Состав и технологию нагнетания инъекционных растворов обосновывают соответствующими исследованиями, а при необходимости - опытными работами.
Толщину инъекционной диафрагмы в основании следует принимать не менее 1/10 напора на плотину.
Инъекционная диафрагма должна обладать необходимой фильтрационной прочностью, обеспечивающей долговечность плотины.
ДРЕНАЖНЫЕ УСТРОЙСТВА
2.51. Устройство дренажа тела земляной плотины следует проектировать с целью:
а) организованного отвода воды, фильтрующейся через тело и основание плотины в нижний бьеф;
б) предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию;
в) экономически обоснованного снижения депрессионной поверхности для повышения устойчивости низового откоса (внутренний дренаж),
г) повышения устойчивости верхового откоса при быстрой сработке водохранилища, а также для снятия порового давления, возникающего при сейсмических воздействиях;
д) отвода воды, профильтровавшейся через экран, ядро. В случае слабоводопроницаемого материала низовой призмы плотины и наличия низовой переходной зоны отвод воды следует осуществлять специальным дренажным слоем на поверхности основания, соединенным с дренажем низовой призмы плотины.
В высоких плотинах, выполняемых из суглинистого или супесчаного грунта, для ускорения консолидации и устранения влияния порового давления может быть предусмотрено устройство горизонтальных или вертикальных дрен в толще низовой и центральной частей тела плотины.
2.52*. При проектировании дренажных устройств необходимо учитывать физические характеристики грунтов тела и основания плотины, их суффозионность и условия фильтрации в области дренажа.
Размеры дренажных устройств следует определять для каждого конкретного случая исходя из фильтрационных условий, исключающих кольматаж грунта в области дренажа.
Конструкции дренажных устройств низовой части плотины представлены на черт. 2.
Черт. 2. Схемы основных видов дренажа
в русле: а - дренажный банкет; б - наслонный дренаж. На берегу: в - трубчатый дренаж; г - горизонтальный дренаж; д-ж - комбинированные дренажи; 1 - дренажный банкет; 2 - поверхность депрессии; 3 - обратный фильтр; 4 - наслонный дренаж; 5 -труба; 6 - дренажная лента; 7 - отводящая труба; 8 - отводящая канава; df - максимальная глубина промерзания; mt - коэффициент низового откоса: bb - ширина банкета поверху
Дренаж талой плотины, возводимой в северной строительно-климатической зоне, следует располагать в непромерзающей части профиля плотины (черт. 1.1, а).
2.53. Для устройства обратного фильтра дренажа должны применяться несвязные естественные или получаемые дроблением грунты, а также искусственные пористые материалы - пористый бетон и др. (п. 2.71).
Дренажный коллектор следует проектировать из камня, бетонных, железобетонных, асбестоцементных, гончарных труб и др. с учетом агрессивности воды.
2.54*. Дренажный банкет (черт. 2, а) следует выполнять, как правило, на русловых участках плотины при ее возведении без перемычек и при перекрытии реки отсыпкой камня в воду.
Превышение гребня дренажного банкета hs (при отсутствии наслонного дренажа) над максимальным уровнем нижнего бьефа (черт. 2, а, б) следует определять с запасом на волнение, величину которого устанавливают в соответствии с п. 2.12*, но не менее 0,5 м. Ширину банкета поверху назначают из условий производства работ, но не менее 1 м.
При сопряжении тела плотины с дренажным банкетом должна быть обеспечена фильтрационная прочность сопряжения за счет устройства обратного фильтра по внутреннему откосу банкета. При наличии в основании мелкозернистого грунта и больших выходных градиентов напора под дренажным банкетом надлежит предусматривать горизонтальный обратный фильтр. Гребень дренажного банкета следует защищать от засорения поверхностными стоками.
2.55*. Наслонный дренаж (черт. 2, б) следует выполнять на участках плотины, перекрывающих затопляемую пойму, а также при отсутствии на месте строительства достаточного количества камня.
Толщину наслонного дренажа с обратным фильтром следует назначать из условий производства работ, но не менее величины
t = 5ds,85 + tf, (3)
где ds,85 - диаметр частиц, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 85 % массы грунта всего дренажного слоя; tf - толщина обратного фильтра.
Материал наслонного дренажа должен сопрягаться с материалом обратного фильтра и защищать низовой откос от волнового воздействия в нижнем бьефе, а в некоторых случаях - и от промерзания.
