Проектирование и строительство земляных плотин

Плотины ГАЭС (гидроаккумулирующих гидравлических электростанций), также как и приливных ГЭС, отличаются быстро изменяемым переменным уровнем воды верхнего бассейна, а при ограниченной емкости и нижнего. Так на Загорской ГАЭС при работе в генераторном цикле уровень НПГ (нормального подпертого горизонта) снижается на 9 м за несколько часов. Вода из тела плотины при этом фильтрует с верхнего откоса в верхний бассейн, и вода может не успевать снижать депрессионную кривую при снижении уровня воды в бассейне. При этом возникает давление снизу на бетонные плиты откоса, что может привести к их разрушению и оползанию самого откоса. Очевидно, что этот верховой откос плотины нужно дренировать, как и низовой. Приведем конструкцию насыпной ограждающей дамбы верхнего бассейна Загорской ГАЭС- 1 [10].

Рис. 10.6.1. Профиль ограждающей дамбы верхнего бассейна.

Рис. 10.6.2. Конструкция крепления монолитных плит крепления откоса дамбы анкерными зубьями: 1 — бетонная плита толщиной 20 см; 2 — бетонный зуб глубиной 80 см; 3 — бетонный зуб глубиной 100 см

Как видно из рисунков, в середине дамбы заложен специальный вертикальный и горизонтальный дренаж для ускорения снижения кривой депрессии в низовом откосе при изменении уровня воды в бассейне, и это оправдано. Но конструкция крепления бетонных плит верхнего откоса с помощью бетонных зубьев без устройства трехслойного дренажного фильтра, который выполняется на всех плотинах, вызывает сомнение.

Практика эксплуатации Загорской ГАЭС-1 подтверждает эти опасения, на многих участках плиты оползли и дамбу необходимо срочно ремонтировать.

Кроме этого, снижение отметки верха дабы на 2 м по просьбе строителей также вряд ли оправдано, так как запас высоты дамбы от НПГ до верха дамбы составил всего 0.8 м., что недостаточно для волнового воздействия и образующихся зимой ледяных торосов. Возможно, это оправдано возможным оперативным управлением снижения горизонта воды в бассейне, но при этом уменьшается мощность гидроагрегатов в режиме генерации.

Очевидно, эти недочеты будут учтены при строительстве Загорской ГАЭС-2.

Известно множество зарубежных аналогов ГАЭС, которые и нужно использовать применительно к местным условиям.

11.Строительство намывных плотин

11.1. История строительства намывных плотин

Первоначальное применение гидромеханизации земляных работ получила в США в штате Калифорния при разработке золотоносных песков, изобретателем этого способа считается Матиссон (1853 г.) Грунт размывался мощной струей гидромонитора, создаваемой обычно с помощью насосной станции. Образованная при размыве пульпа самотеком или с помощью грунтового насоса по пульпопроводу транспортировалась на обогатительную фабрику, где выделялось золото.

Другим направлением явилось применение плавучих установок с установленным на палубе грунтовым насосом, с помощью которого ил и песок всасывался со дна водоема и транспортировался тем же насосом на береговой объект или наливался в баржу. Эту установку назвали земснарядом и применяли первоначально на расчистке рек, а затем на намыве площадок, дамб и земляных плотин.

Благодаря высокой рентабельности при несложном оборудовании и незначительных капиталовложениях гидравлический способ весьма быстро получил широкое распространение сначала в золотой промышленности, а затем в конце ХIХ века стал применяться там же в США при строительстве земляных плотин и других сооружений.

Рис. 11.1.1. Гидравлическая разработка золотоносных песков в Калифорнии (США 19 век) [16].

Начиная с ХХ века, гидромеханизация в США постепенно завоевала главенствующее положение при возведении земляных плотин, называемыми в случае возведения способом гидромеханизации — намывными, причем размеры сооружаемых плотин все возрастали, и объемы намывных плотин достигли 75 млн. м³ (плотина Форт-Пек на р. Миссури, 1933 — 1939 гг.). До 1941 г. в США были намыты десятки крупных плотин высотой до 80 м. Ввиду ужесточения законов охраны окружающей среды в США, возведение плотин способом гидромеханизации сегодня не используется.

Рис.11.1.2. Устаревший эстакадный способ намыва. Намыв плотины на строительстве Цимлянской и Куйбышевской ГЭС до перехода на безэстакадный способ в 1953 г. [5].

В СССР намыв плотин был начат в 1935 -1936 гг. при строительстве канала Москва — Волга по инициативе профессора Н. Д. Холина (Иваньковская плотина на р. Волга и др.).