Материалы для строительства плотин

Обновлено: 16.05.2024

Строительство плотин

Устройство водоема связано со строительством ряда гидротехнических сооружений, объединяемых общими условиями совместной работы и местоположением и называемых гидроузлом. Так, при строительстве водоема с целью благоустройства территории основными сооружениями гидроузла можно назвать собственно водоем, плотину, при необходимости дамбы, водосбросное сооружение и водоспуск (водовыпуск). Основную роль играет плотина, обеспечивающая регулирование стока (аккумуляцию воды в водоеме). Для того чтобы правильно запроектировать и построить плотину, необходимо предварительно провести ряд инженерных изысканий, результаты которых уточнят место расположения плотины, надежность сопряжения плотины с дном и берегами водотока, возможные потери на фильтрацию, приток воды поверхностного и грунтового стока и др.

С этой целью проводят следующие виды инженерных изысканий: топографические, геологические, гидрологические, гидрогеологические, завершающиеся камеральными работами и лабораторными анализами собранных в полевых условиях материалов (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Графические материалы изысканий (по И.М. Шармановскому): а — водосборная площадь; б — план проектируемого водоема; в — геологический профиль по створу плотины; г — литологическая колонка буровой скважины N°1; д — условные обозначения грунтов; е — компрессионная кривая

Створом плотины называется предполагаемое место расположения плотины на водотоке. Наиболее желательным местом расположения створа является то место, в котором горизонтали поверхности земли близко подходят друг к другу, берега крутые, а выше по течению горизонтали «раздвигаются», образуя расширение значительного объема. Это место и будет являться наиболее удобным для строительства плотины исходя из соображений топографии. Если просмотреть весь водоток (а речь идет, в первую очередь, о водоемах на местном стоке), то станет ясно, что удобных мест имеется не одно, а несколько. Поэтому приходится решать вопрос с привлечением других материалов изысканий.

На основе топографических изысканий определяют объем чаши водоема при разных уровнях воды.

Определенную конкретизацию могут внести материалы геологических изысканий, показывающих, в каком створе грунты более прочные, более надежные, обладающие слабыми фильтрационными свойствами. Место расположения таких фунтов и определит предпочтительный створ будущей плотины. Изменяя место расположения створа, необходимо считаться с тем, что при движении вверх по водотоку одновременно изменяется (уменьшается) площадь бассейна (водосборной площади), а следовательно, и объем годового поверхностного стока.

В результате гидрологических изысканий определяют площадь водосбора и различные характеристики стока и, в первую очередь, объем годового стока. При этом могут возникнуть различные соотношения между потенциальным объемом чаши водоема и объемом годового стока, которые помогут выбрать оптимальный створ, тип регулирования стока, а при большом объеме стока — решить вопрос о создании не одного, а целого каскада водоемов, расположенных на одном и том же водотоке.

Результаты гидрогеологических изысканий позволяют выявить наличие водоносных горизонтов, их расположение и величину подземного стока, определяющую возможное подземное питание водоема.

По результатам всех этих изысканий и лабораторных исследований выбирается окончательное расположение одного или нескольких гидроузлов. В последнем случае необходимо считаться с тем, что экономическая эффективность создания отдельных гидроузлов каскада будет различной и предпочтение следует отдать наиболее эффективному, если его объем и площадь акватории будут отвечать заданным требованиям.

Основным сооружением гидроузла является плотина. Плотины классифицируются по отношению к пропуску стока, основным используемым материалам, особенностям конструкции, способу возведения и по другим признакам.

По отношению к пропуску стока плотины подразделяют на глухие, водосливные и фильтрующие (наподобие бобровых деревянно-веточных плотин).

По основным используемым материалам плотины могут быть грунтовые (однородные и неоднородные), каменные, каменно-набросные, габионные, каменно-земляные, намывные, из армированного грунта, деревянные, ряжевые, бетонные, железобетонные и др.

По особенностям конструкции плотины из бетона и железобетона можно подразделить на гравитационные, контрфорсные, арочные и др.

По способу возведения земляные плотины можно подразделить на насыпные с уплотнением, намывные, взрывонабросные и др. ***

***В данной статье рассматриваются земляные насыпные глухие плотины IV класса, которые наиболее часто применяются на объектах ландшафтной архитектуры (СНиП 2.06.05-84 «Плотины из грунтовых материалов»).

