Для предотвращения оползания и отслаивания экрана от тела плотины плиты должны иметь анкеры, заделываемые в подэкрановую кладку.
Толщину плит железобетонного экрана и их армирование следует определять в соответствии с расчетом устойчивости плит на откосе, прочности при действии волновых, ледовых и монтажных нагрузок, а также с учетом деформации откоса плотины.
4.27. Гибкие железобетонные экраны надлежит предусматривать из нескольких слоев плит с прослойками гидроизоляции между ними. Плиты экрана необходимо разделять температурными и осадочными швами и укладывать их в слои с перевязкой швов.
Размеры плит следует выбирать такими, чтобы была обеспечена гибкость экрана в целом при минимально возможном числе швов. Длину и ширину плит, бетонируемых на месте, можно принимать в пределах от 10 до 20 м.
Для обеспечения связи между слоями плит и всего экрана с телом плотины следует предусматривать анкеры или другие конструкции, предотвращающие сползание плит по откосу.
4.28*. Сопряжение негрунтовых экранов плотины с основанием следует предусматривать при помощи бетонного зуба, в котором, как правило, устраивается потерна для создания инъекционной или мерзлотной завесы.
Соединение экрана с зубом следует предусматривать в виде разрезной или гибкой конструкции (слоистой - с заделкой экрана в зуб, шарнирной - с устройством гибкого шва по периметру).
4.29*. Асфальтобетонные экраны и диафрагмы допускается предусматривать при температурных воздействиях на них в периоды строительства и эксплуатации до минус 50 °С.
4.30. Под экраном из негрунтовых материалов следует выполнять подэкрановую подготовку.
Подэкрановую подготовку из уплотненного крупнообломочного грунта или мелкого камня необходимо укладывать по каменной наброске.
Толщину подэкрановой подготовки следует назначать в зависимости от материала экрана, крупности материала подэкрановой подготовки, крупности материала в наброске, высоты плотины и условий производства работ.
ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВАНИЯМ ПЛОТИН. СОПРЯЖЕНИЕ ПЛОТИН С ОСНОВАНИЕМ
4.31*. При оценке грунтов основания следует учитывать требования пп. 1.5*-1.7* и 2.72*-2.82.
4.32. При строительстве плотин на скальном и особенно на нескальном основании необходимо определять расчетом неравномерность осадок основания как в продольном, так и в поперечном направлении их для проверки трещиностойкости противофильтрационных устройств плотин.
4.33. При проектировании каменно-земляных плотин с грунтовыми противофильтрационными устройствами, возводимыми методом отсыпки грунтов в воду, должен быть предусмотрен контакт грунтов этих устройств с грунтом основания.
4.34. Сопряжение грунтовых противофильтрационных устройств плотины со скальным основанием допускается предусматривать в виде торкретирования основания и береговых склонов, врезки и др.
4.35. Для улучшения статической работы, повышения трещиностойкости противофильтрационных устройств высокие плотины, расположенные в узком ущелье, следует проектировать с криволинейной осью, выпуклой в сторону верхнего бьефа.
4.36*. В северной строительно-климатической зоне сопряжение противофильтрационных устройств талых каменно-земляных и каменно-набросных плотин с трещиноватым скальным основанием следует производить с помощью бетонного зуба с потерной для выполнения цементационной (инъекционной) завесы в основании. В пределах подруслового талика цементацию основания следует выполнять до заполнения водохранилища, а в береговых примыканиях - по мере оттаивания основания. На сильнотрещиноватых основаниях следует проводить предпостроечное искусственное оттаивание вечномерзлых грунтов основания с последующей их цементацией до начала заполнения водохранилища.
На контакте грунтовых ядер и экранов талых каменно-земляных плотин с сильнотрещиноватым скальным основанием следует предусматривать устройство слабоармированной бетонной плиты в виде открылков бетонного зуба с укрепительной цементацией основания под ней.
4.37*. На нескальных основаниях, сложенных слабосжимаемыми и слабоводопроницаемыми (в том числе и при оттаивании) грунтами, сопряжение противофильтрационных устройств каменно-земляных плотин с основанием следует производить врезкой их в основание на глубину верхнего разуплотненного слоя. При наличии в основании верхнего слоя аллювиальных отложений из песчано-гравийно-галечниковых грунтов мощностью до 5 м сопряжение следует осуществлять с помощью зуба, входящего в коренные породы основания.
