Диссертация (1141446), страница 85
Текст из файла (страница 85)
По глубинечисло слоёв экрана возрастает от двух (на гребне) до пяти (у основания). Каждыйслой экрана выполнялся из торкрета толщиной 15 см. Размеры плит в планесоставляли 9,159,15 м. Плиты разделялись швами толщиной от 25 до 100 мм. Награнице с основанием было применено шарнирное соединение (рис.5.8).Однако применение гибкой конструкции экрана на плотине Когсвилл себяне оправдало из-за чрезмерных осадок упорной призмы. Уложенныйжелезобетонный экран пришлось снять и заменить временным деревянным.Затруднения, возникшие на строительстве плотины Сан-Габриель 1,привели к прекращению работ и составлению нового проекта плотины.
Врезультате этого возникло недоверие к плотинам с железобетонными экранами, иони не строились в США на протяжении около 20 лет (рис. 5.1).Однако в 1950-х годах строительство этих плотин возобновилось. С учётомопыта строительства и эксплуатации плотин, построенных в 1930-ые годы, былиразработаны меры по уменьшению возможности трещинообразования в экране.Но прежде всего была усовершенствована технология возведения самой плотины265– плотины стали отсыпаться тонкими слоями с хорошим уплотнением[Современное научное обоснование…].Также была усовершенствована конструкция швов.
Вдоль бортовустраивались короткие по длине плиты. Между плитами устраивались гибкиешвы с использованием U-образных медных шпонок [Моисеев]. Толщина швовдостигла 50 мм. К плотинам такой конструкции относятся построенные в СШАплотины Лоуэр Бэр Ривер (№1 – высотой 74,6 м и №2 – 38,2 м – 1952 г.), Уишон(H=90,4 м) в 1958 г., Коуртрайт (H=94,7 м) в 1958 г. Заложение верхового откосаэтих плотин находилось в пределах 11,3. Самая высокая среди плотин 1950-хгодов была построена в 1956 г.
в Португалии – Парадела (H=110 м) (рис.5.9).Рисунок 5.9. Плотина Парадела (Португалия)1 – каменная наброска, 2 – сухая кладка, 3 – железобетонный экран из плит1515 м, 4 – гранит основания, 5 – зуб с потерной.В 1943 г. для уплотнения каменной насыпи были впервые применены катки.С 60-х годов XX века уплотнение каменной наброски стало осуществлятьсятяжёлыми (весом до 12 т) виброкатками. Это позволило увеличить плотностьукладки камня. Пористость отсыпаемого камня уменьшилась до 0,200,25, акоэффициент относительной плотности - JD=0,9 и более.
Осадки таких каменнонабросных плотин составляют 0,10,2% (вместо 0,51%). Подэкрановую зонувместо каменной кладки также стали выполнять из насыпи камня с уплотнением.Из-за уменьшения сжимаемости каменной призмы снизилась опасностьтрещинообразования в экране, что позволило расширить применение данноготипа плотин. По существу, возник новый тип плотин – плотины, отсыпанные изкамня с уплотнением, с однослойным железобетонным экраном. Однако потрадиции, они в соответствии со строительными нормами, называются каменнонабросными.После успеха строительства в 1980 г. плотины Фош-ду-Арейа (Foz do Areia,160 м, Бразилия, рис.5.10) [Pinto, Filho, Maurer] эти плотины стали применятьсявсё чаще.
Особенно часто строительство плотин с железобетонным экраном в1980-1990-х годах велось в Латинской Америке и Австралии.266Высота построенных в 1970-х годах достигла 140 м (Альто Анчикайя –Колумбия), в 1980-х годах – 162 м (Якамбу – Венесуэла), в 1990-х годах – 210 м(Кампос Новос – Бразилия) [ICOLD, 2010, В.141]. Была создана теорияпроектирования и строительства плотин высоких каменно-набросных плотин сЖБЭ.В настоящее время самой высокой плотиной с ж/б экраном являетсяплотина Шуибуя (Shuibuya), высота которой составляет 233 м [Song, Sun, Li,Wang].
Она была построена в 2006 г. в Китае. Длина плотины по гребнюсоставляет 692 м. Объём каменной насыпи составляет 2,33 млн. м3.Сверхвысокими плотинами с железобетонным экраном являются КомпосНовос (Campos Novos) в Бразилии (202 м) и Бакун (Bakun, 205 м, Малайзия) [Li,Wang, Mi]. Интенсивное строительство плотин с железобетонными экранами внастоящее время ведётся в Китае, Бразилии, Лаосе, Филиппинах и др. Большевсего плотин с железобетонными экранами строится в Китае, США, ЛатинскойАмерике.
В России же плотины с ЖБЭ не строились и не строятся.Рисунок 5.10. Плотина Фош ду Арейа во время строительства (вид с верхнегобьефа)В СССР первая плотина с железобетонным экраном построена в 1958 г. ЭтоУрто-Токойская плотина высотой 54 м с двухслойным железобетонным экраном[Гольдин, Рассказов; Лятхер, Иващенко, Рожанов]. Между слоями уложенаасфальтовая мастика [Кузовлев]. Подэкрановый слой выполнен в виде бетоннойподготовки толщиной 10 см, уложенной по слою гравия толщиной 3 м.267Приложение к п.5.3.Современныеконструкциижелезобетонными экранамикаменно-набросныхплотинсВ современной конструкции плотины с железобетонным экраном можновыделить четыре основных конструктивных элемента – сам экран, подэкрановаязона (зона 2), упорная призма (зона 3) и присыпка на верховом откосе (экране)(зона 1) (рис.5.11) [ICOLD, 2010, В.141; Ляпичев; Cooke; Sherard, Cooke]. Откосыкаменно-набросной плотины принимают довольно крутыми – при использованиигорной массы его заложение составляет 1,31,4.2Bжбэ3B1B1A3BТ3CРисунок 5.11.