Земляные насыпные плотины по конструкции тела и плотинные водоемы по уровням воды характеризуются следующими основными терминами и показателями: тело плотины, гребень плотины, высота плотины, ширины плотины понизу, ширина противофильтрационной призмы понизу, верховой (мокрый) откос, низовой (сухой) откос; нормальный подпорный уровень (НПУ), форсированный подпорный уровень (ФПУ), уровень мертвого объема (УМО) (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Виды земляных насыпных плотин: а — однородная; б, в — неоднородные; г — с экраном из негрунтовых материалов; д — с фунтовым ядром (вертикальным или наклонным); е — с негрунтовой диафрагмой; ж — с грунтовым экраном; з — продольный разрез плотины; 1 — крепление откосов; 2 — тело плотины; 3 — кривая депрессии; 4 — дренаж; 5 — верховая грунтовая противофильтрационная призма; 6 — низовая призма; 7 — переходный слой фунта; 8 — центральная фунтовая противофильтрационная призма; 9 — зуб; 10 — экран из негрунтовых материалов; 11 — верховая призма; 12 — грунтовое ядро; 13 — инъекционная (цементационная) висячая завеса; 14 — противофильтрационная диафрагма; 15— шпунт или стенка; 16 — фунтовый экран; 17 — гребень; НПУ — нормальный подпорный уровень; УНБ — уровень воды в нижнем бьефе; h —высота плотины; b — ширина плотины понизу; b um — ширина противофильтрационной призмы понизу; b up — ширина плотины по гребню; m h — коэффициент верхового откоса; m t — коэффициент низового откоса; L пл — длина плотины по гребню

Земляные плотины классифицируются по конструкции поперечного профиля, противофильтрационных устройств и способу возведения.

По конструкции поперечного профиля земляные плотины подразделяются на следующие типы: из однородного грунта, из неоднородного грунта, с экраном из негрунтовых материалов, с экраном из грунта, с ядром, с диафрагмой (стенкой, шпунтом).

По конструкции противофильтрационных устройств в основании земляные плотины подразделяются на следующие типы: с понуром, с зубом, с инъекционной завесой, с диафрагмой (стенкой, шпунтом).

По способу возведения земляные плотины подразделяются на следующие типы: с механическим уплотнением грунта; без механического уплотнения грунта (с отсыпкой пионерным способом насухо или с отсыпкой в воду).

При возведении плотин следует руководствоваться следующими соображениями. Земляные плотины, дамбы, противофильтрационные устройства напорных сооружений в виде экранов, ядер и понуров можно возводить отсыпкой грунта как в сухих условиях, так и в воду.

При устройстве противофильтрационных устройств наиболее пригодны глинистые грунты с коэффициентом фильтрации K < 0,1 м/сут и при числе пластичности I p > 0,05. Допускается применять также искусственную грунтовую смесь, содержащую глинистые, песчаные, дресвяные и крупнообломочные грунты. Состав смеси должен быть проверен в производственных условиях или на опытных отсыпках.

Крутизну откосов плотин и дамб при проектировании и строительстве определяют исходя из физико-механических характеристик грунтов; действующих на откосы сил (собственной массы, влияния воды, сейсмических, динамических, внешних нагрузок на гребне и откосах и др.); высоты плотины; производства работ и условий эксплуатации.

Ориентировочные значения заложений откосов (коэффициента заложения откоса m) земляных насыпей плотин из глинистых и песчаных грунтов при наличии в основании грунтов с прочностью, сопоставимой или больше, чем в теле плотины, можно принять по табл. 6.1.

Таблица 6.1. Ориентировочные значения коэффициента заложения m

Высота плотины, м	Значения коэффициента заложения m откосов плотины
Высота плотины, м	верхового (мокрого)	низового (сухого)
Меньше 5	2,00. 2,50	1,50. 1,75
5. 10	2,25 . 2,75	1,75. 2,25
10. 15	2,50. 3,00	2,00. 2,50
15. 50	3,00. ..4,00	2,50. 4,00
Больше 50	4,00-5,00	4,00. 4,50

Для более точного определения коэффициентов заложения устойчивых откосов можно воспользоваться графиком, составленным для различных грунтов. Откосы грунтовых плотин могут иметь переменное заложение, что экономит объем грунта, используемого при возведении плотины. При этом коэффициент заложения т уменьшается в части, примыкающей к гребню плотины, и увеличивается при приближении к основанию.

