Плотины из грунтовых материалов

ОЧЕРТАНИЕ И КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ПЛОТИНЫ 3.18. Крутизну откосов намывных плотин и вид крепления назначают в соответствии с требованиями пп.2.9-2.37, при этом крутизну откосов следует устанавливать не только с учетом конструкции и высоты плотины, характеристик грунтов ее тела и основания, но и с учетом неблагоприятного для устойчивости откосов фильтрационного режима, возникающего в процессе намыва плотины, а также отсутствия в период строительства постоянных дренажных устройств.

Предварительно средние значения крутизны откосов намывных плотин можно назначать по аналогии с построенными сооружениями в соответствии с данными табл. 5.

Таблица 5

Вид плотины

Грунты основания

Крутизна откоса

Однородная песчаная

Песчаные, супесчаные

1:3,5 - 1:5

Старичные отложения, торф, ил

1:5 - 1:8

Неоднородная гравийно-песчаная с ядром

Скальные, плотные глины

1:3 - 1:4

3.19. Если в результате расчета устойчивости откосов плотины в стадии ее намыва с учетом технологии производства работ получатся более пологие откосы, чем по расчету откосов в период эксплуатации плотины, крутизна должна быть принята по расчетам для строительного периода.

При необходимости выполнения более крутых откосов следует изменить технологию или применить конструктивные мероприятия, например, строительный дренаж.

3.20. Откосы намывных плотин распластанного профиля, формирующиеся при свободном растекании пульпы, допускается проектировать без крепления или с облегченным гравийным, галечниковым или биологическим креплением при обеспечении его сохранности в условиях волнового и ветрового воздействий.

На откосах таких плотин при необходимости следует предусматривать поперечные буны для предотвращения перемещения грунта течениями вдоль плотины.

3.21. Ширину гребня намывных плотин следует устанавливать в соответствии с требованиями п. 2.11.

Минимальную ширину гребня намывной части профиля плотины строительного периода следует назначать с учетом возможности работы гидротранспортной установки и используемых при укладке грунта средств механизации: для неоднородных плотин с центральной зоной - не менее 50 м, с ядром - не менее 70 м; для однородных плотин - не менее 20 м.

При необходимости возведения плотины с меньшей шириной по гребню верхнюю ее часть следует выполнять отсыпкой грунта насухо.

3.22. При проектировании дренажных устройств в теле намывной плотины следует наряду с требованиями пп.2.51-2.71 учитывать возможность одновременного ведения работ по намыву тела плотины и по устройству дренажа, отдавая предпочтение конструкциям дренажа, представленным на черт. 2, б, д, е.

Для понижения поверхности депрессии в плотине во время намыва надлежит при наличии обоснования предусматривать специальные дренажи.

3.23. Средние значения уклона откосов при свободном намыве песчаных и гравийных грунтов (при торцовом безэстакадном способе намыва с 10 %-ной консистенцией пульпы) можно ориентировочно назначать по табл. 6 с последующей корректировкой по данным начального этапа намыва.

При консистенции пульпы, отличающейся от 10 %-ной, уклон откоса i рассчитывают по формуле

(4)

где С - консистенция пульпы, % по массе;

i₁₀ - уклон откоса при С = 10 %.

Таблица 6

Грунт

Уклон откоса при расходе пульпы, м³/ч

до 2000

2000-4000

св. 4000

Песок:

мелкий

1:40

1:60

1:100

средний

1:33

1:40

1:65

крупный

1:25

1:33

1:40

гравелистый

1:20

1:25

1:30

Гравий

1:15

1:20

1:25

3.24. Уклон откоса при намыве ниже уровня воды определяют по расчету в зависимости от зернового состава грунта. Предварительно уклон откоса может быть принят от 1:10 до 1:4, причем меньшие значения уклона соответствуют мелким пескам при наличии течения воды в водоеме. С увеличением крупности грунта и снижением скорости течения уклон откоса увеличивается.

ТРЕБОВАНИЯ К РЕКОНСТРУКЦИИ ПЛОТИН 3.25. При реконструкции земляных намывных плотин повышение гребня однородной плотины может быть обеспечено за счет примыва низовой призмы к существующему откосу плотины. Примыв следует выполнять из карьерного грунта более крупного состава, чем грунт, из которого намыт основной профиль плотины. Допускается выполнять низовую призму плотины отсыпкой грунта насухо с послойной укаткой.

3.26. При повышении гребня намывной плотины с ядром кроме примыва низовой призмы необходимо предусматривать создание противофильтрационного устройства, выполненного, например, в виде экрана, сопряженного с существующим ядром.