Схема устройства и зонирования грунтов в плотине с ЖБЭКонструкция упорной призмыВ упорной призме современной плотины производится зонирование камняпо крупности и качеству уплотнения. Часто выделяют три зоны: верховая призма(зона 3B), низовая призма (зона 3С) и промежуточная зона (зона 3А).Основное назначение верховой призмы (зона 3B), расположенной поджелезобетонным экраном, – это восприятие гидростатической нагрузки ипередача его на основание. Поэтому камень в зоне 3B уплотняют особотщательно, послойно, с применением виброкатков и увлажнением [ICOLD, 2010,В.141; Sherard, Cooke]. Внутри зоны 3B может устраиваться дренаж, еслиукладываемые грунты обладают низкой проницаемостью (с коэффициентомфильтрации менее 10-3 см/с).Низовая призма (зона 3С) в меньшей степени воспринимаетгидростатическое давление и её основное назначение состоит в обеспеченииустойчивостй профиля плотины.
Поэтому в ней используется более крупныйкамень, который укладывается слоями большей толщины (до 2 м). Иногда междузонами 3B и 3C устраивается зона T, в которую укладывается каменьпромежуточного качества, для удешевления стоимости каменной насыпи(например, Агуамилпа (Aguamilpa), Синго (Xingo) и Тяньшеэцяо №1(Tianshengqiao 1)).При строительстве в сейсмически опасных районах низовой откоспокрывается слоем крупного камня (размером 1,2 м и более) – зона 4. Толщинаантисейсмической пригрузки 15-20 м.268Зона 3А является переходной зоной между подэкрановой зоной (зона 2) иверховой упорной призмой (зона 3B), и её назначение – предотвращение выносагрунта зоны 2 в поры крупнообломочного грунта в случае сильного поврежденияэкрана или наполнения водохранилища до окончания бетонирования экрана.
Взоне 3А используется, как правило, отсортированный мелкий гравий и щебень.Конструкция подэкрановой зоныЭкран укладывается на специальную подэкрановую зону (зона 2). Еёназначение не только выравнивание поверхности под экран, но и сглаживаниенеравномерности деформаций упорной призмы, а также борьба с суффозией вслучае фильтрации. Необходимость в устройстве этой зоны была обоснованаопытом. На плотине Гоухоу высотой 70 м, построенной в Китае, такая зонаотсутствовала. Это привело к аварии.Ширина переходной зоны обычно назначается на гребне 4-5 м (или менее) cувеличением на 3 м на каждые 100 м напора.
Зона 2 разделяется на две подзоны:2A и 2B.Зона 2B подстилает экран почти на всём его протяжении. В неёукладывается щебенистый грунт. Зерновой состав подэкрановой зоны долженобеспечивать её фильтрационную устойчивость при градиентах 100 и более,отсутствие сегрегации при отсыпке и ровную рабочую поверхность для укладкиэкрана. При подборе зернового состава в зарубежной практике применяюткритерий Терцаги [ICOLD, 2010, В.141; Sherard, Cooke]. Грунт зоны 2B содержитв себе 3050% частиц размером до 5 мм. Максимальная крупность частиц в этойзоне составляет 75-100 мм. Частицы должны быть устойчивы к химическойсуффозии и обладать достаточной морозостойкостью. Грунт подэкрановой зоныукладывается тонкими слоями и тщательно уплотняется.Зона 2А расположена под экраном в районе контурного шва. В эту зонуукладывается гравийно-песчаный грунт максимальной крупностью 19 мм.Поверхность подэкрановой зоны выравнивается для укладки экрана слоембетона или выкладывается из сборных железобетонных блоков.Конструкция защитной призмыВ высоких плотинах на нижнюю часть экрана укладывается защитная зона(зона 1), предназначенная для снижения фильтрации через экран в случаеобразования в нём трещин.
Она конструктивно состоит из двух зон: 1А и 1B. Взону 1В укладывается илистый, заглинизированный песок. Он предназначен длякольматации возможных трещин в экране. Зона 1А из каменной отсыпкизащищает грунт зоны 1B от размыва водой.Конструкция железобетонного экранаЖелезобетонный экран в настоящее время выполняют однослойным. Дляплотин высотой до 70 м обычно принимают экран постоянной толщины (не менее30 см). При бóльшей высоте плотины толщина экрана увеличивается по его мерезаглубления под уровень верхнего бьефа.Для сопряжения экрана с основанием и бортами применяют контурнуюплиту и другие ПФЭ – противофильтрационные стены и цементационные завесы.При скальном и полускальном основании чаще всего устраиваютконтурную плиту [ICOLD, 1989; ICOLD, 2010, В.141]. Её назначение – удлинение269пути фильтрации через скалу и создание удобной площадки для цементации.Плиту располагают на относительно сохранной скале.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
