнородного грунта. Когда для намыва плотины могут быть использованы разнородные грунты со степенью неоднородности или супеси с содержанием пылевато-глинистых частиц в пределах 12—20%, применяют двухсторонний намыв. В этом случае образуется плотина с центральным ядром. Намыв плотины ведут из двух пульповодов (лотков или трубопроводов), расположенных вдоль откосов на невысоких эстакадах или на дамбах обвалования. От лотков или пульповодов через 5—10 м по длине ответвляются особые выпуски — патрубки с затворами, через которые пульпа выливается вблизи откосов и течет к середине плотины, образуя там прудок-отстойник. Скорость движения пульпы наибольшая в месте выпуска у откоса плотины и уменьшается к середине. При этом происходит постепенно выпадение частиц грунта от наиболее крупных у откосов до более мелких к середине; самые же мелкие фракции осаждаются в прудке-отстойнике, образуя относительно водонепроницаемое ядро плотины. К ядру примыкают промежуточные призмы, которые, складываются из более проницаемых частиц грунта, а самые крупные фракции, выпадая у откосов, формируют наружные, или так называемые боковые, призмы.

Вода из прудка-отстойника удаляется частично путем фильтрации через промежуточные и боковые призмы, но главным образом через специальные вертикальные водосбросы в виде деревянных, постепенно наращиваемых колодцев — срубов с горизонтальными отводами-трубами в основании плотины. Вместе с осветленной водой из прудка-отстойника сбрасываются взвешенные глинистые частицы грунта, которые допускаются в ядро плотины в количестве не более 5%. Для получения ядра в центре поперечного профиля плотины необходимо с обоих откосов одновременно выпускать равное количество пульпы одинакового качества, иначе ядро получается неправильной формы, с так называемыми языками и карманами.

Плотины намывают по отдельным участкам или картам длиной 200—400 м и шириной 100—200 м (в зависимости от высоты плотины).

При двустороннем или одностороннем намыве и расположении пульповодов на дамбах обвалования, постепенно наращивая выпускные патрубки, можно намыть ярус плотины высотой до 3—6 м, после чего пульповоды перемещают на дамбы обвалования следующего яруса.

За последние 10 лет широкое распространение получил безэстакадный намыв. Он экономичнее эстакадного (исключается расход леса на эстакады, резко уменьшается потребность в рабочей силе); намыв идет непрерывно скоростными методами с полной механизацией всех производственных процессов. Пульповоды укладывают гусеничным краном грузоподъемностью 3—5 т. Из труб, снабженных быстроразъемными соединениями и укладываемых прямо по намытому грунту, пульпа выпускается из торца пульповода. Последний наращивают и разбирают без прекращения движения пульпы. После намыва слоя высотой 20—30 см и длиной 7—8 м наращивают следующее звено трубопровода, и так до конца карты. После этого намывают новый слой в обратном направлении путем постепенного отсоединения труб.

Одной из крупных в СССР намывных плотин с ядром является Мингечаурская плотина на р. Куре, возведенная безэстакадным способом из песчано-гравелистых грунтов.

При одностороннем намыве разнородных грунтов образуется плотина экранного типа. Такой способ намыва чаще применяют при возведении русловых плотин без перемычек. Предварительно у низовой бровки поперек русла отсыпают каменную призму до отметки выхода ее верха из воды. По внутреннему откосу призмы отсыпают обратный фильтр. Намыв ведут из пульповодов, располагаемых вначале на гребне призмы, а затем, по мере роста плотины, на дамбах обвалования, на низовом откосе. При выходе пульпы из патрубка пульповода наиболее крупные фракции выпадают у низового откоса, затем выпадают более мелкие наносы, и самые мельчайшие частицы отлагаются у верхнего откоса, образуя как бы экран. Намываемые слои имеют очень пологий надводный откос, поэтому односторонний намыв целесообразен при возведении нерусловых плотин с уположенными волногасящими откосами.

Однородные (безъядерные) намывные плотины. При использовании для намыва однородных песчаных грунтов со степенью неоднородности, содержащих мелких фракций d<0,05 мм не более 10%, образуется однородная земляная плотина (без ядра).

При намыве таких плотин раскладка фракций по их крупности практически не получается, поэтому однородные плотины намывают преимущественно так называемым мозаичным способом, без образования прудка-отстойника, или торцовым намывом. При мозаичном намыве пульпа выпускается из ряда отверстий- пульповодов, распределенных более или менее равномерно на карте намыва. Мелкие частицы грунта уносятея с водой, стекающей между конусами намыва к отводящим колодцам.

Однородные намывные плотины получили свое развитие впервые в СССР. К ним относится Куйбышевская плотина. Максимальная высота ее русловой части 45 м, общий объем 33,52 млн. м3. Плотина намыта из мелкозернистых песков (средний диаметр частиц d = 0,22 мм) с коэффициентом неоднородности равным 2.

Намыв вели торцовым способом без эстакад, по пульповодам, уложенным параллельно оси плотины. Следует отметить, что при намывке грунт с повышенной влажностью обладает большей подвижностью и лучшей способностью к уплотнению благодаря перемещению частиц грунта. Поэтому однородные намывные плотины, а также плотины с ядром после окончания его твердения и уплотнения обладают высокой степенью плотности намытого грунта (1,61—1,64 г/л3 и более).

Опыт возведения Цимлянской, Куйбышевской и других плотин показал, что намыв грунта можно вести и зимой, но для получения хорошего качества намыва при отрицательной температуре необходимо обеспечить высокую интенсивность и непрерывность в производстве работ.

Преимущества и недостатки намывных плотин. Преимущества намывных плотен по сравнению с насыпными заключаются в следующем:

1) большая устойчивость вследствие свойственного им размещения и уплотнения намываемого грунта;
2) меньшая потребность в рабочей силе;
3) высокие темпы укладки грунта (до 300 тыс. м3 в сутки);
4) возможность намыву грунта в дождливое время и в морозный период;
5) возможность возведения без откачки воды из котлована путем намыва в воду;
6) простота механизмов, нет потребности в тяжелых землеройных снарядах и транспорте дяя перевозки грунта;
7) меньшая стоимость, особенно при больших объёмах работ и самотечной подаче пульпы.

К недостаткам намывных плотин относятся:

1) большая потребность в энергии при подаче пульпы по напорным трубопроводам;
2) значительная потребность в металле (трубы, насосы и т. д.);
3) не всегда может оказаться на месте строительства достаточно благоприятный грунт и необходимое количество воды для применения гидромеханизации.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968

Экспертиза

на главную