На откосах средних и высоких плотин рекомендуется устраивать бермы, которые увеличивают устойчивость откосов, облегчают поверхностное водоотведение, и улучшают производственные и эксплуатационные условия. На верховом откосе бермы служат упором крепления и облегчают условия осмотра и ремонта. На низовом откосе бермы используют для служебного проезда, предотвращения размыва водами поверхностного стока (с устройством кюветов или лотков), устройства сооружений для контроля за кривой депрессии и управления задвижкой донного водоспуска. Бермы обычно располагают через 10. 15 м по высоте при ширине 3 м (для проезда) и не менее 1. 2 м, если проезд не предусмотрен.

Гребень плотины при минимальной ширине 4,5 м должен возвышаться как над нормальным подпорным уровнем (НПУ), так и над форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Превышение отметки гребня плотины над отметкой уровня воды определяют для двух расчетных случаев: над отметкой НПУ и над отметкой ФПУ расчетной вероятности превышения по формуле

где h н — высота наката на откос ветровой волны, м; ∆h — высота ветрового нагона волны, м; а — запас по высоте плотины, равный или больше 0,5 м.

Высоту наката ветровой волны на откос hн определяют по специальным методикам, изложенным в справочниках проектировщика гидротехнических сооружений.

Высоту ветрового нагона ∆h ориентировочно можно определить по формуле

где w — скорость ветра расчетной вероятности превышения на высоте 10 м над уровнем воды, м/с; D — протяженность охваченной ветром акватории, м; g — ускорение силы тяжести, м/с2; Н — расчетная глубина, м; α — угол между продольной осью водоема и направлением ветра.

Одним из важнейших элементов насыпной земляной плотины является дренаж тела плотины, который проектируется и стоится для отвода воды, фильтрующейся через тело и основание плотины; предотвращения выклинивания фильтрационного потока на низовой (сухой) откос; снижения уровня кривой депрессии для повышения устойчивости низового откоса; повышения устойчивости верхового откоса при быстром понижении уровня; отвода воды профильтровавшейся через экран, тело и ядро плотины.

Рис. 6.3. Конструкции основных видов дренажа плотин в русле (а — дренажный банкет; б — наслонный дренаж) и на берегу (в — трубчатый дренаж; г — горизонтальный дренаж; д. ж — комбинированные виды дренажа): 1 — кривая депрессии; 2 — обратный фильтр; 3 — дренажный банкет; 4 — наслонный дренаж; 5 — труба (дрена); 6 — отводящий канал; 7 — отводящая труба; 8 — дренажная лента; d f — максимальная глубина промерзания; m t — коэффициент низового откоса; b b — ширина банкета поверху; n s — превышение верха призмы над уровнем воды в нижнем бьефе

Рис. 6.4. Типы креплений верхового откоса плотин (размеры указаны в м): а — одиночное мощение; б — двойное мощение; в — наброской камня в плетневые клетки; г — хворостяной выстилкой; д — железобетонными плитами; 1 — слой камня толщиной 0,3. 0,5 м; 2 — песчано-гравийная подготовка толщиной 0,1 м; 3 — колья диаметром 5. 8 см, длиной 1,5 м; слой гравия или щебня толщиной 0,10. 0,15 м

Дренажные устройства в зоне низового (сухого) откоса могут иметь различную конструкцию (рис. 6.3). Выбор конструкции, в первую очередь, зависит от типа плотины, ее размеров и используемых грунтов. Дренажный банкет обычно устраивают на русловых участках плотины. Превышение гребня дренажного банкета над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе определяют расчетом, но оно должно быть не менее 0,5 м. Ширину поверху принимают из условий производства работ и конструкции, но она не должна быть менее 1 м. Наслонный дренаж устраивают на участках плотины, перекрывающих затопляемую пойму. Толщину наслонного дренажа с обратным фильтром определяют из условий производства работ, но она должна быть не меньше величины t, определяемой по формуле

где d s, 85 — диаметр частиц, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 85 % от массы всего дренажного слоя, м; t f — толщина обратного фильтра, м.

Превышение гребня наслонного дренажа h s над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе принимают, как и для дренажного банкета.

