МАССИВНО-КОНТРФОРСНЫЕ ПЛОТИНЫ
Первая массивноконтрфорсная плотина с одиночными контрфорсами Дон Мартин высотой 39 м (рис. 9.4) была построена в 1929 г. в США по проекту инж. Ф. Нбтцли. В настоящее время эти плотины получили широкое распространение по сравнению с другими контрфорсными плотинами, что объясняется относительной простотой их возведения, малым расходом арматуры, достаточной надежностью, возможностью сооружения в суровых климатических условиях и на относительно слабых скальных основаниях.
Кроме плотины, предложенной Ф. Нётцли, строили массивно контрфорсные плотины других типов: со сдвоенными контрфорсами рис. 9.8 (такие плотины, начиная с 40х годов, получили, по предложению инж. К. Марчелло, широкое применение в Италии, в связи, с чем их часто называют плотинами типа Марчелло); шотландского типа (см. рис. 9.7) и др.
Профили массивноконтрфорсных плотин обычно назначают с заложением верховой грани в пределах; заложение низовой грани rnj определяют из условия т\+тг=0,85+1,0.
Шаг контрфорсов (или ширина секции плотины) при одиночных контрфорсах обычно не более 16 м, при сдвоенных не более 24126 м. Толщина контрфорсов зависит от напора Н и может быть как переменной, так и постоянной по высоте. Размеры верхового оголовка назначают с учетом их прочности в зависимости от допустимого градиента фильтрации в бетоне и расположения противо филырационных устройств в шве.
Примеры плотин. Кировская плотина на р. Талас высотой 83.0 м (рис. 9.5) запроектирована с одиночными контрфорсами толщиной 12 м при шаге их 22 м. Большая толщина контрфорсов принята для облегчения производства бетонных работ (применения «токтогульского» метода бетонирования плотины тонкими слоями). Плотина имеет поверхностные и глубинные водосбросы.
Плотина на р. Зея (рис. 9.6) высотой 111м построена на основании, сложенном диоритами, в суровых климатических условиях с амплитудой колебания температуры до 83° С и с зимними температурами, достигающими 52° С. Заложение напорной грани плотины принято mt=0,15, низовой ш2=0,8. Толщина контрфорсов 7 м при шаге между осями контрфорсов 15 м.
Плотина Джнорра (рис. 9.7) характеризуется наличием широких швов (5=1,5 м) между оголовками контрфорсов, которые заполняют бетоном через несколько месяцев после окончания бетонирования контрфорсов, когда заканчиваются их деформации и усадка бетона; после принятия сооружением напора бетон набухает, появляется обжатие оголовков (до 1,6 МПа), повышающее водонепроницаемость швов.
Плотины со сдвоенными (парными) контрфорсами применяют с целью уменьшения числа швов и придания контрфорсам большей боковой устойчивости, что важно для сооружений в сейсмических районах. Наиболее экономичные решения этих плотин были предложены и осуществлены в Италии ннж. К. Марчелло. Грани плотин этого типа (рис. 9.8) обычно имеют одинаковый наклон (1:0,421:0,45), ширина секции 22 м. Плотины с парными контрфорсами более приспособлены для устройства в них отверстий для пропуска строительных расходов, глубинных водосбросов и водоспусков (или турбинных водоводов), которые располагаются в полости между парными контрфорсами (см. рис.
К указанному типу плотин относится Андижанская плотина на р. Карадарья (рис. 9.9) высотой 115 м, длиной по гребню 1180м и с шагом контрфорсов 2Ф26 м. Основание плотины хлоритовые сланцы, трещиноватые, имеются тектонические нарушения, сейсмичность 9 баллов. Учитывая это, контрфорсы в низовой зоне расположены на фундаментной плите (см. рис. 9.9, б), внутри полости устроены диафрагмы, улучшающие работу стенок контрфорса при боковом сейсмическом воздействии (поперек потока). Контрфорсы попарно соединены зубчатым швом и омоноличены для обеспечения совместной их работы при боковых сейсмических воздействиях.
Конструкция плотин. Очертания напорной грани верхового оголовка принимают криволинейные круговые (рис. 9.10, а, д), полигональные (рис. 9.10, б) и плоские (рис. 9.10, в, г).
Криволинейная форма верхового оголовка обеспечивает благоприятное распределение напряжений в горизонтальных сечениях от давления воды в основном это сжимающие напряжения.
