Способ возведения каменно-земляной плотины в воде

 

Использование: при возведении каменно-земляных отсечных плотин в условиях существующих водохранилищ. Сущность изобретения: укладку грунта в тело плотины производят первоначально в наиболее глубоководных местах в створе плотины до достижения отметки, расположенной под уровнем воды на глубине, не превышающей двух высот расчетной волны в водоеме на период строительства. После этого пионерным способом производят досыпку тела плотины по длине всего створа на высоту 0,5 м выше нормального подпорного уровня. Затем завершают возведение плотины до требуемой высоты при непрерывном опережении укладки грунта последовательно в ядро, переходные зоны и упорные призмы с величиной опережения, определяемой опытным путем. 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к способам возведения каменно-земляных отсечных плотин в условиях существующих водохранилищ.

Известны способы возведения грунтового сооружения путем намыва грунта в воду [1, 2] Плотина водоема-охладителя Запорожской АЭС на Каховском водохранилище возведена намывом песка в воду на глубину до 8 м.

Дамба защиты Ленинграда возведена намывом песка и насыпью моренного суглинка пионерным способом в воду глубиной до 8 м по принципу мгновенного оползня (Севенард Ю.К. Горелик Л.В. и др. Исследование консолидации грунта в дамбе, возводимой отсыпкой суглинка в воду//Гидротехническое строительство, 1985, N 1, с. 21-23).

Плотина HUGH Кееnlyside на реке Колумбии возводилась способом насыпи местных грунтов в воду на глубину до 17 м. Грунт предварительно накоплялся на бровке возводимого экрана, затем мгновенно (по принципу мгновенного оползня) погружался в воду, что обеспечивало сохранность в водной среде природной высокой плотности и естественной влажности валунной глины [3] Недостатком всех вышеописанных способов возведения каменно-земляных плотин является то, что отсыпка грунтов производилась на незначительную глубину до 8-17 м, при этом не ограничивалось повышение мутности водной среды. Кроме того, в основании и теле этих сооружений не требовалось устройства противофильтрационных завес.

Цель изобретения повышение статической устойчивости и фильтрационной прочности основания и тела плотины путем обеспечения требуемых физико-механических показателей.

Цель может быть достигнута тем, что при возведении каменно-землянной плотины, включающем заготовку грунта, доставку его к месту погружения в воду, погружение в транспортировку грунта в водной среде до места укладки и укладку его в тело сооружения, укладку грунта в тело плотины производят первоначально в наиболее глубоководные места в створе плотины до достижения отметки, расположенной под уровнем воды на глубине, не превышающей двух высот расчетной волны и водоеме на период строительства. После этого пионерным способом производят досыпку тела плотины по длине всего створа на высоту 0,5 м выше нормального подпорного уровня (НПУ). Затем завершают возведение плотины до требуемой высоты при непрерывном опережении укладки грунта последовательно в ядро, переходные зоны и упорные призмы с величиной опережения, определяемой опытным путем.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не выявлены в других аналогичных технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, и, следовательно, обеспечивают соответствие заявляемого устройства критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявляемого устройства в отношении совокупности его существенных признаков с прототипом показывает, что новым в способе возведения каменно-земляной плотины в воде является поэтапная укладка грунта в тело: первоначально в наиболее глубоководные места в створе плотины до достижения отметки, расположенной под уровнем воды на глубине, не превышающей двух высот расчетной волны в водоеме. После этого досыпают по длине всего створа на высоту 0,5 м выше НПУ и затем завершают возведение до требуемой высоты при непрерывном опережении укладки грунта в ядро, переходные зоны и упорные призмы.

Таким образом, заявляемый способ возведения каменно-земляной плотины в воде соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена плотина, возводимая в воде, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный профиль по створу.

Предлагаемый способ возведения каменно-земляной плотины осуществляют следующим образом.