Трубчатый дренаж из бетонных или асбестоцементных труб (перфорированных) с заделанными и незаделанными стыками обсыпают обратным фильтром. Диаметр дренажных труб определяют гидравлическим расчетом, но принимают не менее 200 мм. Толщина каждого слоя обратного фильтра должна быть не менее d s, 85 . но не менее 200 мм. Верховой (рис. 6.4) и низовой откосы крепятся различными способами.

Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.

Материалы для строительства плотин

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - ОАО "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.

ВНЕСЕНА опечатка, опубликованная в официальном издании (М.: Минрегион России, 2012 год)

Опечатка внесена изготовителем базы данных

ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 25 ноября 2017 г. N 1581/пр c 26.05.2018; Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 6 сентября 2018 г. N 565/пр c 07.03.2019; Изменение N 3, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 24 января 2019 г. N 41/пр c 25.07.2019

Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2019

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование новых и реконструкцию существующих плотин (или напорных дамб) из грунтовых материалов (земляных насыпных и намывных, каменно-земляных и каменно-набросных), входящих в состав систем различных видов строительства (энергетического, гидроэнергетического, мелиоративного).

При проектировании плотин, предназначенных для строительства в сейсмических районах, на просадочных и набухающих грунтах, а также на площадках, подверженных оползням, селям и карсту, надлежит учитывать дополнительные требования, предъявляемые к строительству сооружений в указанных условиях.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил применены нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 8.423-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Секундомеры технические. Методы и средства поверки

ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ EN 13416-2011 Материалы кровельные и гидроизоляционные гибкие битумосодержащие и полимерные (термопластичные или эластомерные). Правила отбора образцов

ГОСТ ISO 9862-2014 Материалы геосинтетические. Порядок отбора и подготовки образцов для испытаний

ГОСТ Р 53225-2008 Материалы геотекстильные. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 10320-2014 Материалы геотекстильные и относящиеся к ним изделия. Идентификация на месте

СП 23.13330.2018 "СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений"

СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

СанПин 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 19185, СП 23.13330 и СП 58.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:

грунт: Любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

геосинтетика: Материал, в котором как минимум один компонент изготовлен из синтетического полимера в виде полотна, лент или трехмерной структуры, используемый в контакте с грунтом (почвой) и (или) другими строительными материалами для создания дополнительных слоев (прослоек) различного назначения (армирующих, защитных, фильтрующих, дренирующих, гидроизолирующих, теплоизолирующих) в транспортном, трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях.

геотекстильный материал (геотекстиль): Плоский водопроницаемый синтетический или натуральный текстильный материал (нетканый, тканый или трикотажный), используемый в контакте с грунтом и (или) другими материалами в транспортном, трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях.

геомембрана: Непроницаемый полимерный материал, предназначенный для уменьшения или предотвращения прохода потока воды и (или) жидкости сквозь его структуру.

3.5 форшахта: Вспомогательная конструкция, используемая в качестве кондуктора при устройстве свай.

Раздел 3 (Измененная редакция, Изм. N 1, 3).

4 Общие положения

4.1 Инженерные изыскания, в том числе инженерно-геодезические, инженерно-геологические, гидрометеорологические, необходимые для проектирования и строительства плотин из грунтовых материалов, следует проводить с учетом требований СП 58.13330, специфики гидротехнического строительства и дополнительными исходными данными, содержащимися в задании на проектирование и учитывающими конкретные условия проектируемого объекта.

Объем и методика инженерно-геологических изысканий, площадь и глубина изучения инженерно-геологического разреза должны соответствовать стадии проектирования, сложности природной обстановки, типу и параметрам плотины.

4.2 Плотины из грунтовых материалов в зависимости от материала их тел и противофильтрационных устройств, а также способов возведения, подразделяют на типы, основные из которых указаны в таблице 1.

Земляная насыпная (раздел 5)

Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; отсыпают насухо с уплотнением или в воду

Земляная намывная (раздел 6)

Грунты от глинистых до песчано-гравийных и гравийно-галечниковых; намывают средствами гидромеханизации

Каменно-земляная (раздел 7)

Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационных устройств - от глинистых до мелкопесчаных

Каменно-набросная (раздел 7)

Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационные устройства из негрунтовых материалов или комбинированные: грунт + инъекция, и т.п.

