Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


НАСЫПНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ ПЛОТИНЫ

Особенности возведения насыпных плотин. Долговечность работы земляных плотин во многом зависит от правильного распределения в теле плотины грунта и его уплотнения. При возведении земляной плотины необходимо так распределять грунты по их физико-механическому составу и укладывать по профилю плотины, чтобы препятствовать проникновению фильтрационной воды в тело плотины до ее середины и всемерно способствовать выходу фильтрационной воды из пределов низовой ее части. Из этого правила следует, что в верховую часть плотины, то есть от ее оси в сторону водохранилища, нужно укладывать менее водопроницаемые грунты (суглинки) с тщательным уплотнением. Низовую же часть плотины, то есть от оси в сторону нижнего бьефа, возводят из более проницаемых грунтов. Доставленный из карьера грунт разравнивают слоем толщиной 20—25 см в рыхлом состоянии. Грунт уплотняют самоходными или прицепными катками — гладкими или шиповыми, иногда гусеничными тракторами или самоходными скреперами.

В последнее время стали применять большегрузы на пневмоходу, уплотняющие слой грунта толщиной до 60 см, и виброкатки, уплотняющие слои грунта до 0,8—1,0 м.

При уплотнении грунта большое значение имеет его влажность, так как сближению частиц грунта препятствует трение между ними. Наилучшее уплотнение грунта происходит при оптимальной влажности, когда заданное уплотнение грунта достигается при минимальной работе уплотняющих снарядов. Эта влажность, в свою очередь, зависит от характера грунта, веса катка. Ее определяют опытным путем в лабораторных и натурных условиях. Например, для суглинков при уплотнении 6-тонным катком она составляет 12—16%. Для более тяжелых катков оптимальная влажность уменьшается, для более легких — повышается.

Степень уплотнения грунта в плотине характеризуется пористостью или объемным весом грунта, причем величину ее задают, исходя из компрессионных свойств грунта и высоты насыпи. Так как нагрузка на грунт в разных частях по высоте плотины различная, то и степень уплотнения грунта следует задавать различную, в зависимости от ожидаемой нагрузки (вес вышележащего грунта).

Степень уплотнения грунта в теле плотины контролируют, определяя лабораторным путем объемный вес проб грунта, взятых из каждого укатываемого слоя в вершинах квадратов со стороной 20—40 м. При высоких темпах возведения насыпи для ускорения контроля, кроме лабораторных исследований, применяют плотномеры.

Возведение земляных плотин зимой. Необходимость возведения земляных сооружений в короткие сроки заставила строителей в некоторых случаях возводить земляные плотины, дамбы и перемычки в зимний период. В условиях сурового климата строительство ведется путем отсыпки мерзлых комьев из песчано-гравелистых грунтов (например, плотина Иркутской ГЭС на р. Ангаре, верховая перемычка плотины Волжского узла высотой 10 м, перемычка Угличского узла высотой 17 м и напором 11,5 л и др.).

В условиях неустойчивых и мягких зим для строительства плотин, .кроме песчано-гравелистых грунтов, можно применять и связные грунты,, суглинки, супеси. При этом необходимо соблюдать следующие дополнительные (кроме общих ТУ и Н) требования:

1. Подготовку основания плотины, включая снятие растительного слоя, устройство зубьев, забивку шпунтов и другие работы выполнять осенью, до морозов.

2. Карьеры для разработки, грунта выбирать вблизи от места укладки, на склонах, обогреваемых солнцем и защищенных от господствующих зимой ветров.

3. Во избежание промерзания грунта разрыхлять его до наступления морозов, для чего грунт вспахивают тракторными плугами или специальными рыхлителями на глубину 25—35 см с последующим боронованием. Кроме того, поверхность грунта покрыть слоем теплоизолирующего материала. Утеплитель снимать непосредственно перед разработкой на ограниченном участке.

В снежных районах для утепления грунта проводят снегозадержание путем постановки щитов, плетней, снежных валов и т.д.

Чтобы предохранить связные грунты от промерзания, можно проводить засоление грунта в полезных выемках или в карьерах, для чего по поверхности грунта равномерно рассыпают техническую поваренную соль (NaCl) или хлористый кальций (СаСb) и запахивают на глубину 10—20 см (за 2—4 недели до заморозков).

4. Разработку, перевозку и укладку талых грунтов вести ускоренным темпом на суженном фронте, непрерывно — круглосуточно, с максимальной механизацией всех работ, чтобы предупредить возможное замерзаний до получения необходимого уплотнения грунта.

5. При температуре воздуха ниже —12—15С и продолжительности цикла от погрузки до выгрузки грунта более 20—30 мин перевозимый в автомашинах грунт укрывать сверху соломенными матами или другими утеплителями.

Для предупреждения примерзания грунта к поверхности кузова автосамосвалов периодически покрывать внутреннюю поверхность кузова раствором хлористого кальция в воде (1 : 10 по весу).

6. Грунты насыпать слоями толщиной 20—30 см и более.

7. Для уплотнения грунта отдавать предпочтение каткам более тяжелого типа, в том числе снарядам ударного действия и виброкаткам, так как они позволяют отсыпать и уплотнять грунт более мощными слоями.

8. Мерзлые комья диаметром до 15 см можно допускать в тело плотины в количестве, на превышающем 10—15% общего объема грунта, при условии их разрозненного расположения.

9. Во время снегопада работы по укладке грунта прекращаются. После прекращения снегопада снег к наледи перед укладкой следующего слоя удаляют.

Возведение земляных плотин отсыпкой грунта в воду. Такой метод постройки плотин впервые применен и получил развитие в СССР. Например, Пало-Коргская плотина смешанной конструкции построена этим способом. Грунт, отсыпаемый в воду, получает хорошее уплотнение под действием собственного веса.

В Средней Азии получил широкое распространение так называемый мокрый способ, который позволяет использовать для возведения плотин лессовые и моренные грунты. При этом способе участки (карты) плотины площадью от 100 до 400 м2 и более обваловывают валиками из сухого грунта высотой 0,4—0,6 м и наполняют водой до половины высоты, затем засыпают лессовым грунтом. Плотность грунта при этом достигает 1,55—1,60 г/л3. «Мокрый» способ был применен на строительстве Иркутской ГЭС, где карты ограждались валами высотой до 2 м при глубине воды в пруду более 1 м. Этим способом в 1965 построена насыпь объемом 240 тыс. м3 на Верхне-Алазанской оросительной системе в Грузинской ССР.

Основное преимущество этого способа состоит в том, что он дает возможность использовать самые разнообразные по составу и разной влажности грунты, исключает работу уплотняющих механизмов, дает экономию средств и сокращает сроки строительства.

Возведение насыпных плотин взрывом на выброс. В последние годы в Советском Союзе стали возводить насыпи путем направленного взрыва на выброс. Так, на строительстве Нижне-Бозсуйской ГЭС № 3 взрывом с применением заряда в 38 г образована перемычка объемом 17 400 м3 и высотой 9,6 м; в 1959 г. направленным взрывом лессовидного суглинка было перекрыто русло р. Терека у станицы Павлодольской. Объем уложенной массы грунта составил более 70 тыс. м3. В результате первого взрыва (октябрь 1966 г.) образовалась плотина высотой в самой низкой части 61 м, шириной в основании 500 м. После второго взрыва (14/IV 1967) высота плотины достигла 90 м.

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

Экспертиза

на главную