Возведение плотины 1 начинают в наиболее глубоких местах в створе. Глинистый грунт, предназначенный для укладки в ядро 2, готовится на берегу в виде блоков комьев 3. Грунт в блоках комьях 3 уплотняют до максимальной плотности γ_d≅γ_dред≅γ_s, где γ_d максимальная плотность грунта, т/м³; γ_dпред предельная плотность грунта, т/м³; γ_s плотность частиц грунта на уровне твердой полутвердой консистенции, т/м³; I_L ≅ (0-0,25), где I_L показатель консистенции.

Предельную плотность γ_dпред и показатель консистенции I_L устанавливают опытно-производственными испытаниями. Изготовленные блоки-комья 3 загружают в инвентарные контейнеры 4, а межблочные полости заполняют песком под воздействием вибрации. Песок предварительно отмывают из пылеватых и глинистых частиц. Плотность в контейнере 4 должна быть на уровне плотности грунта в блоках-комьях 3 с отклонениями ± 3-5% Стенки и дно контейнера должны быть плотными, без щелей, чтобы песок не просыпался, а грунт в контейнерах не разуплотнялся при транспортировке.

Форму и вес блоков-комьев 3 выбирают в зависимости от агрегатного состава карьерного глинистого грунта и возможности его плотной укладки в контейнерах 4 и в теле плотины 1. Размер и вес контейнеров 4 с уложенным грунтом выбирают исходя из грузоподъемности транспортных средств и кранового оборудования.

Доставленный к месту строительства в контейнерах 4 глинистый материал подается в воду краном 5 с предварительно построенного наплавного моста 6. Поверхность образуемого каждого слоя ядра выравнивается отсыпкой песка. Одновременно с возведением ядра 2 ведется отсыпка переходных зон 7 из мелкой фракции горной массы и упорных призм 8 из горной массы. Грунты укладываются при непрерывном опережении сначала в ядро, затем переходные зоны и упорные призмы. Отсыпка горной массы ведется с наплавного моста 6 через односкатные грохоты на плаву. Мелкая фракция горной массы просыпается через отверстия грохотов и направляется в переходные зоны 7, а крупная фракция по наклонному скату грохота скатывается в упорные боковые призмы 8.

Возведение ядра 2 должно опережать возведение переходных зон 7, а возведение переходных зон 7 должно опережать возведение упорных призм 8. Величину опережения определяют опытно-производственными испытаниями.

Плотину начинают возводить в наиболее глубоководной части створа. На первом этапе возводят плотину до отметки верха, расположенной под уровнем воды на глубине, не превышающей двух высот расчетной волны 2h, где h высота волны в водоеме на период строительства, м. Волнами не должно разрушаться ядро и переходные зоны.

На втором этапе возводят более высокопроизводительным пионерным способом второй слой плотины, высотой (2h+0,5 м), т.е. выше НПУ на 0,5 м с целью снижения вероятности размываемых волновых воздействий на ядро и переходные зоны.

На третьем, завершающем этапе возводится часть плотины выше наката волн по высоте от (2h+0,5 м) до проектной отметки гребня.

После завершения отсыпки плотины 1 в основании ее в створе глинистого ядра 2 устраивают цементационную противофильтрационную завесу 9, а также одно двухрядные завесы 10 в теле ядра 2, образуя таким образом сплошной противофильтрационный фронт.

Глубина и протяженность в плане противофильтрационный завесы 9 определяется геофильтрационными исследованиями.

Применение изобретения позволит обеспечить статическую устойчивость основания и тела плотины путем обеспечения требуемых физико-механических показателей.

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КАМЕННО-ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ В ВОДЕ преимущественно для ограждения части акватории водохранилища, включающий заготовку грунта, доставку его к месту погружения в воду, погружение и транспортировку грунта в водной среде до места укладки и укладку его в тело сооружения, отличающийся тем, что укладку грунта в тело плотины производят первоначально в наиболее глубоководные места в створе плотины до достижения отметки, расположенной под уровнем воды на глубине, не превышающей двух высот расчетной волны в водоеме на период строительства, после чего пионерным способом производят досыпку тела плотины по длине всего створа на высоту, превышающую на 0,5 м нормальный подпорный уровень, и затем завершают возведение плотины до проектной высоты, при этом возведение тела плотины производят при непрерывном опережении укладки грунта последовательно в ядро, переходные зоны и упорные призмы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2