Проектирование и строительство земляных плотин

Другим примером возведения сооружения на торфяном основании может служить намыв ограждающей и струенаправляющей дамб в водохранилище Печерской ГРЭС. Слаборазложившийся торф залегал на трассе дамб на глубине до 10 м. Рижским отделением ТЭПа совместно с Московским СУ «Гидромеханизация» было принято смелое решение — поэтапно возводить дамбы на промежуточную высоту с перерывом до одного года для усадки и уплотнения торфа основания. На рис. 9.1. показан первый этап возведения дамб [14].

Рис. 9.1. Первый этап возведения дамб водохранилища Печерской ГРЭС: 1 — проектный профиль сооружения; 2 — грунт, намытый во время первого этапа работ; 3 — торф; 4 — суглинки; 5 — илистый грунт.

Поэтапное возведение дамб оказалось оправданным и надежным, и его можно рекомендовать для намыва напорных сооружений при рассосредочении по времени нагрузки на слабое основание.

10. Технология строительства насыпных плотин

10.1. Общие сведения

Насыпные грунтовые и каменно-набросные плотины небольшой высоты возводились с древних времен в Египте, Междуречье, Китае для водоснабжения систем орошения. В дореволюционной России такие плотины строились для мельниц и привода оборудования заводов на Урале. Высокие плотины начали строить во всем мире с развитием землеройной техники и транспорта с конца 19 века, в основном при строительстве ГЭС. В СССР широкое строительство ГЭС и плотин началось с принятия плана ГОЭЛРО в 1922 г. и особенно после 1946 г. Большим преимуществом насыпных плотин является использование местных грунтов.

Многообразные конструкции насыпных плотин, приведенные в разделе 3, позволяют использовать практически любые виды грунтов от песка и глины до камня.

Развитая российская гидротехника позволила возводить уникальные плотины. Так в Таджикистане на р. Вахш построена самая высокая в мире плотина в составе Нурекской ГЭС высотой 300 м с объемом отсыпки 56 млн. м³. Конструкция плотины приведена на рис. 10.1.1.

Другим примером уникальной каменно-набросной плотины, построенной российскими инженерами, служит Высотная Асуанская плотина на реке Нил в Египте.

Новая Высотная Асуанская плотина (араб. «Ас-Саад аль-Али») расположена в 6 км выше старой Асуанской плотины, построенной в 1898—1902 (последняя реконструкция в 1960 г.) у 1-го нильского порога. Длина каменно-набросной плотины около 4 км, высота 110 м. Объём водохранилища свыше 160 млрд. м³. После завершения строительства плотины и заполнения водохранилища до НПГ образовалось водохранилище протяженностью в 500 км, названное оз. Насер в честь президента ОАР, при котором было начато строительство.

Рис. 10.1.1. Нурекская насыпная ядерная плотина на р. Вахш

1 — ядро из суглинка; 2 — призмы из гравийно-галечникового грунта; 3 — переходные зоны; 4 — пригрузка откоса горной массой; 5 — банкет из горной массы; 6 — верховая перемычка; 7 — бетонная пробка; 8 — укрепительная цементация; 9 — антисейсмические пояса; 10 — 11 смотровые галереи; 12 — контур плотины первой очереди; 13 — экран первой очереди.

На рис. 10.1.3 приведен фотоснимок плотины.

Приведенные примеры относятся к плотинам, где местным материалом для строительства служит камень, залегающим обычно на берегах горных рек. На равнинных реках превалируют такие грунты как песок, глина, супеси и суглинки. Из этих грунтов и возводят плотины на реках центральной России. В последние годы плотины из суглинков и моренных грунтов построены способом сухой отсыпки для верхнего бассейна Загорской гидроаккумулирующей электростанции — ГАЭС-1 и строящейся сегодня Загорской ГАЭС-2.

Рис.10.1.2. Нурекская высотная плотина, фото со спутника.

Рис.10.1.3. Асуанская Высотная плотина [14].

Рис. 10.1.4. Отсыпка дамбы верхнего бассейна Загорской ГАЭС- 2 [10].

На рис. 10.1.4 приведена фотография отсыпка дамбы верхнего бассейна Загорской ГАЭС-2 из грунтов выемки котлована здания ГАЭС.

Поскольку при возведении плотин из мягких грунтов при сухой отсыпке необходимо их уплотнять, рассмотрим этот способ подробнее.

10.2. Способы возведения тела насыпной плотины

Тело насыпной земляной плотины может быть образовано следующими способами:

1) путем отсыпки грунта с последующим его механическим уплотнением;

2) путем отсыпки без механического уплотнения. Образование тела плотины без механического уплотнения возможно а) рыхлой сухой отсыпкой и б) рыхлой отсыпкой в воду, где происходит большее естественное уплотнение, чем при сухой отсыпке.

Наиболее надежным, испытанным и распространенным способом постройки земляных плотин является отсыпка грунта с последующим его механическим уплотнением.

10.3. Плотины насыпные, возводимые с механическим уплотнением грунта

Уплотнение насыпного грунта обеспечивает достаточную плотность насыпи, создание в ее грунте более высокого внутреннего трения и сцепления, повышает водонепроницаемость тела плотины.