4.3 Тип плотины (таблица 1) следует выбирать в зависимости от топографических и инженерно-геологических условий основания и берегов, гидрологических и климатических условий района строительства, величины напора воды, наличия грунтовых строительных материалов, сейсмичности района, общей схемы организации строительства и производства работ, особенностей пропуска воды для нужд строительства, сроков ввода в эксплуатацию и условий эксплуатации плотины.

Тип и конструкцию плотины следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих технологию строительных работ, а также общую компоновку гидроузла. Сравниваемые варианты должны иметь одинаковую степень проработанности и надежности. Для возведения плотины из грунтовых материалов надлежит предусматривать использование грунта и камня, полученных из полезных выемок или карьеров.

4.4 Возведение плотин из грунтовых материалов возможно как на скальных, так и на нескальных грунтах основания (см. СП 23.13330).

Возведение плотин I и II классов на нескальных грунтах основания, содержащих водорастворимые включения, допускается только после проведения исследований скорости рассоления и выщелачивания и учета этих процессов при оценке фильтрационного расхода, устойчивости и деформируемости сооружения. Для предотвращения выщелачивания грунтов основания могут предусматриваться различные конструктивные меры (например, устройство понуров, зубьев, завес, подача насыщенных растворов в основание плотины и др.).

При строительстве плотин из грунтовых материалов на торфяном и заторфованном основании необходимо выполнять прогноз разложения торфа во времени и учет этого процесса при обосновании устойчивости сооружения.

Материалы для строительства плотин

ПЛОТИНЫ БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ

Concrete and reinforced concrete dams

Дата введения 2013-01-01

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - ОАО "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет

Изменения N 1, 2 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2018

Введение

Настоящий свод правил является актуализированной редакцией СНиП 2.06.06-85 "Плотины бетонные и железобетонные". Основанием для разработки нормативного документа является Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".

Работа выполнена авторским коллективом Открытого акционерного общества "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева" в составе: канд. техн. наук А.П.Пак, доктора техн. наук Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский, В.Б.Судаков.

Изменение N 2 подготовлено авторским коллективом Акционерного общества "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева" (канд. техн. наук М.С.Ламкин, А.В.Шипилов, д-р техн. наук В.Б.Глаговский, д-р техн. наук А.М.Юделевич).

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных плотин, входящих в состав энергетических, воднотранспортных и мелиоративных гидроузлов, систем водоснабжения, водоочистки, переброски стока и борьбы с наводнениями, а также гидроузлов комплексного назначения.

При проектировании бетонных и железобетонных плотин, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в условиях распространения просадочных, набухающих и закарстованных грунтов, в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ) и приравненных к ней по природно-климатическим условиям районам (например, высокогорные районы) надлежит соблюдать дополнительные требования, предъявляемые к таким сооружениям в соответствующих нормативных документах.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"

СП 23.13330.2018 "СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений" (с изменением N 1)

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

СП 290.1325800.2016 Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования

СП 358.1325800.2017 Сооружения гидротехнические. Правила проектирования и строительства в сейсмических районах

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 19185.

Основные буквенные обозначения, принятые в настоящем своде правил, приведены в приложении Б.

Раздел 3 (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

4 Общие положения

4.1 В зависимости от конструкции и технологического назначения бетонные и железобетонные плотины подразделяются на следующие основные виды, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 - Основные виды бетонных и железобетонных плотин

Отличительные признаки плотин

Основные виды плотин

А. По конструкции

Гравитационные (рисунок 1, а-г):

массивные, с наклонной напорной гранью

с расширенными швами,

с продольной полостью у основания,

со ступенчатой низовой гранью.

Контрфорсные (рисунок 1, д-з):

с массивными оголовками контрфорсов (массивно-контрфорсные),

с арочными напорными перекрытиями (многоарочные),

с плоскими напорными перекрытиями.

Арочные и арочно-гравитационные (рисунок 1, и-м):

с защемленными пятами,

с контурным (периметральным) швом,

из трехшарнирных поясов,

с гравитационными устоями.

Б. По технологическому назначению

Водосбросные (рисунок 2):

с поверхностными водосливами,

с глубинными водосбросами,

многоярусные (с поверхностными водосливами и с глубинными водосбросами).