5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПЛОТИН
5.1*. При проектировании плотин I и II классов из грунтовых материалов необходимо выполнять следующие основные расчеты:
а) фильтрационные (пп. 5.3 и 5.4*);
б) фильтрационной прочности (п. 5.5*);
в) обратных фильтров, дренажей и переходных слоев (пп. 5.6 - 5.9);
г) устойчивости откосов, экрана и защитного слоя (пп. 5.10* - 5.13*);
д) напряжений и деформаций (пп. 5.14* и 5.15*);
е) осадок тела плотины и основания (пп. 5.16* и 5.17*);
ж) горизонтальных смещений (п. 5.19*);
з) креплений откосов на прочность от действия волн, льда и др. (п. 5.21).
Кроме того, дополнительно следует выполнять:
для неоднородных земляных намывных плотин расчеты фракционирования грунта и устойчивости боковых призм (пп. 3.13, 3.14*, 3.17, 5.12*), расчеты консолидации и перового давления п. 5.18);
для земляных насыпных и каменно-земляных плотин, у которых тело, ядро, экран или основание сложены из глинистых грунтов, - расчеты порового давления при их консолидации и проверку трещиностойкости (пп. 5.18, 5.22*);
для каменно-земляных плотин с ядром, кроме того, - проверку устойчивости на сдвиг низовой призмы плотины.
Для плотин III и IV классов следует ограничиться расчетами, указанными в подпунктах «а» - «г», «е», «з».
Расчеты следует производить для всех характерных поперечных сечений плотин.
При проектировании плотин из грунтовых материалов в северной строительно-климатической зоне необходимо дополнительно к указанным расчетам произвести расчеты температурного режима тела и основания плотины, ложа и бортов водохранилища и русла в нижнем бьефе плотины в ходе ее строительства и эксплуатации (п. 5.23*).
5.2*. Расчеты плотин во всех случаях следует выполнять для основных и особых сочетаний нагрузок в эксплуатационный период работы плотин и для сочетаний нагрузок в период их возведения (строительный период).
Расчеты плотин, возводимых в сейсмических районах, следует выполнять согласно требованиям СНиП II-7-81*.
5.3. Фильтрационные расчеты тела плотины, основания и берегов следует выполнять для:
а) определения фильтрационной прочности тела плотины, ее основания и берегов;
б) расчета устойчивости откосов плотины и берегов;
в) обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.
При выполнении фильтрационных расчетов следует учитывать кольматаж ложа водохранилища и верхового откоса плотины при его развитии во времени.
5.4*. Фильтрационными расчетами (а также исследованиями) надлежит определять следующие параметры фильтрационного потока:
а) положение поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) в теле плотины и берегах;
б) фильтрационный расход воды через тело плотины, основание и берега;
в) напоры (или градиенты напора) фильтрационного потока в теле плотины, основании, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф за подошвой низового откоса, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границах противофильтрационных устройств (черт. 9).
Черт. 9. Фильтрационные деформации в земляных и каменно-земляных плотинах и их основаниях
а - однородная плотина на слоистом основании; б - каменно-земляная плотина на скальном основании; А, Б - сопряжение несвязного и связного грунтов оснований; В - область местного выпора грунта в случае выхода потока на откос; Je,max - расчетный (максимальный) градиент напора в зоне высачивания потока на уровне воды нижнего бьефа; a - угол наклона низового откоса ядра к горизонту; Jp, Jc, Ju, Ji, Jrun - градиенты напора соответственно суффозии, контактного размыва, выпора, входа фильтрационного потока в дренаж, пульсации в обратном фильтре от наката и спада волн
При неоднородном или анизотропном геологическом строении основания указанные в настоящем пункте параметры фильтрационного потока следует определять с учетом этих особенностей.
При выполнении фильтрационных расчетов талых плотин из грунтовых материалов, возводимых в северной строительно-климатической зоне, указанные параметры фильтрационного потока следует определять с учетом изменения границ зон мерзлых грунтов в теле и основании плотины в ходе ее строительства и эксплуатации.
5.5*. Фильтрационную прочность тела плотины, а также противофильтрационных устройств оценивают на основе соответствующих расчетов и экспериментальных исследований грунтов при действующих в сооружении градиентах напора с учетом напряженно-деформированного состояния сооружения и его основания, особенностей конструкции, методов возведения и условий эксплуатации.
