Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ПЛОТИНА

Плотина - это гидротехническое сооружение, перегораживающее реку или другой водоток для подъема уровня воды перед ним, для создания напора воды и водохранилища. Плотина характеризуется понятиями: уровень мертвого объема (УМО), т.е. объема, предназначенного для осаждения наносов за весь срок эксплуатации водохранилища. При заборе воды из водохранилища для водоснабжения уровень воды в нем не должен быть ниже уровня мертвого объема; нормальный подпорный уровень (НПУ) — уровень, соответствующий расчетному объему водохранилища; форсированный подпорный уровень (ФПУ) — максимально возможный (аварийный) уровень воды в водохранилище, превышение которого недопустимо. Акватория, образованная перед плотиной, называется верхним бьефом, а поток за плотиной — нижним. Общие для всех плотины определения: напорная грань (откос) — поверхность плотины со стороны верхнего бьефа; низовая грань (откос) — поверхность плотины со стороны нижнего бьефа; подошва (подземный контур) — основание плотины, контактирующее с грунтом, на котором она возводится; гребень — верхняя горизонтальная часть плотины, на которой обычно располагают транспортные магистрали. Основные материалы, используемые для возведения плотин, — бетон, железобетон, местные грунты (песок, супесь, суглинок, камень), дерево, металл, комбинированные. Земляные плотины с напором до 15 м называются низкими, 15—50 м — средненапорными, более 50 м — высоконапорными; каменные и каменно-земляные с напором до 20 метров называются низкими, 20—70 м — средненапорными, с 70—150 м — высоконапорными и более 150 м — сверхвысоконапорными. Бетонные и железобетонные плотины на нескальных основаниях можно возводить высотой не более 45 м. На скальных основаниях высота плотины не ограничивается и зависит от конкретных геологических, гидрогеологических и сейсмиеских условий района строительства. По способу пропуска воды плотины подразделяют на глухие и водосливные. В состав гидроузла обычно входят плотины обоих типов. В глухих плотинах нет специальных устройств для пропуска воды в нижний бьеф. В водосливных плотинах воду в нижний бьеф пропускают через гребень плотины либо поверхностные водосливные отверстия. Водопропускные сооружения могут располагаться как в теле плотины, так и на берегах, обеспечивая транспорт воды в обход тела плотины. В некоторых случаях плотины из камня, выполняемые без каких-либо противофильтрационных устройств, обеспечивают пропуск расчетного расхода воды в нижний бьеф только за счет фильтрации потока сквозь тело плотины (фильтрующая плотина). Существуют переливные плотины, в которых расчетные расходы воды пропускают в нижний бьеф через поверхностные водосборы или через укрепленные откосы плотины.
Бетонные плотины подразделяют на несколько основных видов: гравитационные — плотины, имеющие значительную массу и распластанное поперечное сечение, за счет котоpoгo обеспечивается большая устойчивость. Недостаток таких плотин — неоправданно высокий запас прочности, обусловливающий перерасход строительных материалов. Его устраняют выполнением плотин облегченных конструкций: с расширенными швами у основания; с экраном на напорной грани; с анкеровкой в основании плотин; с уменьшением угла наклона основания; с устройством сухих или мокрых продольных полостей (потерн), свободных (или заполняемых дешевыми инертными материалами (в основном у плотин, возводимых на несвязных фунтах); контрфорсные — плотины более легкие по сравнению с гравитационными, устойчивость и прочность которых достигается устройством на низовой грани ребер жесткости (контрфорсов) различной конструкции. Эти плотины могут выполняться из отдельных примыкающих один к другому контрфорсов, которые имеют уширение со стороны верхнего бьефа (массивные оголовки), в этом случае плотина называется массивно-контрфорсной. Если пространство между отдельно стоящими контрфорсами перекрывают арками, то плотину называют многоарочной контрфорсной. Пространство между контрфорсами может перекрываться и плоскими плитами. Контрфорсные плотины всех видов возводят на прочных основаниях; арочные, многоарочные — плотины, имеющие в плане конфигурацию арки. Это наиболее легкие плотины, которые применяются в строго определенных природных условиях и служат для создания высоких (до 300 м) и сверхвысоких напоров. Их относительно тонкостенные конструкции имеют поперечное сечение сложного очертания (двоякая кривизна или купольный тип), обращенное выпуклостью в сторону верхнего бьефа.