Гравитационные: а - массивные; б - с расширенными швами; в - с продольной полостью у основания; г - со ступенчатой низовой гранью

Контрфорсные: д - массивно-контрфорсные; ж - многоарочные; з - с плоским перекрытием

Арочные: и - с защемленными пятами; к - с периметральным швом; л - из трехшарнирных поясов; м - с гравитационными устоями

1 - расширенный шов; 2 - продольная полость; 3 - ступени; 4 - массивные оголовки; 5 - контрфорсы; 6 - арочные перекрытия; 7 - плоские перекрытия; 8 - периметральный шов; 9 - трехшарнирные пояса; 10 - шарниры; 11 - гравитационные устои

Рисунок 1 - Основные виды плотин на скальных основаниях

а - водосливная; б - с глубинными водосбросами; в - двухъярусная

Рисунок 2 - Основные виды плотин на нескальных основаниях

4.2 Вид бетонной или железобетонной плотины следует выбирать в зависимости от топографических, инженерно-геологических и климатических условий с учетом сейсмичности района, компоновки гидроузла, намечаемых способов и сроков строительных работ, наличия местных строительных материалов и условий эксплуатации плотины на основании технико-экономических показателей вариантов, принимая во внимание также и экологические и социальные требования.

4.3 На скальных основаниях в условиях широких створов (при 10, где - ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины, - высота плотины) надлежит проектировать бетонные гравитационные и контрфорсные плотины, а в условиях узких створов (при 5) предпочтение должно отдаваться арочным и арочно-гравитационным плотинам. При 510 могут рассматриваться бетонные плотины разных видов: гравитационные, контрфорсные, арочно-гравитационные и арочные.

В зависимости от топографических и геологических условий в одном створе могут одновременно применяться плотины разных видов.

На нескальных основаниях бетонные и железобетонные плотины следует проектировать, как правило, в качестве водосбросных; для глухих участков напорного фронта бетонные и железобетонные плотины могут проектироваться только при надлежащем обосновании.

4.4 При проектировании плотин и их оснований в ССКЗ следует принимать один из следующих принципов строительства:

принцип I - многолетнемерзлые грунты в основании и береговых примыканиях сохраняются в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации, а талые грунты замораживаются, обеспечивая водонепроницаемость и фильтрационную прочность противофильтрационных элементов подземного контура плотины, в том числе на контакте плотины с основанием; предусматриваются меры по охлаждению основания в эксплуатационный период;

принцип II а - многолетнемерзлые грунты в основании и береговых примыканиях искусственно оттаиваются на определенную расчетную глубину до начала или в процессе возведения плотины;

принцип II б - допускается оттаивание многолетнемерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации; сооружение возводится и эксплуатируется без искусственного охлаждения или подогрева основания.

4.5 При проектировании плотин для любых районов строительства, а для районов с многолетнемерзлыми грунтами в основании - в особенности, следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие минимальное нарушение окружающей природной среды.

4.6 Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать в соответствии с СП 58.13330.

Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью без учета местных заглублений в основании для заделки забетонированных крупных трещин, пробок, служащих основанием расположенной на них плотины.

5 Требования к строительным материалам

5.1 Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и их элементов должны удовлетворять требованиям строительных норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций СП 41.13330, национальных стандартов на строительные материалы и требованиям настоящего раздела.

5.2 В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона в отдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четыре зоны (рисунок 3):

I - наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием и не омываемые водой бьефов;

II - наружные части плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, а также части и элементы плотин, периодически подвергающиеся действию потока воды: водосбросы, водоспуски, водовыпуски, водобойные устройства и др.;

Плотины из местных материалов. Ничипорович А.А. 1973

В книге приведены примеры современных отечественных и зарубежных плотин, построенных из местных материалов (грунта и камня). Рассмотрены геологические условия строительства плотин различных типов, основные свойства материалов, напряжённо-деформативное состояние грунтов с учетом сейсмических и динамических воздействий. Даны методы расчета устойчивости и деформаций плотин, фильтрации через тело плотины и в обход ее. Описаны различные типы противофильтрационных устройств в теле и основании плотин и способы их возведения. Приведены результаты натурных наблюдений в процессе возведения и эксплуатации плотин. Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов гидротехнических факультетов.