3.27. Перед возведением низовой призмы должен быть снят растительный слой на существующем низовом откосе плотины.

До начала примыва низовой плотины должны быть реконструированы все действующие дренажные устройства.

ТРЕБОВАНИЯ К ПЛОТИНАМ, ВОЗВОДИМЫМ В СЕВЕРНОЙ СТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ 3.28*. Намывные талые плотины для северной строительно-климатической зоны следует проектировать с учетом ежегодных сроков начала и окончания сезона намыва грунта, мероприятий по ускорению оттаивания промерзшего в холодный период грунта, при которых ко времени принятия расчетного напора тело плотины будет полностью в талом состоянии.

3.29*. Для низконапорных талых плотин из песчаного грунта, возводимых на слабых основаниях, следует предусматривать при технико-экономическом обосновании конструкции с распластанными профилями, при которых верховой откос является волноустойчивым без дополнительного крепления, а низовому откосу придается профиль, позволяющий выводить основную часть фильтрационного потока в основание плотины.

3.30*. Для однородных намывных плотин с принудительно формируемым низовым откосом должно быть предусмотрено защитное покрытие сухого откоса для предотвращения в эксплуатационный период солифлюкции, в том числе устройством пригрузок.

3.31*. В проектах талых плотин, возводимых на основаниях, сложенных льдистыми грунтами (при i_i ³ 0,05), должно быть приведено обоснование допустимости осадок грунта тела плотины при оттаивании основания.

3.32*. При проектировании дренажных устройств талых намывных плотин следует учитывать возможность их попеременного замораживания и оттаивания в строительный период.

3.33*. В проекты должны быть включены мероприятия по обеспечению устойчивости откосов плотины в процессе строительства при ежегодном оттаивании поверхностного слоя грунта.

3.34*. На основаниях, сложенных льдистыми грунтами (0,4 ³ i_i ³ 0,05), при соответствующем обосновании допускается строительство мерзлых плотин высотой до 10 м.

3.35*. В проектах реконструкции намывных плотин должны быть предусмотрены меры, обеспечивающие надежное качество сопряжения старой и новой частей плотины, в том числе мерзлого или талого состояния грунта плотины.

4. КАМЕННО-ЗЕМЛЯНЫЕ И КАМЕННО-НАБРОСНЫЕ ПЛОТИНЫ 4.1*. Каменно-земляные и каменно-набросные плотины по конструкции противофильтрационных устройств и способу производства работ подразделяют на основные виды, указанные в табл. 7 и на черт. 6-8.

Таблица 7

Тип плотины

Конструкция противофильтрационного устройства

Каменно-земляная

Грунтовый экран (черт. 6, а)

Грунтовое ядро (черт. 6, б)

Верховая грунтовая призма (черт. 6, в)

Центральная грунтовая призма (черт. 6, г)

Инъекционная диафрагма (в плотине, возводимой направленным взрывом, черт. 7, а)

Экран (в плотине, возводимой направленным взрывом, черт. 7, б)

Каменно-набросная

Экран из негрунтовых материалов (черт. 8, а)

Диафрагма (черт. 8, б)

Черт. 6. Виды каменно-земляных плотин

а-г - см. табл. 7; 1 - крепление верхового откоса; 2 - грунтовый экран; 3 - переходные слои (обратные фильтры); 4 - грунтовое ядро; 5, 6 - верховая и низовая призмы; 7, 8 - верховая и центральная грунтовые противофильтрационные призмы

Черт. 7. Виды взрывонабросных плотин

а, б - см. табл. 7; 1 - контур навала; 2 - контур расчетного профиля; 3 - инъекционное ядро; 4 - инъекционная завеса; 5 - экран; 6 - понур

Черт. 8. Виды каменно-набросных плотин

а, б - см. табл. 7; 1 - тело плотины; 2 - цементационная завеса; 3 - бетонный зуб; 4 - железобетонный экран; 5 - подэкрановая кладка; 6 - верховая призма; 7 - диафрагма; 8 - переходные слои; 9 - низовая призма

В северной строительно-климатической зоне каменно-земляные и каменно-набросные плотины в зависимости от температурного состояния грунтов плотины и ее основания, конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основании подразделяют на основные типы и виды, указанные в табл. 7.1 и на черт. 6; 6.1; 8.

