Покрытие откосов земляных насыпных плотин
Покрытие земляных откосов устраивают для защиты их от следующих воздействий: а) размыва течением или волнением воды в бьефе; б) разрушения льдом; в) размыва фильтрационным потоком воды, вытекающей из теда плотины (из пор грунта), например при снижении уровня воды в бьефе или откате волн; г) размыва дождевыми водами, стекающими по откосу плотины (низовому), а также по откосу берега в нижнем бьефе; д) разрушения под воздействием ветра; е) прорастания растений с сильно развитой корневой системой; ж) проникания землеройных животных; з) пучения глинистого грунта в зимний период или усадки его летом, когда грунт надводной части откоса может пересыхать и давать трещины. С учетом перечисленных факторов, а также интенсивности их воздействия и устанавливают тип покрытия откоса.
В общем случае покрытие откоса состоит из следующих элементов (рис. 2.68): 1) крепления, защищающего откос от размыва его поверхности водой бьефа, от разрушения его льдом и т. п. (см. выше факторы а, б, г, д); 2) подготовки, укладываемой под креплением; 3) дренажа из крупнозернистого материала, причем дренаж (вместе с обратным фильтром и защитным слоем) иногда может играть роль подготовки; 4) обратных фильтров, предотвращающих вынос мелкозернистых частиц грунта в дренаж или за пределы тела плотины; 5) защитного слоя, который совместно с креплением, подготовкой, дренажем и обратным фильтром защищает глинистый грунт откоса от промерзания и других воздействий, отмеченных выше в п. е, ж, з. Защитный слой выполняют из песчаного или крупнообломочного грунта. Этот грунт должен иметь прочностные (сдвиговые) характеристики, не меньшие, чем грунт, образующий откос плотины. В частных случаях покрытие откоса может состоять только из некоторых перечисленных элементов (например, может отсутствовать крепление или защитный слой и т. п.).
При проектировании покрытия руководствуются следующими правилами: а) покрытие откоса не должно увеличивать его крутизну; б) покрытие должно иметь достаточную устойчивость на сдвиг (на оползание) по поверхности откоса; создание какихлибо упоров, устраиваемых, например, у подошвы откоса, не принимают во внимание при расчете устойчивости покрытия; в) если грунт откоса склонен к зимнему пучению, то общая толщина покрытия в надводной части откоса должна быть не меньше глубины пронизового откоса в местах примыкания его к берегам должно предохранить откос от размыва; ж) грунт плотины, располагающийся под покрытием, должен иметь достаточную плотность с тем чтобы осадка грунта не вызвала значительных деформаций покрытия; з) крепление откоса омываемого водой бьефа можно устраивать не по всей высоте откоса; мощность такого крепления на различных отметках может быть разной, как правило, в этом случае различают основную часть крепления (более мощную, располагающуюся в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий) и облегченную. Верхнюю и нижнюю границы основного и облегченного креплений устанавливают согласно СНиП II57—75; покрытие откоса должно располагаться от гребня плотины до границы, находящейся ниже самого низкого уровня воды в бьефе на 3hB, где 1гв — высота волны.
1. Некоторые виды крепления верхового откоса плотины (откоса, подверженного действию воды и льда). Плиты бетонные (армированные) и железобетонные: сборные и монолитные, бетонируемые непосредственно на откосе.
Швы между отдельными плитами могут быть без уплотнения (водопроницаемыми, но малой ширины) или уплотненными. Под плитами должен быть уложен или сплошной дренажный слой (защищенный обратным фильтром) (рис. 2.69), или ленточный дренаж (с обратным фильтром), размещаемый только в пределах швов (стыков) плит; под швами плит вместо дренажа иногда укладывают железобетонные доски. Размеры плит крепления определяют расчетом в зависимости от высоты волн hB и т. п.; наименьшая толщина монолитных плит считается равной 0,15 м. Сборные плиты часто выполняют толщиной 0,1...0,2 м; размеры их в плане должны определяться грузоподъемностью монтажных кранов.
Достаточно распространенным является крепление в виде монолитной армированной плиты, разрезанной температурно Рис 2.69. Противодавление на бетонные пли осадочными швами на ты ПРИ снижении уровня воды или откате
При отсутствии в плитах фильтрационных отверстий и при наличии под плитами сплошного дренажного слоя могут возникнуть следующие неблагоприятные обстоятельства (см. рис. 2.69): при достаточно быстром снижении уровня воды в бьефе или при откате волн уровень воды в дренажном слое может оказаться выше уровня воды в бьефе на некоторую высоту АЛ, причем давление воды, находящейся в порах дренажного слоя (обусловленное перепадом А К), может вызвать обрушение плит. В этих условиях надо обеспечить воде выход из дренажа в канал. На рис. 2.70 для примера приведена одна из возможных конструкций крепления откоса бетонными плитами. В верхней части крепления может быть предусмотрен парапет.
Каменная наброска выполняется слоем толщиной 2,5...3,07, где D — средний диаметр камня. Камень должен обладать достаточной прочностью, морозостойкостью, не размокать и не растворяться в воде. Приближенно
Наброску располагают на слое крупнообломочного грунта, защищенного обратным фильтром. Для примера на рис. 12.71 приведен один из возможных вариантов крепления откоса каменной наброской. В случае сильного волнового воздействия, а также при отсутствии достаточно крупного камня каменную наброску выполняют в бездонных железобетонных ящиках (размером от 1,5X1.5 до 2,0X2,0 м), установленных на гравийной и песчаногравийной подготовке.
Мостовая (одиночная или двойная) выполняется из камней диаметром 0,25...0,30 м, укладываемых на слое крупнообломочного грунта толщиной 0,2...0,3 м. В настоящее время мостовую устраивают редко, так как мощение не поддается механизации.
Облегченное крепление в виде слоя крупнообломочного грунта применяют при сравнительно малых волнах (высотой менее 1,0 м) в случае сооружений III и IV классов. Крутизну откоса, имеющего указанное крепление, обычно уменьшают. В соответствующих случаях пологий (волногасящий) откос, имеющий облегченное крепление, приходится сопоставлять в техникоэкономическом отношении с вариантом откоса нормальной крутизны, покрытого обычным креплением.
Грунтоцементное покрытие применяют при отсутствии камня. Его выполняют из грунта, цемента и воды. Грунтоцементную массу укладывают слоями толщиной б до 0,15 м (рис. 2.72) и уплотняют катками. Такое покрытие может повреждаться при промерзании.
2. Некоторые виды покрытия низового откоса плотины (не омываемого водой бьефа): а) уплотненный слой гравия или щебня толщиной 0,15...0,20 м; б) выстилка (с приколом) дерном толщиной 0,2...0,3 м; в) слой растительной земли толщиной 0,2 м с посевом специальных трав (биологическое покрытие). Тип покрытия откоса должен устанавливаться на основании техникоэкономического сопоставления различных конструкций покрытия. При таком сопоставлении необходимо учитывать наличие соответствующего материала, производственные возможности строительства, возможность широкой механизации работ, продолжительность производства работ по выполнению данного покрытия, а также сезонность (или непрерывность) этих работ, род грунта, образующего откос, и наличие (или отсутствие) агрессивных вод, условия эксплуатации покрытия.