Раздел I. Общие сведения о плотинах из местных материалов

Глава 1. Основные положения
§ 1. Состав узла сооружений
§ 2. Классификация плотин

Глава 2. Примеры современных плотин
§ 3. Плотины каменные
§ 4. Плотины каменно-земляные с тонким ядром
§ 5. Плотины каменно-земляные с массивным ядром
§ 6. Плотины каменно-земляные с экраном

Раздел II. Основания и материалы плотин

Глава 3. Геологические условия строительства плотин
§ 7. Общие сведения о горных породах и грунтах
§ 8. Скальные породы
§ 9. Полускальные породы
§ 10. Грунты нескальные (мягкие)
§ 11. Трещиноватость скальных пород
§ 12. Строение долин

Глава 4. Основные свойства материалов
§ 13. Зерновой состав
§ 14. Размер агрегатов глинистых грунтов
§ 15. Размеры пор несвязных грунтов и форма частиц
§ 16. Плотность и влажность грунта
§ 17. Пластичность глинистых (связных) грунтов
§ 18. Водопроницаемость грунтов
§ 19. Фильтрационная устойчивость грунтов
§ 20. Деформируемость грунтов
§ 21. Компрессионные кривые
§ 22. Коэффициент бокового давления Пуассона, модуль деформации
§ 23. Сопротивление грунтов сдвигу
§ 24. Сопротивление глинистых грунтов растяжению
§ 25. Поровое давление
§ 26. Уплотняемость, просадочность и набухание глинистых грунтов
§ 27. Некоторые свойства скальных пород
§ 28. Химический состав грунтов
§ 29. Выщелачивание солей из грунтов
§ 30. Выбор расчётных показателей

Глава 5. Напряженно-деформированное состояние грунтов тела плотин
§ 31. Теория консолидации
§ 32. Теория ползучести грунтов
§ 33. Напряжения в плотинах из местных материалов
§ 34. Активное и пассивное давление грунта

Глава 6. Динамические (сейсмические) воздействия
§ 35. Основные параметры динамических воздействий
§ 36. Влияние динамических нагрузок на свойства грунтов
§ 37. Сейсмические нагрузки
§ 38. Динамические воздействия

Раздел III. Проектирование плотин из местных материалов

Глава 7. Выбор грунтов и проектирование профиля плотины
§ 39. Общие рекомендации по выбору грунтов
§ 40. Компоновка гидроузла
§ 41. Выбор типа плотины
§ 42. Очертание профиля плотины

Глава 8. Расчет плотин из местных материалов на фильтрацию
§ 43. Гидромеханические методы расчета
§ 44. Гидравлические методы расчета
§ 45. Экспериментальные методы

Глава 9. Расчет устойчивости плотин
§ 46. Требования к методам расчета
§ 47. Коэффициенты запаса на устойчивость
§ 48. Простейшие случаи
§ 49. Методы расчета по круглоцилиндрическим поверхностям с делением на отсеки
§ 50. Методы расчета по плоским поверхностям скольжения
§ 51. Учет сейсмических сил
§ 52. Оценка устойчивости при рассмотрении трехмерной задачи
§ 53. Оценка устойчивости низовой призмы в плотинах с ядром исходя из допускаемых перемещений

Глава 10. Расчет деформаций
§ 54. Виды деформаций
§ 55. Расчет вертикальных деформаций элементов плотин из связных грунтов
§ 56. Расчет вертикальных деформаций элементов из крупнообломочных грунтов
§ 57. Определение перемещений низовой грани ядра
§ 58. Деформации основания

Глава 11. Дренажные устройства плотин
§ 59. Назначение, состав и тины дренажных устройств
§ 60. Подбор состава материалов дренажных устройств
§ 61. Некоторые рекомендации по проектированию дренажных устройств

Глава 12. Покрытия откосов и гребня
§ 62. Общие вопросы
§ 63. Защита верховых откосов от волновых воздействий
§ 64. Элементы волн
§ 65. Волновое воздействие на откос
§ 66. Воздействие льда
§ 67. Границы крепления откосов
§ 68. Покрытия из камня
§ 69. Покрытия из железобетонных плит
§ 70. Прочие типы покрытий
§ 71. Неукрепленные пологие откосы
§ 72. Волноотбойные стенки-парапеты
§ 73. Подготовка под крепления
§ 74. Покрытие гребня плотины
§ 75. Защита низовых откосов от атмосферных воздействий

