Файл: Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал.pdf

94 уплотнения грунта в плотине характеризуется получаемой величиной объемной массы грунта и зависит главным образом от его влажности.
Влажность грунта задается в проекте так, чтобы получить минимальную последующую осадку плотины и более устойчивые и экономичные откосы плотины.
Степень уплотнения грунта контролируют с помощью особых полевых плотномеров и лабораторным определением объемной массы проб грунта.
На практике грунты уплотняют до объемной массы 1,7—1,9т/м
3
, в высоких плотинах — до 2т/м
3
. Осадка насыпных плотин складывается из осадки тела плотины и осадки ее основания. В соответствии с ожидаемой осадкой задается строительный запас высоты плотины.
Намывные плотины выполняются с использованием метода гидромеханизации для операций по добыче, транспортированию и укладке грунта. Применяются два способа намыва — эстакадный ибез эстакадный.
При эстакадном способе плотину из грунта с ядром намывают с помощью двух боковых пульповодов, т. е. лотков или трубопроводов, подающих пульпу — смесь грунта и воды, расположенных
:
вдоль откосов на эстакадах.
Пульпа выпускается из трубопроводов через особые выпуски, размещенные через каждые 5—10 м по их длине. При эстакадном намыве с одного положения трубы намывают слой грунта высотой до 5—6м, а после этого трубопроводы перемещают на эстакады следующего яруса.
При без эстакадном способе пульповоды укладывают непосредственно на грунте у откоса или на небольших дамбах из того же грунта.
Рис.50 Плотина, возведенная отсыпкой грунта в воду на неразрываемое основание:
1 —банкет из камней; 2— первый слой обратного фильтра из разнозернистой щебеночной или гравийной смеси крупностью 2,5—80 мм; 3—второй слой обратного фильтра из песка крупностью более 1 мм; 4 — супесь; 5 — крепление верхового откоса
Плотины, возводимые направленными взрывами. В последние годы в нашей стране успешно проводятся работы по возведению гидротехнических сооружений с помощью направленных взрывов

95 крупных зарядов взрывчатого вещества, соответствующим образом расположенных в массиве породы. Такой способ возведения земляных гидротехнических сооружений значительно сокращает сроки строительства и уменьшает затраты на приобретение механизмов и транспортных средств, на временное жилищное строительство и устройство временных водоотводных сооружений.
Направленными взрывами возводятся земляные и каменно-набросные плотины практически любой степени капитальности (временные и постоянные), но при благоприятных геологических, гидрогеологических и топографических условиях.
1.6.5 Деревянные плотины
Деревянные плотины, как правило, устраивают водосбросными
(водосливными); глухие деревянные плотины оказываются дороже земляных или каменно-набросных.
Рис.51 Водосливная деревянная плотина:
а — ппоперечный разрез; б — план свай и шпунтов; 1 — глиняная подушка; 2 — понур; 3— водобой; 4 — слив; 5 — рисберма; каменное крепление на обратном фильтре; 7—свайный частокол; 8 — обратный фильтр; 9—водобойный шпунт; 10 — глинобетон; 11—королевой шпунт; 12 — глина; /3 — понурный шпунт; 14—мост;15 — стойка; 16 — щитки
Основным материалом, используемым для строительства деревянных плотин, является сосна, наиболее стойкая против загнивания порода, особенно в условиях переменной влажности.
Такими же качествами обладает лиственница, но она трудна в обработке. Дуб — самая стойкая против загнивания порода, вследствие дороговизны используется лишь в особо ответственных частях