Расчеты фильтрационной прочности надлежит выполнять исходя из наибольшего напора, действующего на плотину.
При оценке фильтрационной прочности необходимо выполнить условие
Jest,m ?? (5)
где Jest,m - действующий средний градиент напора в расчетной области фильтрации;
Jcr,m - критический средний градиент напора, принимаемый на основании исследований грунтов в условиях, отвечающих реальным условиям эксплуатации сооружения. В предварительных расчетах и при отсутствии необходимых исследований значения Jcr,m могут быть приняты в соответствии с имеющимися аналогами или по табл. 8;
n - коэффициент надежности по ответственности сооружений, определяемый по СНиП 2.06.01-86.
Таблица 8
|
Грунт |
Значения критических средних градиентов напора Jcr,m для |
||
|
|
понура |
экрана и ядра |
тела и призмы плотины |
|
Глина, глинобетон |
15 |
12 |
8 - 2 |
|
Суглинок |
10 |
8 |
4 - 1,5 |
|
Супесь |
3 |
2 |
2 - 1 |
|
Песок: |
|
|
|
|
средний |
- |
- |
1 |
|
мелкий |
- |
- |
0,75 |
Примечание. Проверку фильтрационной прочности тела или призмы плотины из грунтовых материалов выполняют для поперечного профиля, назначенного исходя из расчетов устойчивости откосов.
В результате проверки фильтрационной прочности уточняют конструкцию плотины, в частности местоположение дренажа.
Значения критического среднего градиента принимают в зависимости от физико-механических свойств грунта и способа его укладки, причем большие значения Jcr,m назначают для более плотного грунта.
5.6. При проектировании обратных фильтров, дренажей и переходных слоев надлежит:
а) устанавливать расчетные параметры (зерновой состав, плотность, пористость, коэффициент фильтрации и пр.) грунтов, защищаемых обратными фильтрами, оценивать их суффозионную прочность (суффозионность) и определять расчетные размеры сводообразующих частиц и диаметр пор (da и da,max) защищаемого грунта в зависимости от его состава и условий фильтрационного потока;
б) выбирать естественные карьерные грунты или искусственно получаемые (щебеночные, гранулированный шлак и др.), которые могут быть использованы для устройства обратных фильтров;
в) подбирать зерновой состав первого слоя обратного фильтра и последующих слоев (если в этом есть необходимость) из выбранных естественных карьерных или искусственных материалов;
г) проверять суффозионную прочность и устойчивость грунтов, защищаемых обратным фильтром, и грунтов обратных фильтров;
д) устанавливать толщину и число слоев обратных фильтров;
е) устанавливать допустимые пределы отступлений в зерновом составе, толщине слоев и плотности грунтов фильтра при их укладке в дренажи или переходные слои.
5.7. Для обратных фильтров, дренажей и переходных слоев допускаемый коэффициент разнозернистости фильтровых материалов k60,10 должен удовлетворять условиям:
а) если защищаемый грунт несуффозионный сыпучий,
k60,10 ?? (20 - 25),
где меньшее значение k60,10 следует принимать для скатанных частиц песчаных и гравийных грунтов, а большее - для щебенистых грунтов фильтра;
б) если защищаемый грунт суффозионный сыпучий,
k60,10 ?? 15;
в) если защищаемый грунт глинистый с числом пластичности Ip ?? 0,07 (допускается при обосновании Ip ?? 0,05),
k60,10 ?? 50.
Формулу k60,10 50 следует принимать как для обратных фильтров дренажей, так и для переходных слоев плотин.
При толщине переходного слоя плотин более 3 м величина k60,10 может быть принята более 50 (при соответствующем обосновании);
г) для фильтров, устраиваемых из пористого бетона,
k60,10 ?? 12;
д) для фильтров, выполняемых отсыпкой материалов в воду,
k60,10 ?? 10.
Здесь
k60,10 = d60 : d10, (6)
где d60, d10 - размеры фракций грунта, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет соответственно 60 и 10 % массы всего грунта.
Для фильтров, выполняемых из материалов с k60,10 £ 10, толщину слоев назначают согласно указаниям п. 2.70, а для фильтров, выполняемых из материалов k60,10 > 10, толщину слоев необходимо назначать по результатам опытных отсыпок с учетом сегрегации фильтровых материалов, возникающей при транспортировании, отсыпке и разравнивании слоев фильтра.
