Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Основные типы и схемы

Бетонные водосбросные плотины (водосливные плотины, плотинные водосбросы) можно возводить на скальных и нескальных основаниях; в последнем случае сопротивление плотины сдвигу в 1,5...4 раза меньше, а допустимые нагрузки на основание существенно ниже. Поэтому плотины на нескальных основаниях возводят более распластанными и большего веса, чем на скальных; экономически целесообразными считаются плотины высотой высокопороговые пустотелого профиля с консольной фундаментной плитой (а) и без сплошной фундаментной плиты, замененной тонкой анкерной (б); в, г — высокопороговые сплошного профиля с поверхностным переливом и глубинным водосбросом (в), встроенным зданием ГЭС (г); д — с глубинными отверстиями и движением потока по потолку галереи 40...50 м. Сбрасываемый расход (см. гл. 4.1) можно пропускать либо по поверхности плотины, либо через специальные галереи в ее теле (глубинные водосбросы), которые могут располагаться в несколько ярусов. Тело водосбросной плотины (см. гл. 4.1) бывает с высоким или низким порогом (рис. 4.1,7.23). Бетонные водосбросные плотины выполняют и по типу сифонного водосброса.


Выбор типа водосбросной плотины обусловлен тремя факторами: действующим напором и возможностями форсирования уровня ВБ; топографическими и геологическими условиями створа гидроузла, а также условиями компоновки его сооружений; условиями строительства и принятым способом пропуска строительных расходов. Плотины с низким порогом обычно размещают в русловых частях створа в компоновках низко-и средненапорных гидроузлов. Их береговое расположение менее целесообразно из-за больших объемов земляных работ и ухудшения гидравлических условий. Плотины с высоким порогом в основном размещают на пойме или в рукаве русла реки. Относительно большие глубины и напоры облегчают условия подвода воды к плотинам и снимают ограничения по пропуску льда: он тает в водохранилище.

Пойменное расположение высокопороговых плотин реализовано на большинстве построенных гидроузлов. Применение двухъярусных плотин (рис. 4.1, е) с поверхностным и донным водосбросами вызвано, с одной стороны, стремлением улучшить гидравлические условия работы НБ, а с другой — необходимостью пропуска строительных расходов. В определенных условиях применяют водосбросы лишь с донными отверстиями. При достаточно больших напорах возводят плотины со встроенным машинным залом (рис. 7.23, г).

Конструктивную схему водосбросной плотины разрабатывают с учетом следующих требований:

устойчивости на сдвиг при сохранении прочности основания; общей прочности для всех расчетных случаев;

благоприятного режима сопряжения бьефов, недопущения возникновения сбойных течений и опасных размывов дна;

приемлемых значений фильтрационного противодавления при обеспечении фильтрационной прочности основания;

применения современных средств механизации всех строительных работ, максимального использования местных материалов и рабочей силы, строгого соблюдения сроков строительства и минимальной его стоимости.

Длину водосливного фронта устанавливают на основе технико-экономического сравнения вариантов в увязке с технически целесообразным значением удельного сбросного расхода, а также условиями пропуска льда через водосброс (в основном для низкопороговых плотин). Увеличение q позволяет сократить длину фронта, но ведет к увеличению объема бетона, расходуемого на крепление, и размывам за ним. Для ориентировочного назначения q {нескальные основания) используют зависимость [39]: основания при глубине 1 м, м/с; Нр— глубина потока на рисберме при расчетном расходе, м; ftmax — глубина размыва за рисбермой.


На мягких грунтах удельные расходы назначают от 35 до 75 м2/с на 1 м в зависимости от качества грунта. Скальные грунты позволяют принимать существенно большие значения удельных сбросных расходов — 100... 300 м2/с на 1 м и более.

Высоту тела плотины (водослива) устанавливают в зависимости от компоновочного решения всего гидроузла, геологии основания, отметки дна водобоя, схемы пропуска строительных расходов и др. Число пролетов тесно связано с типом затворов, расчетной пропускной способностью, а также условиями пропуска льда. При плоских и сегментных затворах наиболее целесообразны пролеты по 16...20 м; большие пролеты (до 30...35 м) с сегментными затворами принимают при малом числе их.

По условиям пропуска льда на реках южных районов и реках, текущих с севера, ширину пролетов назначают не менее 10 м, а на северных реках и реках, текущих с юга на север, — не менее 18 м. Соросбросные отверстия должны иметь пролет не более 10 м. Минимальный напор на водосливе из условий пропуска сора должен быть не менее 3 м, а из условий пропуска льда — не менее 1,56+0,15 м, где 6 — максимальная толщина льдин.

Выбор расчетного режима сопряжения бьефов рассмотрен в главе 4.4. Выбор схемы подземного контура — один из определяющих факторов для водосбросных плотин на нескальных основаниях (см. 7.3.2).

