Проектирование и строительство земляных плотин

Следует учитывать, что при строительстве гидроузла, в который входит земляная плотина, в распоряжении строителей имеются прежде всего грунты из выемок под водослив и под другие сооружения узла (шлюз, гидростанцию, подходные каналы и пр.), которые желательно использовать в полезную насыпь, т. е. в земляные сооружения узла — плотину, дамбы, перемычки и пр. В общем балансе грунты полезных выемок могут играть большую роль, а специальные карьеры для земляной плотины иногда даже меньшую. Этим обстоятельством объясняется между прочим факт распространения высоких плотин из разных грунтов, н именно типа II, б (фиг. 12—1,в) с центральной водонепроницаемой частью, обсыпанной разными грунтами в порядке возрастания крупности зерен их и пористости к откосам. Тип. II, a (фиг. 12—1,б и 12—45) менее распространен, хотя он более целесообразен в фильтрационном отношении, но верховой откос в таких глубинах должен быть более пологим, чем в типе II б (фиг. 12— 1,в).

При крайне ограниченном количестве хорошего водонепроницаемого грунта переходят к типам плотин III и IV (фиг. 12— I, г, д, е, ж), которые можно выполнять вообще из всяких грунтов; причем если имеется пластичный водонепроницаемый грунт, то осуществляют тип III а (или IV а (пластичный экран или ядро), а если и его нет, то III б или IV б (жесткий экран или диафрагма).

Что касается типа V (фиг. 12—1), то он целесообразен, когда из полезных выемок гидроузла получается много камня, не используемого для других сооружений. Наброска этого камня в низовую часть плотины создает весьма рациональный тип плотины.

Геологические условия определяют прежде всего материал для плотины, но кроме того, они могут влиять на выбор типа плотины сами по себе.

Если водонепроницаемый связный грунт лежит близко от поверхности, целесообразны все типы плотины без жестких экранов или диафрагм; последние лучше сопрягаются со скальным основанием, однако есть случаи применения диафрагм и при глинистых основаниях с установкой диафрагмы на надежный шпунт (Иваньковская плотина).

При глубоком залегании водонепроницаемого грунта можно применять плотины с понурами, если нецелесообразно смыкаться с водонепроницаемой слишком глубоко залегающей толщей, а в противном случае — плотины с экранами и диафрагмами, сопрягающимися глубокими зубьями с водонепроницаемыми основаниями.

Климатические условия в известной мере также влияют на выбор типа плотины.

Суровые зимние условия заставляют применять мощный защитный слой по откосам, приближая однородную плотину к типу плотины с центральной водонепроницаемой частью (тип II б, фиг. 12—1, в). В этих условиях вообще предпочтительнее плотины из несвязных или малосвязных грунтов с диафрагмами или жесткими экранами, тем более, что в северных местностях сезон для постройки земляных плотин очень короток, плотины же из несвязных и малосвязных грунтов можно строить и при небольших морозах.

Обилие атмосферных осадков делает невозможной укатку глинистых грунтов в период дождей, поэтому при подобных условиях надо стремиться к уменьшению объема глинистых грунтов в плотине или полному их исключению, т. е. с этой точки зрения целесообразнее плотины типа III и IV (фиг. 12—1), причем даже лучше III б и IV б с жесткими диафрагмами и экранами.

Производственно-экономические условия. Наличие того или иного оборудования для постройки плотины (экскаваторы, скреперы, вид транспорта, катки и пр.) определяет темпы возведения земляной плотины, которые в современных условиях для больших плотин характеризуются суточной производительностью земляных работ по насыпи плотин до 30 000 м3. Сроки возведения зависят от имеющейся механизации для работ и типа плотины: проще всего выполнять однородную плотину и затем плотину с экраном, плотины с ядрами, диафрагмами, плотины из нескольких грунтов сложнее, так как темпы возведения отдельных частей между собой связаны и чаще всего наличие «многодельности» тормозит работу.

Большую роль играют общий план работ по гидроузлу, часть которого составляет земляная плотина, очередность их, а также экономические показатели плотины: стоимость ее, сроки возведения, условия эксплуатации.

Окончательный выбор типа плотины может быть сделан после суммарного учета влияния всех перечисленных выше факторов.

10.6 Особенности плотин ГАЭС и приливных ГЭС