96 сооружений. Лесоматериал для деревянных плотин применяют обычно сырой, с влажностью более 23%.
Водосливная деревянная плотина состоит из флютбета, устоев и промежуточных опор (стоек). Водосливные отверстия плотины перекрывают простейшими плоскими затворами (щитками). Опорами для затворов водосливной деревянной плотины служат устои и стойки. Стойки ставят на расстоянии 1,0— 1,6м друг от друга.
Стойки могут быть постоянными или съемными, последние на время прохода половодья и льда убирают, а затем устанавливают вновь. Внизу стойки упираются в поперечный брус флютбета, а вверху — в балку служебного моста. Для производства операций по подъему или опусканию затворов на плотине служебный мост делают шириной 1,5—2,5м. На этом мосту устанавливают механизмы для подъема затворов. В необходимых случаях рядом со служебным располагают проезжий мост.
Флютбет деревянной плотины состоит из понура, водобоя, слива и рисбермы.
Понур обладает водонепроницаемостью и служит для гашения напора фильтрующейся под сооружением воды, а также для укрепления русла реки перед сооружением. Водобой предназначен для воспринятая ударов воды, падающей на него через затворы, а также, как и понур,— для гашения оставшейся части напора при движении фильтрационной воды под водонепроницаемой частью водобоя. Слив является непосредственным продолжением водобоя и служит для отвода воды от плотины. За сливом располагается рисберма, защищающая дно реки от размыва.
Конструкция флютбета зависит от грунтовых условий. При проектировании флютбетов деревянных плотин стремятся, прежде всего добиться наибольшей их водонепроницаемости, надежно защитить основание от размыва и обеспечить устойчивость сооружения. Флютбеты плотин бывают свайные, ряжевые и смешанные.
Свайный флютбет устраивается при незначительном возвышении его над дном (не более 1м), если грунт допускает забивку свай. Он образуется рядами свай, забитых в грунт основания и перекрытых поверху связывающими брусьями и деревянными полами.
Подземный водонепроницаемый контур флютбета образуется обычно понуром, удлиняемым иногда за счет глиняной подушки впереди, водонепроницаемой загрузкой водобоя и шпунтовыми рядами: понурным, устраиваемом в начале понура, королевым, располагаемом в начале водобоя под линией затворов, и водобойным — в конце водобоя. В отдельных случаях у конца водослива забивают четвертый поперечный ряд, который обычно представляет собой частокол из круглых свай.
Королевой шпунт является основным и важнейшим в подземном контуре деревянной плотины, второй по значению — понурный шпунт, а остальные могут и отсутствовать.

97
Под понурный и водобойный полы для водонепроницаемости флютбета укладывают пластичную глину или суглинок, трамбуя их тонкими слоями. Во избежание фильтрации по контакту пола и глиняной загрузки под полом по сваям устанавливают на ребро поперечные горизонтальные доски. Под сливными полами, которые делают водопроницаемыми, загрузка представляет собой каменную наброску на слое грубого обратного фильтра. За деревянной плотиной для гашения энергии потока при малых напорах обычно устраивают крепление рисбермы в виде при груженных камнем фашинных тюфяков или камня в клетках. Длина отдельных частей флютбета зависит от характеристик грунта и величины напора.
Ряжевый флютбет устраивают в тех случаях, когда в грунт основания нельзя забить сваи, например при скальном грунте или нескальном, но с большим количеством валунов. Ряжевые флютбеты представляют собой бревенчатые или брусчатые срубы, заполненные балластом и прикрытые сверху деревянными полами. Ряжи располагают непосредственно на грунте основания, при этом вместо забиваемых шпунтовых стенок, устраивают рубленые стенки, которые заглубляют в траншеи, заполняемые потом глиной.
В свайно-ряжевом (смешанном) флютбете сваи и шпунт забивают так же, как и в свайном флютбете, но на уровне основания их срезают по горизонтальной плоскости и на них ставят ряжи так, что пересечения ряжевых стен приходятся как раз над сваями. Заполнение клеток ряжей делают так же, как и подполья свайных флютбетов.
Рис.52 Сопряжение ряжевого флютбета с основанием:
1 — рубленая стенка ряжа; 2 — глина

98
Гравитационные плотины характеризуются тем, что действию горизонтальных сдвигающих сил (давление воды, льда и пр.) они сопротивляются главным образом силами трения между подошвой плотины и основанием, которые зависят от веса плотины. Очертания профиля плотины определяются в значительной степени грунтом основания: при скальном грунте верховая грань плотины обычно бывает вертикальной, при песчаном и глинистом грунте — наклонной.
Гравитационные плотины, особенно водосливные, получили большое распространение в России и за рубежом.
Контрфорсные плотины появились в практике строительства в XX в.
Эти плотины состоят из ряда вертикальных стенок (контрфорсов), которые расположены на определенном расстоянии друг от друга и служат опорами для напорных перекрытий, непосредственно воспринимающих напор воды
На скальных и полускальных основаниях контрфорсы опирают непосредственно на основание, а на нескальных — на фундаментные плиты.
В контрфорсных плотинах напорные перекрытия расположены наклонно, а поэтому вертикальное давление воды на них повышает устойчивость плотины против сдвига, Контрфорсные плотины дают экономию в стоимости от 10 до 40% по сравнению с гравитационными.
Этот тип плотин широкое распространение получил за рубежом.
Существуют и другие конструкции контрфорсных плотин.
Арочные плотины имеют в плане криволинейное очертание. Они работают как свод или арка и всю горизонтальную нагрузку от воды, наносов и льда передают почти полностью берегам. В плане плотины очерчивают по кривым окружности, в вертикальных разрезах они представляют собой относительно тонкие стенки.
При благоприятных топографических и геологических условиях арочные плотины являются одними из самых экономичных сооружений.
Рис.53 Общий вид арочной плотины:
1 — плотина; 2 — водохранилище; 3 — водослив
Арочно-гравитационные плотины имеют криволинейную в плане форму. Устойчивость и прочность плотины обеспечиваются не только

