ТИПЫ ПЛОТИН, МАТЕРИАЛЫ И ИХ УКЛАДКА

Классификация плотин по конструкции поперечного профиля. По конструкции поперечного профиля каменнонабросные плотины подразделяются на следующие типы:
1) набросные с экраном из негрунтовых материалов или с экраном из грунта;
2) набросные с ядром из грунта или с диафрагмой из негрунтовых материалов;
3) в которых верховая часть выполнена из сухой кладки, а низовая — из каменной наброски или с бетонной напорной стенкой (применяются редко);
4) каменно-земляные;
5) из сухой каменной кладки. Эти плотины как неиндустриальные в последнее время в СССР применяют редко.

Каменнонабросные и каменно-земляные плотины устраивают преимущественно не допускающими перелива воды через их гребень. В последнее время разработаны конструкции невысоких водосливных и фильтрующих каменнонабросные плотин.

Материалы для каменнонабросных и каменно-земляных плотин. Камень для наброски должен быть достаточно достаточно водостойким и морозостойким. Камень, применяемый для набросных плотин, должен удовлетворять требованиям СНиП П-И.6-62. Пригодность камня по его пределу прочности при сжатии и морозостойкости устанавливается в зависимости от высоты плотны, местоположения камня в профиле согласно указаниям СНиП I-B.8-62. Важное значение имеют размеры камня, получаемого в карьере или из полезных выемок. Они влияют на пористость наброски, величину осадки тела плотины и крутизну откосов. Чем крупнее камень, тем более крутой откос получается при наброске. Лучшим камнем для наброски считается рваный камень такой формы, когда отношение наибольшего его размера к наименьшему не превышает 3—4.

В каменнонабросных и каменно-земляных плотинах используют камень разных размеров, что способствует более плотной его укладке. Каменные материалы, получаемые от взрывания горных пород, можно применять без сортировки при наличии не менее 50% общего объема кусков камня размером от 200 мм и выше. Согласно СНиП II—Д.2—55, содержание мелких камней весом до 10 кг в плотине должно быть не более 5%, а весом 10—30 кг — не более 25%. В современные плотины укладываются камни весом 0,5—1 т и более. Для подэкрановой кладки и для плотин из сухой кладки камни должны быть постелистыми, по возможности правильной формы, с минимальной толщиной камня 20 см.

Способы укладки каменных материалов в плотины. Плотины из камня строят путем наброски камня, отсыпки камня слоями и укладки его (подэкрановая кладка, плотины из сухой кладки). Состав различных по крупности камней в наброске и кладке подбирают так, чтобы пористость в наброске и кладке была минимальной. Размеры камней в теле плотины должны возрастать от середины к откосам и основанию. Особенно крупные камни, иногда весом в несколько тонн, укладывают у основания низового откоса, где создают упорную призму, которая повышает устойчивость откоса. Наброску камня выполняют путем сбрасывания его с эстакад, которые наращивают по мере роста наброски, оставляя в теле плотины, ипод откос (пионерным способом).

Высота сбрасывания камня в современных набросных плотинах изменяется в широких пределах. Она ограничивается требованиями безопасности для работающих и сохранения камня от разрушения при сбрасывании с большой высоты. Многие строители набросных плотин считают, что при гидравлическом уплотнении наброски следует принимать высоту сбрасывания 20—25 м.

По данным С. Н. Моисеева, высота сбрасывания камня для плотины с экраном колеблется от 8—12 до 25—50 м и более, а в плотинах с ядром она более стабильна и близка к 10 м, что объясняется условиями отсыпки промежуточных зон и материала фильтра.

При возведении плотин из крупного камня уплотнение ведут гидромониторами с давлением у сопла от 3 до 10 ат, одновременно пустоты заполняют каменной мелочью. Расход воды при этом составляет от 1 до 3 мг на 1 мг наброски в теле плотины. Кроме того, в последние годы начали применять специальные тяжелые (до 20 т) вибраторы, которыми можно уплотнять каменную наброску с размером камней до 0,6 м.

Пористость в наброске для высоких плотин не должна превышать 30—35%, для невысоких плотин — 35—40%.

При возведении плотин из мелкого камня отсыпку его ведут с автосамосвалов, думпкаров и других транспортных средств небольшими слоями — до 2,5 м, с механическим уплотнением тяжелыми катками, виброкатками, вибраторами. Пористость в этом случае может быть снижена до 25%.

Рекомендуется замывать поры каменной наброски песком. Образующееся при этом каменно-песчаное тело плотины обладают в два раза меньшей водопроницаемой способностью. Таким способом впервые в мировой практике по проекту и при участии, в строительстве советских инженеров построена крупная Асуанская плотина в Египте. В середине профиля устроено ядро и понур из асуанских глин. Высота плотины 111 ж, высота ядра 82 м, под ядром создана противофильтрационная цементно-глинистая завеса на глубину 180 м, длина плотины по гребню 3,6 км. Объем тела плотины 40 млн. м³, в том числе каменная наброска составляет 21,7 млн м³, намыв песка — 15,2 млн. т и укладка глины — 3,0 млн. м³.

Сухую кладку выполняют тщательно из хорошо подобранных постелистых камней, укладываемых с перевязкой швов и с тщательной расщебенкой вертикальных швов. Пористость в такой кладке не должна превышать 20—25%.

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