Устойчивость плотины на сдвиг и необходимая прочность ее обеспечиваются рациональным размещением нагрузок на фундаментную плиту. Следует предусматривать такое размещение нагрузок, действующих на плиту сверху, чтобы в сочетании с другими нагрузками получить значение коэф- ициента неравномерности нагрузок для глинистых оснований 1,5...2, для песчаных — 7. Для соблюдения этих условий необходимо сдвигать все силы веса и пригрузку водой возможно больше в сторону ВБ, так как в этом случае уменьшаются напряжения на основание от момента горизонтальных сил. Основные рабочие затворы размещают на гребне водосливного оголовка или в начале водоската. Аварийно-ремонтный затвор находится на расстоянии не менее 1,5...2 м от основного из-за необходимости проведения ремонтных работ в пространстве между затворами.

Подземную часть фундаментной плиты и водобоя проектируют таким образом, чтобы нагрузки, действующие на плиту снизу вверх (взвешивающее и фильтрационное противодавление), были минимальными, а размеры и конструкция этой части плотины гарантировали необходимую фильтрационную прочность пород основания. Для этой цели на подошве фундаментной плиты и водобоя устраивают зубья. Они

I, II — при расположении плотин непосредственно на водоупоре, когда устройство вертикальных противо- фильтрацнонных элементов нецелесообразно; III, IV» V — при глубоком залегании водоупора; VI — при неглубоком залегании водоупора; 1 н 2 — непроницаемая и проницаемая (дренаж) части подземного контура; 3 — вертикальный дренаж; 4 —водоупор; 5 — плотина улучшают сопряжение с основанием и предотвращают опасную контактную фильтрацию. Из условий производства работ их ширину понизу принимают равной 3 м и более, глубину — 2...3 м и более. Схема подземного контура (рис. 7.24) зависит от свойств основания, которое при нескальном грунте может быть относительно однородным и неоднородным, с водоупором, расположенным на большой глубине, на достижимой глубине и непосредственно под фундаментом плотины.

Схема I — распластанная бетонная плотина, стоящая непосредственно на водонепроницаемом глинистом основании. Подземный контур — плоский незаглубленный, не имеющий вертикальных противофильтрационных элементов. Фундаментная плита заглублена в основание весьма незначительно.

Схема II отличается от схемы I заглублением плиты и всего контура в основание на 0,2...0,3 высоты плотины. Дренаж в обеих схемах — под водобоем фундаментной плитой и даже понуром. На грунтах с малым углом внутреннего трения устраивают анкерный понур с дренажем под ним. Значительное усилие, прижимающее понур к основанию, равно разнице между гидростатическим давлением на понур сверху и фильтрационным противодавлением, резко уменьшенным с помощью дренажа под понуром.

Схема III — одношпунтовый подземный контур при глубоком залегании водоупора с понуром и Королевым (расположенным в начале фундаментной плиты) шпунтом. Фильтрационное противодавление практически полностью снято горизонтальным дренажем под фундаментной плитой и водобоем, а также вертикальным дренажем, разгружающим основание в зоне малопроницаемых прослоек под ним. Благодаря дренажам плотина может иметь минимальный вес.

Схема IV — двухшпунтовый подземный контур, применяемый при анкерных понурах. Дренаж устраивают под фундаментной плитой, водобоем и понуром. Разновидностью этой схемы будет трехшпунтовая схема с понур- ным, Королевым и водобойным коротким шпунтом в конце фундаментной части, выполненным водопроницаемым (перфорированным), как средство борьбы с выпором в зоне выхода потока в НБ. Делать водобойный шпунт более глубоким не имеет смысла, так как это увеличивает противодавление на фундаментную плиту. Эту схему, как и схему III, применяют при глубоком залегании водоупора.

Схема V — одношпунтовый подземный контур с понуром и дренажем под фундаментной плитой и водобоем. Ее применяют при глубоком залегании водоупора в тех случаях, когда необходимо перехватить фильтрационный поток понурным шпунтом до плотины, например для защиты бетона от агрессивных фильтрационных вод. Если водоупора можно достичь шпунтом, стенкой в грунте или завесой, целесообразно применить схему VI. Она позволяет практически полностью перекрыть фильтрационный поток и предотвратить все последствия фильтрации воды под плотиной.

Вертикальные противофильтраци- онные элементы в виде шпунтов под плотинами, расположенными непосредственно на водоупоре, то есть на связных глинистых грунтах, устраивать нецелесообразно. Их водопроницаемость адекватна водопроницаемости основания, и никакого эффекта они дать не могут. Вместо шпунтов устраивают неглубокие завесы — зубъя, которые предотвращают возникновение сквозной и контактной фильтрации.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????