99 работой ее как свода, с передачей нагрузки на берега, но и собственным весом. Такие плотины строят, если основание и берега долины сложены скальными породами, но недостаточно надежными для тонкостенных арочных плотин. По сравнению с гравитационной плотиной арочно- гравитационная имеет примерно на 25% меньшую ширину по низу.
1.6.7 Фильтрация в основании сооружения
Основания бетонных плотин и берега, к которым примыкают плотины, обычно сложены из пород проницаемых для воды. После возведения плотины уровень грунтовых вод, питаемых верхним бьефом, постепенно поднимается в зоне верхнего бьефа до уровня подпора плотины.
Разность уровней бьефов создает движение подземных вод из верхнего бьефа в нижний в порах грунта основания — это движение называется фильтрацией воды. Фильтрующаяся под сооружением вода оказывает гидростатическое давление на подошву сооружения, направленное снизу вверх и называемое фильтрационным давлением.
Кроме того, при песчаных грунтах фильтрующаяся вода может увлекать за собой мелкие и мельчайшие частицы грунта, вынося их в нижний бьеф, что приводит к недопустимому ослаблению основания; этот процесс называется механической суффозией. Поэтому при устройстве бетонных плотин, в целях снижения скоростей фильтрации воды, приходится удлинять пути фильтрации.
Для плотин, расположенных на нескальных основаниях, пути фильтрации удлиняют укладкой со стороны верхнего бьефа понура и, кроме того, устройством одной или нескольких вертикальных водонепроницаемых преград (стенок), обычно выполняемых из шпунта
(деревянного, стального, железобетонного) и называемых шпунтовыми рядами. Линии токов фильтрации в последнем случае значительно удлиняются.
1.6.8 Затворы плотин
При выборе типа затвора для плотины необходимо знать режим его работы и основные требования, которым он должен удовлетворять.
Впервую очередь должны удовлетворяться эксплуатационные требования, основными из которых являются: готовность затвора к действию в любое время (при необходимости и в зимний период); надежность работы затвора при частичном его открытии; возможность регулирования уровня верхнего бьефа и расхода воды в требуемых пределах; возможность пропуска льда и других плавающих тел, а также наносов; водонепроницаемость по контуру примыкания затвора к сооружению и др.

100
Для маневрирования затворами служат механизмы, которые могут быть стационарными или подвижными.
Стационарный механизм обслуживает только один затвор. Такие механизмы применяют в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется в короткий срок поднять или опустить затворы (например, при быстром нарастании паводка) или когда число затворов небольшое.
Подвижные механизмы (грузоподъемные краны) применяют при большом числе затворов на плотине, если нет надобности в одновременном маневрировании многими из них, если ремонтные затворы требуется переставлять из одного отверстия в другое и, наконец, если для посадки затворов на порог не требуются дожимные усилия, создать которые кранами сложно.
Плоские затворы.По своему устройству поверхностные плоские затворы плотин аналогичны рассмотренным выше плоским опускным воротам шлюзов. Разница состоит лишь в том, что поверхностные затворы плотин не имеют струенаправляющего козырька и в закрытом положении опираются нижним горизонтальным уплотнением на порог перекрываемого отверстия.
Глубинные же затворы плотин и водосбросов принципиально ничем не отличаются от затворов водопроводных галерей шлюзов.
Для перекрытия поверхностных отверстий применяют двух ригельные
(реже трех ригельные) затворы, а для перекрытия глубинных отверстий — в основном много ригельные.
Плоские затворы нашли самое широкое применение на гидро- технических сооружениях благодаря простоте конструкции, надежности в работе, возможности сокращения объема строительной части и применения в плотинах с большим числом отверстий одного-двух кранов для маневрирования всеми затворами.
Поверхностные плоские затворы плотин и водосбросов могут перекрывать отверстия шириной 30—45м и высотой до 18м. Однако затворы этого типа обладают следующими недостатками: сбрасывание в нижний бьеф льда и других плавающих тел возможно только при полностью поднятом затворе, что связано с излишним расходом воды; при значительных размерах затвора подъемное усилие механизма получается большим, что утяжеляет механизмы, и одновременно увеличивается высота устоев и быков.
Этих недостатков не будет в случае применения плоских секционных и сдвоенных затворов или затворов с клапаном.
Секционные затворы состоят из нескольких отдельных подвижных частей (секций), расположенных одна на другой. Секции можно перемещать только поочередно, что позволяет перекрывать высокие отверстия без увеличения грузоподъемности механизма.