Таблица 7.1

Тип плотины

Конструкция противофильтрационного устройства

Принцип строительства

Каменно-земляная талая

Грунтовый экран (черт. 6, а)

Грунтовое ядро (черт. 6, б)

Центральная грунтовая призма (черт. 6, г)

Каменно-земляная мерзлая

Грунтовое ядро и мерзлотные завесы в ядре и основании (черт. 6.1, а)

Центральная грунтовая призма и мерзлотные завесы в призме и основании (черт. 6.1, б)

Грунтовое ядро и мерзлотная завеса в ядре и мерзлотная завеса в основании, выполняемая из потерны (черт. 6.1, в)

Каменно-набросная талая

Экран из негрунтовых материалов (черт. 8, а)

Диафрагма (черт. 8, б)

Черт. 6.1. Виды мерзлых каменно-земляных плотин в северной строительно-климатической зоне

а-в - см. табл. 7.1; 1 - переходные слои (обратные фильтры); 2 - грунтовое ядро; 3, 4 - верховая и низовая призмы; 5 - центральная грунтовая противофильтрационная призма; 6 - СОУ; 7 - естественная граница подруслового талика; 8 - цементационная галерея; 9 - линия раздела талого и мерзлого грунта; h - высота плотины; b_um - ширина противофильтрационного устройства понизу

4.2*. Каменно-земляные и каменно-набросные плотины следует возводить как на скальных, так и на нескальных основаниях.

В северной строительно-климатической зоне талые каменно-земляные и каменно-набросные плотины следует возводить на скальных и нескальных основаниях, сложенных малосжимаемыми при оттаивании грунтами. На основаниях, сложенных сжимаемыми при оттаивании грунтами, разрешается проектировать мерзлые каменно-земляные плотины.

4.3. При проектировании каменно-земляных и каменно-набросных плотин наряду с требованиями разд. 1 необходимо также учитывать требования разд. 2 в части, относящейся к материалам для возведения земляных насыпных плотин, проектирования откосов и гребня плотин, противофильтрационных устройств и их сопряжений с основанием, берегами и бетонными сооружениями, а также при разработке проектов реконструкции таких плотин.

4.4. Возведение каменно-земляных и каменно-набросных плотин следует предусматривать отсыпкой каменного материала (каменной наброски, горной массы, галечникового грунта) слоями, принимая меры к его уплотнению (послойная укатка, гидроуплотнение) или ярусами высотой 3 м и более.

4.5*. Возведение каменно-земляных плотин направленным взрывом допускается в благоприятных для этого метода природных условиях: в узком створе ( < 3, где В - ширина створа), при скальных породах берегов, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к каменным материалам плотин.

Противофильтрационные устройства этих плотин следует выполнять путем инъекции раствора в центральную призму, отсыпкой верховой слабоводопроницаемой призмы или экрана, а также из негрунтовых материалов. В проектах этих плотин надлежит предусматривать доводку сооружения до необходимых размеров. При надлежащем обосновании направленным взрывом можно возводить и однородные плотины.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ 4.6. Пригодность материала для возведения каменно-земляных и каменно-набросных плотин должна быть обоснована данными соответствующих исследований в лабораторных и натурных условиях.

Пригодность скальных пород карьера (по прочности, морозостойкости, химическим свойствам) следует устанавливать в зависимости от высоты плотины, местоположения их в профиле плотины и от климатических условий района строительства, учитывая условия разработки и транспортирования.

4.7. Состав каменного материала плотин следует подбирать исходя из:

а) обеспечения требуемой плотности укладки;

б) учета сегрегации при отсыпке высокими ярусами;

в) учета местоположения грунтов в теле плотины.

При соответствующем обосновании допускается применение слабых выветрелых пород с учетом изменения их характеристик во времени.

Окончательный состав материала каменно-земляных и каменно-набросных плотин необходимо принимать на основе технико-экономических расчетов рассматриваемых вариантов плотин.

4.8. Предельную крупность крупнообломочного грунта, отсыпаемого в тело плотины, и его зерновой состав следует устанавливать в проекте в зависимости от качества камня и метода возведения плотины. Крупность материала, отсыпаемого послойной укаткой, должна быть не более 0,75 толщины отсыпаемого слоя.

4.9. Для плотин I и II классов высотой более 50 м лабораторные данные физико-механических характеристик грунтов следует, как правило, уточнять исследованиями на опытных насыпях (по возможности включаемых в полезный объем плотины), для плотин высотой более 100 м такие исследования обязательны.

4.10. Для наброски следует использовать камень без сортировки. Сортировку камня можно производить только при наличии соответствующего обоснования.

4.11. Укладку различного материала по частям профиля плотины, как правило, следует предусматривать при высоте плотины 50 м и более, при этом прочный материал следует использовать в более напряженных частях, а материал морозостойких пород - во внешних частях профиля.