Превышение гребня наслонного дренажа hs над максимальным уровнем нижнего бьефа следует принимать, как и для дренажного банкета (п. 2.54*), с учетом высоты выклинивания фильтрационного потока на низовой откос плотины и глубины промерзания.
2.56. Трубчатый дренаж (черт. 2, в) следует применять, как правило, на тех участках плотины, где в период ее эксплуатации вода в нижнем бьефе отсутствует или присутствует кратковременно.
Трубчатый дренаж следует предусматривать из бетонных или асбестоцементных труб (перфорированных) с заделанными или незаделанными стыками, с обсыпкой обратным фильтром.
Сечение дренажных труб следует определять гидравлическими расчетами. Диаметр дренажной трубы следует принимать не менее 200 мм.
По длине трубчатого дренажа необходимо предусматривать смотровые колодцы, располагаемые с учетом рельефа местности и требуемых уклонов.
2.57. Горизонтальный дренаж (черт. 2, г) следует проектировать в виде сплошного дренажного слоя или отдельных горизонтальных поперечных или продольных дренажных лент, выполняемых из крупнозернистого материала и защищаемых обратным фильтром.
2.58. Комбинированный дренаж (черт. 2, д - ж) представляет собой одну из возможных комбинаций дренажей, указанных в пп. 2.54* - 2.57. Отметку гребня банкета комбинированного дренажа (см. черт. 2, д) следует назначать с учетом условий перекрытия русла реки.
2.59. Размеры дренажных устройств в виде плоских дренажей или дренажных лент следует определять гидравлическими и фильтрационными расчетами с учетом условий выполнения дренажа.
2.60*. Вид дренажных устройств может меняться на различных участках плотины, и их конструкцию следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов в зависимости от:
а) вида плотин, инженерно-геологических и гидрогеологических условий основания и берегов;
б) физико-механических характеристик грунтов для дренажей;
в) условий производства работ;
г) климатических условий района строительства;
д) условий эксплуатации и температурного режима сооружения;
е) степени агрессивности воды.
2.61. Дренажи тела плотины, как правило, не устраивают в следующих случаях:
а) при возведении плотин на водопроницаемом основании, в которых депрессионная поверхность без устройства дренажа оказывается достаточно удаленной от поверхности низового откоса и не попадает в зону промерзания;
б) в низовой части плотин с экранами, ядрами и диафрагмами при условии обеспечения отвода профильтровавшейся воды;
в) в плотинах, низовая часть которых выполнена из каменной наброски или из другого крупнообломочного материала (гравийного, галечникового и т. п.).
2.62. В случае, если земляная плотина сопрягается с бетонной, дренажи их должны быть увязаны между собой.
2.63. В местах примыкания плотины к береговым участкам, расположенным выше уровня нижнего бьефа в межень, должен быть предусмотрен организованный отвод воды, профильтровавшейся через плотину (например, горизонтальный дренаж).
2.64. При строительстве земляных насыпных плотин на водонасыщенных грунтах, в которых под нагрузкой возникает поровое давление, которое нарушает прочность основания и не может быть уменьшено за счет снижения интенсивности возведения плотины, поверхность основания в пределах низкой части плотины следует покрывать горизонтальным дренажем, а для отвода воды, отжимаемой из грунта основания, рекомендуется дополнительно устраивать вертикальные дрены. Необходимость и размеры такого дренажа и расстояние между вертикальными дренами должны быть обоснованы расчетом консолидации основания с учетом интенсивности возведения плотины.
2.65*. Устойчивость верхнего слоя грунта основания в нижнем бьефе следует оценивать расчетом на выпор от действия восходящего фильтрационного потока, если этот слой имеет водопроницаемость меньшую, чем нижележащий грунт.
При недостаточной устойчивости слоя грунта подошвы низового откоса плотины надлежит устраивать вертикальный дренаж, прорезающий этот слой и снижающий противодавление.
Вместо вертикального дренажа, при соответствующем обосновании, следует предусматривать пригрузку основания за низовым откосом плотины с устройством при необходимости обратного фильтра.
ОБРАТНЫЕ ФИЛЬТРЫ
2.66. Обратные фильтры надлежит предусматривать на контакте дренажа (или пригрузки) и дренируемого тела плотины, ядра, экрана или основания плотины.
Материалы обратного фильтра следует подбирать из условия обеспечения фильтрационной прочности сопрягающихся грунтов в месте контакта в процессе возведения и в период эксплуатации плотин.
