Проектирование и строительство земляных плотин

Техническая инспекция стройки потребовала полного заполнения труб коллекторов раствором. Подача раствора оставалась возможной только с нижнего конца коллектора. Автором главы был разработан специальный сложный проект, который удалось осуществить с большими потугами и риском. Положение еще усугубилось тем, что при строительстве дренажной призмы концы коллекторов были вырезаны и потеряны. Геодезическая привязка коллекторов была выполнена неверно и пришлось предварительно искать погребенные на 6 м в тело плотины концы коллекторов гидравлической иглой (труба d = 12 мм с шлагом и подачей воды с давлением 1 МПа). Описанный случай свидетельствует о необходимости точного соблюдения проекта заполнения раствором коллекторов.

Проект заделки сбросной системы по окончании намыва земляной плотины путем бетонирования концов коллектора и заливки трубы цементным раствором приведен на рис. 11.12.1. [4].

Рис. 11.12.1. Заделка шахтных колодцев и коллекторов по окончании намыва [8]

1 — коллектор, заполняемый цементным раствором: 2 — шахтный сбросной колодец, засыпаемый грунтом (стояк заделывают бетоном); 3 — противофильтрационные диафрагмы; 4 — объем грунта; удаляемый при откапывании трубы для ее заделки бетонной пробкой и восстанавливаемый укладкой вручную; 5 — объем заделки конструкций колодца, удаленных на глубину до 2 м; 6 — бетонные пробки; 7 — удаляемая часть трубы.

Операции выполнения работ по заделке колодца и коллектора понятны из описания рисунка. Другой операцией по доработке плотины, связанная с окончанием её намыва, связана с планировкой откосов. При создании промежуточных дамбочек обвалования в процессе намыва верхний слой откоса толщиной 1 — 0.5 м имеет предельно низкую плотность и подлежит удалению. Планировка производится по выставленным шаблонам проектных откосов с помощью срезки грунта с помощью бульдозеров и грейдеров. Срезанный вниз грунт разравнивается у основания откосов.

Рис. 11.12.2. Бетонирование участка плотины Куйбышевской ГЭС. 1954 г.

Дальнейшие работы по отсыпке фильтров, устройству дренажа, бетонированию или мощению верхового откоса обычно выполняются управлением механизации строительства. Но в зимний период (при простое земснарядов) для загрузки рабочих крепление откосов не редко выполняется гидромеханизаторами без применения специального оборудования.

11.13. Расчет фильтрации, оплывания и устойчивости откосов плотины во время намыва

Почти все грунтовые плотины при строительстве ГЭС Волжско-Камского и Днепровского каскадов возводились способом гидромеханизации из песчаных грунтов. Все эти плотины проектировались институтом «Гидропроект». Надежность намывных плотин подтверждена их многолетней безотказной эксплуатацией.

Вместе с этим, в процессе намыва, на ряде объектов происходили оплывание и оползни откосов во время намыва. Эти случаи объясняется тем, что намыв плотины производится в гораздо более тяжелых условиях, чем в расчетных режимах эксплуатации с дренажными устройствами. Как правило, намыв плотины производился до устройства постоянного дренажа, в условии постоянного полного водонасыщения тела плотины водой гидросмеси от мощных земснарядов с расходом от 4000 м³/час до 10000 м³/час, при высоте плотин в отдельных случаях до 80 м (плотина Мингечаурской ГЭС).

Оплывания и оползни откосов при намыве случались не часто. Это можно объяснить большим заложением откосов и большим коэффициентом надежности, принимаемым генпроектировщиком, а также тем, что основание большинство пойменных и русловых плотин было дренирующими, а подаваемый расход воды кроме сброса в водоотводящие устройства, фильтровался через два откоса плотины и основание. Происходящие случаи оползания откосов обычно не были катастрофическими и быстро устранялись.

Но при водонепроницаемом основании положение усложняется, так как весь поток фильтрации при намыве истекает только через нижнюю часть откосов намываемой плотины. Случай оползня произошел при намыве пойменной плотины на строительстве Куйбышевской ГЭС, где не были полностью удалены суглинки основания береговой части Волги [1].

Был и катастрофический случай в Киеве в 1961 г. при многолетнем заполнении гидроотвала оврага «Бабий яр» глинистыми нестабилизированными грунтами (рис. 2). Госкомиссия по выяснению причин прорыва дамбы с образованием селя, выявила многочисленные нарушения, как при проектировании, так и при эксплуатации гидроотвала. (Рис. 1.1. повтор в начале}

Комиссия отметила, что проектной конторой гидромеханизации Минмонтажстецстроя, выполнявший проект, не был произведен расчет ограждающей дамбы на устойчивость при намыве, а исполнители не установили должного контроля над производством.

К сожалению, необходимо отметить, что если генпроектировщик выполняет все расчеты для эксплуатации плотины с устройством дренажа, то для процесса намыва плотины не разработана теоретическая база расчетов, кроме общих рекомендаций в нескольких литературных источниках [2, 5].