УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОНТРФОРСНЫХ ПЛОТИН И ПУТИ ИХ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ
Условия применения плотин различных типов. Контрфорсные бетонные плотины могут строиться в различных створах, но в относительно узких створах они уступают по экономичности арочным плотинам. В широких створах у контрфорсных плотин нет конкурентов, кроме грунтовых плотин (см. гл. 1113), особенно при высоких напорах. Самая высокая многоарочная плотина Даниель Джонсон (она же Маникуаган5) имеет максимальную высоту 215 м и длину 1220 м (рис. 9.32); она состоит из 13 секций пролетами арок по 76,2 м и центральной арки пролетом 161,5 м; основание ее граниты.
В плане ось плотины может быть прямой или ломаной в зависимости от геологических и других условий (плотины Розелан, Андижанская); криволинейны в плане плотины Бартлетт, Клайвдог. Последняя плотина высотой 72,4 м построена в створе, очень удобном для арочной плотины, но геологические условия (слабые сланцы) заставили отказаться от нее. Кривизна плотины в плане выпуклостью в нижний бьеф вызвана положением более плотных пород (полоса песчаника), а также условиями сброса паводка водосливами (без затворов) в береговые лотки ступенчатого типа, расположенные на обоих берегах у подножья контрфорсов.
Основания для контрфорсных плотин, как правило, скальные, но могут быть н прочные нескальные, полу скальные. В последнем случае ограничивается высота плотины (до 3050 м) и в конструкцию плотины вводятся фундаментная плита, балки или ребра жесткости и др. Для многоарочных плотин желательны наиболее прочные основания.
Контрфорсные плотины можно строить в разнообразных климатических условиях и на высоких отметках над уровнем моря в горах, но в суровых условиях севера целесообразно возводить теплоизолирующую стенку между контрфорсами со стороны нижнего бьефа для создания благоприятного теплового режима. Могут устанавливаться калориферы для поддержания положительных температур между контрфорсами (плотина Зейской ГЭС).
Наиболее экономичными по затратам по сравнению с гравитационными являются многоарочные бетонные плотины. Плотины с плоскими перекрытиями могли бы конкурировать с ними лишь при напорах до 30-40 м, но они требуют затрат стальной арматуры (до 4050 кг/м3), поэтому в последнее время их почти не строят.
Массивноконтрфорсные плотины требуют бетона несколько больше, чем бетонные многоарочные, но последние сложнее в производстве работ и поэтому затраты на те или другие могут мало отличаться. В каждом конкретном случае вопрос решается сравнением проектных вариантов плотины и учетом местных условий.
Недостатками контрфорсных плотин по сравнению с гравитационными являются:
1) большая сложность производства работ по их возведению, в частности, пропуска речных вод через строящуюся плотину, особенно на многоводных реках;2) необходимость специальных мер по обеспечению сейсмостойкости плотин (исключение составляют массивноконтрфорсные плотины);
3) в многоарочных плотинах чувствительность статически неопределимых перекрытий к колебаниям внешней температуры и к осадкам контрфорсов, осложнения при устройстве эксплуатационных водосбросов.
Пути дальнейшего развития контрфорсных плотин. При проектировании массивноконтрфорсных плотин основной задачей является борьба с тре щинообразованием в бетоне от экзотермии, связанным массивностью оголовков и контрфорсов. В то же время удобства производства работ диктуют увеличение пролета между контрфорсами с целью получения более массивных контрфорсов, позволяющих применять механизированный способ укладки бетона. Так, в Кировской плотине на р. Талас (рис. 9.5) отказались от первоначально запроектированной конструкции плотины с полыми контрфорсами, перешли на одиночные контрфорсы толщиной 12 м, при шаге 22 м, что позволило применить «токтогульский» метод укладки бетона.
В многоарочных плотинах стремление к массивности отдельных элементов сооружения привело к назначению длины пролета до 50 м и более. Принимаемые в этом случае толщины арочного перекрытия позволяют отказаться от их армирования, что повышает экономичность сооружения. Одной из проблем плотины данного типа является поиск более совершенного очертания арочного перекрытия. Помимо широко распространенной круговой формы арок, есть предложения различных безмоментных форм арок: коробовой, трехцентровой, близкой к эллипсу и др. Существенным является также «снятие» момента от жесткой заделки пят, в связи с чем появились предложения устраивать двух или трехшарнирные арки с различными типами конструкции шарниров.
Плотины с плоскими перекрытиями вследствие ограниченности перекрываемых пролетов, повидимому, могут найти применение лишь для плотин небольшой высоты, возводимых из сборных элементов. Это в первую очередь относится к плитам напорного перекрытия, но есть решения выполнения из сборных элементов и контрфорсов. В ряде случаев успешно применены напряженноармированные, обжатые и заанкеренные конструкции контрфорсных плотин, Такие конструкции в соответствующих условиях дают экономичные решения и заслуживают внимания при выборе конструкции [15].