Деревянные плотины, как правило, низконапорные, водосливные свайно-ряжевого типа. Их устойчивость достигается забивкой свайного основания и загрузкой ряжей дешевыми инертными материалами. Деревянные плотины строят очень редко, в основном в местностях, имеющих в избытке качественный и недорогой лес.
Металлические плотины (щитовые, разборно-щитовые) строят крайне редко из-за дороговизны металла, который широко используется в гидротехническом строительстве в виде проката (для затворов, закладных элементов, трубопроводов, резервуаров и т.д.) и в качестве арматуры в железобетонных конструкциях (армопакеты, армофермы, каркасы, сетки).
Тканевые плотины с напором до 5 метров при соответствующем технико-экономическом обосновании могут выполняться из резинотканевых, пленочно-тканевых и пленочных материалов, используемых для создания мягкой, гибкой, заанкерованной в основании оболочки, заполняемой водой, воздухом или водой и воздухом.
Земляные плотины или плотины из местных материалов подразделяют на следующие основные группы: однородные земляные, — не имеющие специальных противофильтрационных устройств, сооружаемые из малофильтрующих фунтов насыпным или намывным способом; неоднородные земляные — возводимые из грунтов различного гранулометрического состава с обязательным выполнением противофильтрационных конструкций в виде ядра, экрана или экрана с понуром. В качестве противофильтрационной конструкции применяют диафрагмы из бетона, железобетона или металла; каменно-набросные, возводимые насыпным способом из щебня, гравия, гальки, крупнообломочных пород с обязательным сооружением противофильтрационных устройств; комбинированные, сооружаемые из различных карьерных грунтов, укладываемых по зонам строго определенным образом, с обязательным устройством противофильтрационных конструкций.
Плотины из камня в зависимости от конкретных условий строительства (инженерно-геологической характеристики створа плотины и карьеров, расположения последних относительно створа плотины, наличия соответствующих транспортно-погрузочных средств и т.д.) могут возводиться насыпкой, наброской взрывом, механической наброской, из сухой кладки. Каменные плотины возводят с искусстенным уплотнением укладываемого материала или без уплотнения. Плотины из сухой кладки выполняют из соответствующим образом подобранных или обработанных камней.
Все грунтовые плотины имеют трапецеидальное поперечное сечение с ломаным профилем напорного и низового откосов. Верхние кромки откосов на уровне гребня плотины называются бровками, а нижние, обусловленные топографией створа плотины, — подошвами. На откосах через определенные расчетные высотные интервалы располагают горизонтальные участки — бермы, предназначенные для обеспечения проезда транспортно-строительных средств при проведении строительных и эксплуатационных работ, а также для повышения устойчивости откосов. Для защиты откосов грунтовых плотин от разрушения волнами применяют различные материалы — бетонные или железобетоные плиты, камень, асфальтобетон, биологическое крепление (посадки быстрорастущих многолетних трав и растений). Границы крепления откосов определяются величиной сработки водохранилища и распространяются ниже отметки уровня мертвого объема. Габариты крепления изменяются по высоте плотины и зависят от высоты волны. Обязательным элементом земляной плотины является дренаж — устройство, предназнаенное для сбора и транспортирования в заданное место фильтрационных вод, проходящих через тело. Конструкцию дренажа выбирают в зависимости от фильтрационного расхода, характеристик грунта, расположения места выклинивания фильтрационного потока на низовой откос плотины, т.е. от очертания кривой депрессии фильтрационного потока в теле плотины, а также от уровня воды в нижнем бьефе.

Экспертиза

на главную