Для упрощения производства работ напорной грани оголовка часто придают полигональную форму, а иногда плоскую. В последнем случае на напорной грани оголовка могут возникнуть растягивающие напряжения, что потребует армирования оголовка. Для улучшения напряженного состояния оголовка с плоской напорной гранью можно осуществить его обжатие гидростатическим давлением путем устройства вырезов в шве (рис. 9.10, ё) или заделкой швов бетоном после окончания бетонирования контрфорсов, что осуществлено в шотландских плотинах JIoxСлой, Джиорра и др. (см. рис. 9.7).
Низовые оголовки (рис. 9.10, б, д) устраивают для образования водосливной грани плотины, создания благоприятного теплового режима в полости (в суровых климатических условиях), повышения жесткости контрфорса.
Контрфорсы представляют собой массивные стенки обычно переменной толщины, увеличивающейся книзу; для плотин относительно небольшой высоты с целью упрощения производства работ может оказаться целесообразным применение контрфорсов постоянной толщины.
При прочных скальных основаниях контрфорсы непосредственно опираются на скалу. В сопряжении контрфорса с основанием обычно устраивают зуб, в котором располагают цементационную галерею (см. рис. 9.6); для невысоких плотин цементация основания может выполняться из полости между контрфорсами. Благодаря наличию широких полостей между контрфорсами с открытой поверхностью основания обычно не требуется специального дренажа основания.
При слабой скале подошвы контрфорсов в основании уширяются в виде фундаментов и при их смыкании образуется фундаментная плита. Подобное решение выполнено на Андижанской плотине, где фундаментная плита (частичная) устроена у низовой части подошвы плотины (см. рис. 9.9).
Сопряжение контрфорсов с основанием делается двояко: при тонких контрфорсах под каждым из них устраивают котлован и контрфорсы бетонируют в распор стенок котлована; при толстых основание готовят в виде сплошного котлована.
В период строительства контрфорсы разбиваются временными швами на блоки бетонирования. При строительстве Зейской плотины, например, применяли столбчатую разрезку контрфорса с широкими (1,5 м) бетонируемыми швами (см. рис. 9.6); на Андижанской плотине столбчатые швы в нижней части у основания бетонировали, верхнюю часть швов цементировали; на Кировской плотине принимали секционную разрезку с «токтогульским» методом укладки бетона. Кроме строительных швов в контрфорсах иногда делают и конструктивные швы во избежание появления температурных трещин в период эксплуатации. Эти швы обычно устраивают по направлению траекторий главных нормальных напряжений.
Контрфорсы с массивными оголовками (секции) разделяются между собой постоянными межсекционными швами. Конструкции уплотнении межсекцион ных швов, схемы устройства временных строительных швов и способы их омо ноличивания, а также ряд других конструктивных особенностей массивно контрфорсных плотин во многом аналогичны таковым в массивных гравитационных плотинах.
Примеры конструкций уплотнения швов между контрфорсами показаны на рис. 9.11. Дренаж тела плотины (верховых оголовков) устраивают в случае строительства плотин в суровых климатических условиях и возможности промерзания бетона оголовков теплоизоляционную стенку; с этой же целью делают низовые оголовки контрфорсов. Тепловой расчет образующейся при этом полости между контрфорсами см. в гл. 16.
Смотровые галереи в контрфорсах устраивают так же, как и в гравитационных плотинах; для служебного прохода по ним между контрфорсами делают пешеходные мостики.
Зонирование бетона в плотинах выполняют следующим образом: в напорных оголовках укладывают водонепроницаемый бетон, в низовых оголовках или перекрытиях морозостойкий, в теле контрфорса марку бетона устанавливают по прочности, но при отсутствии низовых ограждений также и по морозостойкости.
Армирование бетона в массивноконтрфорсных плотинах обычно не требуется, за исключением конструктивного; обычно оно составляет 510 кг/м3.
Водосбросы в массивноконтрфорсных плотинах устраивают и поверхностные и глубинные (см. рис. 9.6 и 9.9). Глубинные водосбросы выполняют в виде труб, обычно проходящих в полостях контрфорсов (см. рис. 9.9); но их могут устраивать и в теле массивных контрфорсов.
Временные строительные водосбросы при относительно малых расходах воды в реке устраивают в полостях между контрфорсами; на многоводных реках пропуск речных вод через строящуюся плотину осложняется, однако при достаточно широких створах пропуск строительных расходов можно осуществлять (при возведении гидроузла методом секционных перемычек) с применением «гребенки» и донных отверстий, как это осуществлено на Зейском гидроузле [15].
Нередко пропуск строительных расходов осуществляют по строительным туннелям, особенно при сравнительно узких створах.