Обратные фильтры допускается не устраивать при специальном обосновании; в частности, устройство такого фильтра по контакту с дренажем необязательно, если дренируемое тело сложено гравелистыми песками, гравийными грунтами и т.п.
2.67. Зерновой состав материала обратного фильтра должен быть подобран с учетом физических характеристик дренируемого грунта и имеющихся местных фильтровых материалов. Состав фильтра должен исключать:
а) отслаивание глинистого грунта на контакте с материалом фильтра - для плотин из глинистого грунта или плотин на глинистом основании;
б) проникание (просыпание) частиц защищаемого грунта в поры фильтра на участках нисходящего фильтрационного потока - для плотин из песчаного грунта;
в) выпор и вдавливание частиц грунта в поры фильтра - для песчаного основания на участках восходящего потока;
г) размыв защищаемого грунта на границе с фильтром - в случае фильтрационного потока, направленного вдоль контакта (контактный размыв);
д) кольматаж фильтра мелкими частицами, выносимыми фильтрационным потоком из защищаемого грунта, вынос которых допускается в проекте;
е) опасную для прочности фильтра суффозию в самом слое фильтра.
Состав фильтра должен обеспечивать «самозалечивание» трещин в ядре в случае их образования.
Для плоти III и IV классов и временных сооружений допускается отслаивание связного грунта в порах фильтра на глубину, не влияющую на его прочность (на 0,5 d0,max, где d0,max - максимальный диаметр пор фильтра).
2.68. Число слоев обратного фильтра и их состав следует определять на основании технико-экономического сравнения вариантов, при этом необходимо стремиться к назначению возможно меньшего числа слоев фильтра.
2.69. Материал обратного фильтра дренажей для плотин I и II классов следует проверять экспериментальным путем на грунтах и в условиях работы, в которых он будет находиться в сооружении, а для плотин III и IV классов - согласно соответствующим расчетам.
2.70. Толщина каждого слоя обратного фильтра по фильтрационным условиям должна быть не менее 5 ds,85, но не менее 0,2 м.
Толщину слоев обратных фильтров необходимо назначать с учетом производства работ и технико-экономических расчетов.
2.71. Для устройства обратных фильтров следует применять естественные несвязные или получаемые дроблением грунты из твердых морозостойких каменных пород, не содержащие водорастворимых солей, и гранулированные шлаки (предварительно исследованные в лаборатории).
СОПРЯЖЕНИЕ ТЕЛА ПЛОТИНЫ С ОСНОВАНИЕМ, БЕРЕГАМИ И БЕТОННЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ
2.72*. Для предотвращения опасной фильтрации по контакту земляной плотины с ее основанием следует предусматривать меры, зависящие от характера и состояния грунтов основания и обеспечивающие плотное примыкание грунта тела плотины к грунту основания.
В проектах плотин, возводимых на нескальном основании, следует предусматривать мероприятия по подготовке основания, в том числе по вырубке леса и кустарника, выкорчевыванию пней, удалению растительного слоя и слоя, пронизанного корневищами деревьев и кустов или ходами землеройных животных, а также по удалению грунта, содержащего значительное количество органических включений или солей, легко растворимых в воде (пп. 1.5* и 2.5*), удалению сильнольдистых грунтов по всей площади основания талой плотины или только под верховым клином мерзлой плотины, и в случае необходимости - мероприятия по созданию противофильтрационного устройства в основании плотин (зуба, стенки, шпунта, мерзлотной завесы и т.п.). При проектировании мерзлых плотин допускается не предусматривать удаление растительного слоя в пределах низовой упорной призмы плотины.
При сопряжении талой плотины с вечномерзлыми грунтами береговых примыканий противофильтрационное устройство плотины следует заводить в берега на глубину зоны оттаивания грунтов береговых массивов при эксплуатации плотины, определяемую теплотехническим расчетом.
При проектировании плотин распластанного профиля частичный или полный отказ от мероприятий по подготовке основания допускается при соответствующем обосновании согласно требованиям п. 3.3*.
При проектировании земляных плотин, возводимых на скальном основании, должно быть предусмотрено удаление разрушенной скалы (в том числе должны быть удалены отдельные крупные камни и скопления камней) на площади сопряжения противофильтрационных устройств плотины с основанием, заделаны разведочно-геологические и строительные выработки.
На участках сопряжения с основанием частей профиля плотины, выполняемых из более водопроницаемых материалов, чем противофильтрационные устройства, удаление разрушенной скалы необязательно.