Глава 13. Противофильтрационные устройства в основании
§ 76. Противофильтрационные устройства в нескальных основаниях
§ 77. Противофильтрационные устройства в скальных основаниях
§ 78. Сопряжение противофильтрационных элементов в теле плотины и основании

Глава 14. Противофильтрационные устройства в теле плотины
§ 79. Материалы противофильтрационных устройств
§ 80. Экраны из грунтовых материалов
§ 81. Экраны из бетона и железобетона
§ 82. Экраны металлические
§ 83. Экраны асфальтобетонные
§ 84. Экраны пластмассовые
§ 85. Экраны с применением дерева
§ 86. Ядро из грунта
§ 87. Диафрагмы из негрунтовых материалов
§ 88. Понуры

Глава 15. Модельные исследования
§ 89. Моделирование напряжений и деформаций в поле центробежных сил
§ 90. Исследование напряженного состояния методом фотоупругости

Глава 16. Плотины в районах распространения вечной мерзлоты
§ 91. Типы плотин
§ 92. Плотины из талых грунтов
§ 93. Плотины из мерзлых грунтов
§ 94. Расчеты температурного поля и мерзлотной завесы

Раздел IV. Возведение и эксплуатация плотин из местных материалов

Глава 17. Пропуск паводков в процессе строительства
§ 95. Общие сведения
§ 96. Перекрытие русла
§ 97. Пропуск паводковых расходов через недостроенные плотины
§ 98. Водопропускные сооружения

Глава 18. Возведение насыпных плотин
§ 99. Подготовка грунта для его разработки
§ 100. Разработка карьеров
§ 101. Транспортирование грунта
§ 102. Изменение состава грунта
§ 103. Разравнивание и увлажнение грунта
§ 104. Уплотнение грунта
§ 105. Контроль за укладкой грунта в тело плотины
§ 106. Возведение плотин без специального уплотнения грунта
§ 107. Возведение плотин в зимних условиях
§ 108. Интенсивность выполнения работ

Глава 19. Возведение намывных плотин
§ 109. Основные определения
§ 110. Разработка карьеров и подача пульпы к плотине
§ 111. Намыв тела плотины
§ 112. Раскладка грунта
§ 113. Плотность грунта при намыве
§ 114. Контроль в процессе намыва
§ 115. Примеры строительства намывных плотин
§ 116. Использование для намыва связных и галечниковых грунтов
§ 117. Основные выводы

Глава 20. Наблюдения в процессе возведения и эксплуатации плотин
§ 118. Приборы и их размещение в плотине
§ 119. Результаты натурных наблюдений за построенными плотинами

Глава 21. Аварии и повреждения плотин
§ 120. Перелив воды через гребень
§ 121. Фильтрация через тело или основание плотины
§ 122. Оползание откосов и деформации тела плотины
§ 123. Повреждения покрытий откосов
§ 124. Прочие воздействия аварийного характера

Предисловие

Возведение плотин из местных материалов (грунта и камня) в последние годы получило широкое распространение как в СССР, так и за рубежом, Проектирование и строительство таких сооружений потребовало разработки новых методов исследования и расчета.

Специалистами всех стран мира выполнено много исследований и научных разработок по отдельным вопросам рассматриваемой проблемы. К настоящему времени проведено десять международных конгрессов по большим плотинам, восемь конгрессов по механике грунтов и фундаментостроению, большое количество симпозиумов и региональных конференций, на которых обсуждались вопросы, связанные с исследованием, проектированием и строительством плотин из местных материалов.

В книге в основном рассматриваются методы исследования свойств материалов, используемых для строительства плотин, методы конструирования плотин и расчета напряжений, деформаций, фильтрационной, статической и динамической устойчивости, фильтрации и т. д. Приводится ряд рекомендаций, касающихся вопросов производства работ, проведения натурных наблюдений за построенными сооружениями рассматриваемого типа.

Автор приносит искреннюю благодарность кандидатам технических наук С.И. Мигину, Н.Я. Хрусталеву, H.Н. Розанову и А.И. Тейтельбауму за ценные замечания, сделанные при просмотре рукописи, а также сотрудникам лаборатории гидротехнических сооружений ВНИИ ВОДГЕО за помощь при подготовке труда к изданию.

Д-р техн. наук А.А. Ничипорович

Читайте также: