В настоящее время грунтовые плотины – самый распространенный тип водоподпорного сооружения, так как возведение их может быть почти полностью механизировано, требует меньших энерго- и трудозатрат по сравнению с бетонными плотинами. Плотины, возводимые из местных материалов, характеризуются простотой конструкции, могут строиться в разнообразных климатических, топографических, геологических, гидрологических и сейсмических условиях.
Многообразие природных условий определяет различные технологии возведения плотин, их конструкции, конструктивные элементы сопряжения с основанием и берегами, конструкции противофильтрационных элементов и дренажных устройств в теле и основании плотин и т. д.
В разделе 2 представлены расчеты фильтрации через тело и основание плотины, в разделе 3 представлены расчеты крепления откосов, а в разделе 4 представлены расчеты устойчивости откосов плотины, экрана, защитного слоя.
Раздел 5 посвящен вопросам классификации конструкции каменных и каменно-земляных плотин; даны описания способов укладки каменного материала; рассмотрены противофильтрационные устройства плотин.
Инженерия невозможного. Плотина Три ущелья
Основные положения проектирования плотин из грунтовых
Материалов
1.1. Обоснование требований к грунтам основания и тела плотины
При оценке качества грунта оснований и выборе грунта для проектируемых гидросооружений следует руководствоваться требованиями и положениями [1;2;5;6 и т.д.].
Возведение грунтовых плотин возможно как на скальных, так и на нескальных основаниях. При оценке качества скального основания необходимо обратить внимание на степень трещиноватости и заполнение трещин мягкими, легковымываемыми и растворимыми грунтами, на наличие тектонических нарушений и ослабленных зон, которые могут разрушаться под влиянием фильтрации и насыщения их водой. При оценке качества грунтов нескального основания обращают особое внимание на наличие порового давления в связи с их консолидацией; водорастворимых включений в количестве, большем допустимого по 2.5[1].
Земляные насыпные плотины можно возводить из всех видов грунтов за исключением содержащих водорастворимые вещества.
Для создания грунтовых противофильтрационных устройств (экранов, ядер, понуров, зубьев) следует применять слабоводопропускаемые глинистые грунты с коэффициентом фильтрации Кф ≤ 0,1, а также искусственную грунтовую смесь из глинистых, песчаных и крупнообломочных грунтов. Для экранов и понуров плотин III и IV классов допускается применять торф с покрытием из минеральных грунтов.
Дли возведения каменно-набросных и каменно-земляных плотин используются крупнообломочные грунты: рваный камень из карьеров, глыбово-щебенистый, валунно-галечниковый и гравийный материалы, удовлетворяющие требованиям по прочности, морозоустойчивости, химическим свойствам.
Выбор местоположения гидроузла и компоновка сооружений
Выбор местоположения створа гидроузла при заданном составе сооружений осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом различных компоновок сооружений. На выбор створа и компоновку сооружений существенное влияние оказывают топографические и инженерно-геологические условия, водность реки, условия строительства и эксплуатации сооружений. По топографическим условиям следует створ гидроузла располагать в наиболее узком месте балки или речной долины без значительного затопления и подтопления территорий, прилегающих к водохранилищу, а по геологическим условиям – отдавать предпочтение скалистым, плотным глинистым и песчаным основаниям. Расположение водопропускных сооружений должно максимально исключать возможность опасных размывов берегов и подмыва плотины в период их эксплуатации, а также предусматривать возможность использования их для пропуска строительных расходов. На выбор створа гидроузла влияют и строительные факторы: наличие местных грунтовых строительных материалов, возможность возведения гидроузла с минимальными затратами времени, средств и без ущерба окружающей природной среде.
Перекрытие реки Обь при строительстве ГЭС, 1956
Дренажные устройства
Дренаж земляных плотин устраивается со стороны низового откоса с целью понижения положения кривой депрессии. Предупреждение размыва низового откоса, отвода фильтрационной воды, проходящей через тело и основание плотины в нижний бьеф, что позволяет уменьшить заложение низового откоса и повысить его устойчивость. Это происходит за счет того, что гидравлические сопротивления движению воды в дренаже резко уменьшаются, поэтому происходит падение депрессионной кривой. Пусть фильтрация уменьшается, градиент напора и расход несколько возрастают, однако выход в НБ становится безопасным (в отношении разлива), т.к. материал дренажа и его устройство не допускают вымывания частиц грунта (суффозии).
Дренаж рекомендуется устраивать во всех типах плотин и при различной их высоте. При надлежащем обосновании допускается не устраивать дренаж в следующих случаях:
1. В плотинах на водонепроницаемом основании и низком стоянии уровня грунтовых вод.
2. В невысоких однородных земляных плотинах с напором до 5 м из глинистых грунтов с числом пластичности Wn ≥ 10 при механическом уплотнении грунта.
3. В плотинах, низовой клин которых устроен из каменной наброски или крупнозернистых материалов.
Дренаж состоит из двух основных частей: приемной – в виде обратного фильтра из одного или нескольких слоев и отводящей – для отвода воды из тела плотины в нижний бьеф. Обратный фильтр не допускает вымыва частиц грунта из тела плотины. Отводящая часть включает в себя и выпуски из дренажа в НБ.
По конструкции и расположению в теле плотины различают следующие типы дренажа (рис. 5).Тип дренажа устанавливается в зависимости от величины фильтрационных расходов и режима уровней НБ.
Рис. 5. Схемы основных типов дренажей:
а – простейший дренаж; б – дренажный банкет; в – наслойный дренаж;
г – трубчатый; д – горизонтальный; е – комбинированный; 1 – кривая депрессии; 2 – обратный фильтр; 3 – банкет; 4 – труба; 5 – дренажная лента; 6 – отводящая труба; 7 – отводящая канава
Размеры дренажей определяют с помощью гидравлических и фильтрационных расчетов с учетом возможности их выполнения в производственных условиях современными техническими средствами. Исходя из этого минимальные размеры отдельных элементов дренажей принимают следующими: ширина дренажных лент 0,4÷0,5 м; толщина слоев обратного фильтра 0,15÷0,2 м; диаметр дренажных труб 0,15÷0,2 м; коэффициент заложения откосов дренажных призм, слоев, кюветов – не менее 1. Простейший дренаж низового клина плотины в виде трехгранной призмы. а) при устройстве на водонепроницаемом основании. а) при наличии фильтрации через грунты основания.
Дренажный банкет устраивают из каменной наброски. С внутренней стороны дренажного банкета, примыкающей к телу плотины, и в основании его укладывается обратный фильтр из слоев песка и гравия, щебня, или других фильтрующих материалов, например минерального волокна, пористого бетона.
В плотинах из суглинистых грунтов обратный фильтр можно устраивать из одного слоя гравия или щебня. Общая толщина обратного фильтра из одного или двух слоев принимается 0,2-0,4 м.
Верх дренажного банкета должен возвышаться над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе не менее чем на 0= 0,5 м. Коэффициент внутреннего откоса дренажной призмы принимается 4 = 5 = 1-1,5. Ширина банкета поверху принимается по условиям производства работ, но не менее 1 м. Дренажный банкет можно устраивать без бермы. Тогда наружный откос дренажного банкета располагается заподлицо с низовым откосом плотины.
Наслонный дренаж выполняется на участках плотины перекрывающих затопленную пойму, и при отсутствии на месте достаточного количества камня. Толщина наслонного дренажа принимается по условиям работ, но не менее
где ш – диаметр приведенного к шару камня (определяется как для
крепления верхового откоса).
δобр.ф. – толщина обратного фильтра.
Превышение гребня наслонного дренажа над максимальным уровнем нижнего бьефа принимается как для дренажного банкета с учетом высоты выклинивания фильтрационного потока на низовой откос плотины.
При отсутствии камня или других грунтовых материалов устраивается трубчатый дренаж из гончарных, бетонных или асбестоцементных труб. Трубы делаются перфорированными с обсыпкой обратным фильтром или с не заделанными стыками. Диаметр труб устанавливается гидравлическим расчетом исходя из условия обеспечения безнапорного движения воды в трубах, но не меньше 0,2 м. Трубы укладываются в тело плотины вдоль низового откоса на расстоянии от его подошвы не больше 1/4 – 1/3 ширины плотины по основанию и не меньше глубины промерзания. Вокруг дренажной трубы укладывается сначала слой гравия или щебня, затем слой песка. Общая толщина слоев 0,4 – 0,6 м.
Для отвода воды из трубчатого дренажа в нижний бьеф по длине плотины устраиваются отводящие дрены (коллекторы), выходящие в кювет, который проходит параллельно подошве плотины. Расстояние между отводящими дренами устанавливается на основании гидравлического расчета с учетом расхода дренажных вод и пропускной способности отводящих дрен.
В однородных земляных плотинах на маловодопроницаемом основании при отсутствии воды в НБ можно устраивать горизонтальный дренаж из гравия или щебня с песком. Толщина плоского дренажа бывает в среднем 0,5 м, ширина принимается 1/4 – 1/3ширины плотины по низу.Комбинированный дренаж применяется в случае частого повышения уровня НБ во избежание выхода депрессионной кривой на откос. Он может быть в виде дренажной призмы и наслонного дренажа , в виде плоского горизонтального дренажа в сочетании с наслонным дренажем и др.
Дренаж в виде дренажной призмы и наслонного дренажа устраивают, если максимальный уровень воды в нижнем бьефе поднимается выше верха дренажной призмы. В этом случае верх наслонного дренажа располагается выше максимального уровня воды на 0,5 – 1 м. Комбинированный плоский горизонтальный дренаж в сочетании с наслонным дренажем устраивают при небольшой фильтрации через тело плотины и при наличии воды в НБ, недостаточном количестве камня на месте строительства.
Обратные фильтры устраиваются на контакте дренажа или пригрузки и дренируемого тела плотины или ее основания, если оно водопроницаемое. Основное назначение обратных фильтров – предотвращать опасную механическую суффозию из защищаемого мелкозернистого грунта. Гранулометрический состав обратного фильтра подбирается так, чтобы обеспечивались:
— предотвращение опасного для прочности и устойчивости защищаемого грунта развития механической суффозии в области, примыкающей к фильтру;
— непроницаемость частиц скелета защищаемого грунта в фильтр, а также непроницаемость частиц скелета самого фильтра в дренаж или каменную наброску;
— предотвращение опасной для прочности и устойчивости фильтра механической суффозии в самом слое фильтра;
— некольматируемость фильтра мелкими частицами, выносимыми фильтрационным потоком из защищаемого грунта.
Основными задачами проектирования обратных фильтров являются:
— выбор естественных карьерных или искусственных грунтов, пригодных для устройства обратных фильтров;
— определение гранулометрического состава первого и последующих слоев обратного фильтра;
— определение водопроницаемости обратного фильтра;
— установление толщины и числа слоев обратного фильтра.
Для устройства обратных фильтров применяется лишь несвязные естественные или искусственные материалы твердых и плотных каменных пород, не содержащие водорастворимых солей.
По условиям производства работ толщину слоев фильтра следует принимать:
— при ручной укладке (при планировке и уплотнении) – 10 см;
— при механизированной укладке – 20 см;
— при отсыпке фильтра в текущую воду или однослойного фильтра – не менее 0,75 м; для двухслойного и более каждый последующий слой должен быть не менее 0,5 м (по нормали).
Тип дренажа, число слоев обратного фильтра и их состав окончательно определяют на основе технико-экономического сравнения вариантов конструкции.
Пример конструирования поперечного профиля плотины
Рис. 8. Элементы поперечного профиля с ядром
Вопросы для самопроверки
1. От чего зависит выбор створа плотины?
2. Основные элементы грунтовых плотин?
3. Определение высоты превышения гребня плотины над расчетным уровнем?
4. Виды крепления верхового откоса?
5. Назначение противофильтрационных устройств?
6. Основные составные части дренажных устройств?
Расчет устойчивости плотины
4.1 Общие требования к устойчивости плотин
Земляные плотины имеют настолько значительный вес, что нет необходимости делать проверку устойчивости самой плотины на сдвиг. Неустойчивыми могут оказаться откосы плотин, крутизна которых существенно влияет на объем и стоимость плотины, поэтому оправдано стремление устраивать откосы с возможно меньшими заложениями.
Предельная крутизна откосов для несвязных (сыпучих) грунтов соответствует углу их внутреннего трения J. Если угол наклона откоса больше этой величины, то обрушение будет происходить в виде перемещения грунта по плоскости, наклонной к горизонту под углом внутреннего трения.
Сползание откоса, сложенного из связных грунтов, т.е. грунтов, обладающих силами трения и сцепления, может произойти как на всем его протяжении, так и на отдельном участке. Кривая обрушения близка к дуге окружности.
Для расчета устойчивости откоса земляных плотин предложено несколько методов, основанных на двух разных теориях: теория «предельного равновесия», согласно которой считается, что во всех точках сдвигающейся массы грунта существует предельное равновесие, и теории, которая основывается на использовании модели отвердевшего отсека обрушения грунта.
В инженерной практике чаще применяют вторую теорию. В основу расчета по этой теории положены следующие соображения и допущения:
— поверхность обрушения АВ (рис.4.1), по которой под действием соответственного веса грунта Q может произойти его сползание, принимается криволинейной, круглоцилиндрической, описанной радиусом R из центра вращения ;
— сползающая масса отсека обладает как силой трения, так и силой сцепления;
В проектной практике применяются и другие методы расчета:
— горизонтальных сил взаимодействия при круглоцилиндрической поверхности скольжения;
— горизонтальных сил взаимодействия при ломаной поверхности скольжения;
— наклонных сил взаимодействия при ломаной поверхности скольжения;
— весового давления круглоцилиндрической поверхности скольжения для откосов плотин при ;
— равновесия моментов при круглоцилиндрической поверхности скольжения для откосов плотин при ;
Рис.4.1 Влияние снижения уровня воды на устойчивость откоса
Основные расчетные случаи для низового и верхового откосов даны в п.5.12.[1].Следует учитывать снижения уровня воды так как это ведет к явлению “обратной” фильтрации.
Расчет устойчивости откосов
Сначала оценим устойчивость верхнего и низового откосов в сравнении:
— ВО обычно положе низового,а потому уже и устойчивее к обрушению
— На ВО давит вода верх бедра,”прижимая” грунт внутрь.
Низовой же откос более крутой:(к-г заложение ) и часто считают, что если устойчив, то верховой — тем более.(Считая случаи опорожнения)
(ФПУ), в нижнем бьефе глубина воды максимальная, соответствующая ФПУ.
Расчет устойчивости верхового откоса выполняется для случаев:
1) принимается максимально возможное снижение уровня воды в водохранилище от НПУ или от подпорного уровня, соответствующего пропуску максимального расхода, относимого к основным сочетаниям воздействий, с наибольшей возможной; скоростью; при этом учитываются силы неустановившейся фильтрации;
2) уровень воды в верхнем бьефе находится на самой низкой отметке, но не ниже 0,2H, где Н — высота откоса; уровень грунтовой воды в теле плотины принимается на той же отметке, что и уровень воды в водохранилище;
3) принимается максимально возможное снижение уровня воды в верхнем бьефе с наибольшей возможной скоростью, начавшееся от ФПУ; при этом учитываются силы неустановившейся фильтрации.
Расчет устойчивости низового откоса плотин выполняется для случаев:
1) в верхнем бьефе нормальный подпорный уровень (НПУ), дренажи работают нормально, в теле плотины установившаяся фильтрация; при наличии воды в нижнем бьефе глубина ее принимается максимально возможной, но не более 0,2H, где H – высота откоса, при большей глубине в расчетах она принимается равной 0,2H;
2) подпорный уровень и уровень нижнего бьефа определяются максимальным расходом, относимым к основным сочетаниям нагрузок и воздействий (случай водосбросов без затворов);
3) в верхнем бьефе форсированный подпорный уровень воды
Рис. 4.2 График для расчета устойчивости откосов земляных плотин
Среди многих существующих методов расчета устойчивости откосов наибольшее распространение получил метод расчета по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения, в свою очередь имеющий много разновидностей. При выполнении расчетов этими методами следует иметь в виду их приближенность. Поэтому при окончательном выборе устойчивого профиля земляных плотин необходимо учитывать опыт эксплуатации построенных сооружений, конструктивные и строительные соображения.
Устойчивость откосов однородных земляных плотин приближенно можно рассчитывать по графику (рис. 4.2), принимая при этом, что оползание откоса под действием собственного веса будет происходить по круглоци-линдрической поверхности. Установив на основании полевых или лабораторных исследований удельный вес грунта γг, кН/м3, угол внутреннего трения грунта откоса φ°, кН/м3 удельное сцепление с, кПа, и зная высоту откоса Н, м, по графику (рис. 4.2) находят угол безопасного откоса α°, предварительно определив величину с(γгН). Для предварительных расчетов значения ф и с можно принимать по табл. 1 (Приложения)
По графику (рис. 4.2 ) можно решать следующие задачи: предварительно задавшись уклоном откоса, проверять, будет ли откос устойчив; определять предельную высоту откоса при данном его уклоне; находить уклон откоса при данной его высоте.
Обычно откосы земляных плотин сложены неоднородными по составу грунтами, даже в плотинах из однородного грунта. Это объясняется тем, что в однородных плотинах грунт, лежащий ниже поверхности депрессии, имеет иной удельный вес и сцепление, чем вышележащий.
Откосы неоднородных земляных плотин (рис. 4.3) можно также рассчитывать по методу круговых поверхностей скольжения. В этом случае предполагается, что в грунте тела и основания плотины может образоваться круглоцилиндрическая опасная поверхность скольжения под действием сил веса грунта откоса, в связи с чем произойдет сползание грунта откоса и выпучивание основания. Сползанию грунта будет сопротивляться сила трения и сцепления по поверхности обрушения.
Проверка устойчивости откоса сводится к определению коэффициента устойчивости kу, который равен (если не считать сил бокового давления) отношению момента удерживающих сил (трения и сцепления) к моменту сдвигающихся сил:
Расчет выполняется в условиях плоской задачи, когда рассматривается отрезок плотины длиной, равной единице. Грунт плотины выше кривой депрессии имеет естественную влажность, а ниже ее находится в взвешенном состоянии.
Выбрав по определенному правилу точку, из нес как из центра проводят дугу окружности радиусом R, захватывающую только тело плотины (например, в случае скального основания) или и часть основания. Выделенный массив грунта, который может сползти по дуге этой окружности, делится вертикальными плоскостями на отсеки шириной b = R/m0 (обычно m0 = 10 или 20).Дренаж отдельно не учитывают.
Рис. 4.3 К определению устойчивости низового откоса земляной плотины
Отсек, располагающийся симметрично относительно вертикали, проходящей через центр кривой скольжения, обозначается как нулевой. Нумерация отсеков, расположенных от нулевого отсека в сторону откоса, принимается со знаком плюс, а в направлении от откоса — со знаком минус.
В общем случае выделенный отсек грунта находится под действием собственного веса, бокового давления соседних масс грунта и давления фильтрационного потока.
Собственный вес отсека
где γ1 — удельный вес грунта плотины естественной влажности выше кривой депрессии, кН/м 3 ; γ2 — удельный вес взвешенного грунта плотины ниже кривой депрессии, кН/м 3 ;
γ3 — удельный вес грунта основания, насыщенного водой, кН/м 3 ;
— среднее высоты полос грунта соответственно выше кривой депрессии, ниже кривой депрессии, в основании плотины, м; b — ширина отсека, м.
При наличии слоя воды над отсеком выше линии откоса
где hn — средняя глубина воды над отсеком, м..
Если в откосе есть слои различного грунта, то его вес определяется с учетом удельного веса каждого грунта.
Силы бокового давления грунта, действующие на вертикальных границах отсека, после суммирования их по всему сползающему массиву дают результирующую, равную нулю, и поэтому в расчете устойчивости ими пренебрегают.
Давление фильтрационной воды, действующей на n-й отсек, учитывается как внешняя сила и приближенно определяется по формуле
где γ — удельный вес воды, кН/м 3 ; n — угол между вертикалью, проходящей через центр нулевого отсека, и линией, соединяющей центр кривой скольжения с точкой пересечения оси рассматриваемого отсека с кривой скольжения.
Сила веса Gn раскладывается на составляющие: нормальную направленную по радиусу кривой скольжения, и касательную Сила Tn вызывает сдвиг n-го отсека по кривой скольжения. Этому будет противодействовать сила трения и сила сцепления где ln — длина участка кривой скольжения в пределах отсека, а ci — удельная сила сцепления.
Кроме указанных сил на рассматриваемый массив грунта действует давление воды со стороны нижнего бьефа
где h — глубина воды в нижнем бьефе, м. Тогда для всего рассматриваемого массива в соответствии с формулой (4.1) силы и моменты, действующие на отдельные отсеки, суммируются и коэффициент устойчивости откоса может быть найден по формуле
Для неполных отсеков синус угла an принимается равным его доле от полной ширины отсека, пропорциональной фактической ширине отсека. Тогда
где n0 — порядковый номер отсека грунта; m0 — число, равное 10 при b=0,1R и 20 при b=0,05R; r — радиус действия силы W0 относительно центра кривой скольжения.
Удельный вес грунта плотины ниже кривой депрессии
где пГ — пористость грунта;
γс — удельный вес сжатия грунта в сухом состоянии, кН/м 3 .
Для сокращения расчетов силу сцепления , определяют не по отсекам, а по участкам с одинаковым удельным сцеплением, где .— длина участка кривой скольжения с постоянным значением удельного сцепления:
где ,βi—угол, образованный радиусами, проведенными из центра кривой скольжения до пересечения с границами ее участков, имеющих постоянное значение удельного сцепления. Обычно измеряется по хордам на расчетной схеме
Аналогичный расчет выполняется по целому ряду кривых скольжения, чтобы найти положение кривой скольжения, для которой ky будет минимальным.
Существует много способов определения поверхности скольжения, которой соответствует минимальный коэффициент запаса устойчивости. По рекомендации В.В. Аристовского центр такой поверхности находится следующим образом.
От середины откоса (точка а на рис. 4.3) или осредненного откоса, если откос ломаный, проводим вертикаль ас. Затем из той же точки а под углом 85° к откосу (или осредненному откосу) проводим линию ad. Из точек А и В, как из центров, проводим кривые радиусом R1. Площадь, ограниченная этими кривыми, будет площадью центров кривых скольжения.
где RH, RB — нижнее и верхнее значения радиуса поверхности скольжения, м.
Ориентировочные значения RH и RB в долях от высоты плотины (высоты откоса) Н в зависимости от коэффициента заложения откоса тот:
| тот | ||||||
| RH | 1,1 | 1,4 | 1,9 | 2,5 | 3,3 | 4,3 |
| RB | 2,2 | 2,5 | 3,2 | 4,7 | 5,8 | 6,7 |
Кривые, проведенные радиусом R1 пересекаются в точке О (рис. 4.3). Из точки а, как из центра, проводим дугу be радиусом R2 = аО/2. Многоугольник bb’Oe’eb является зоной пробных центров кривых скольжения. В пределах этой зоны будет расположен критический центр заданного радиуса кривой скольжения.
При малых значениях сил сцепления С критический центр располагается вблизи или в самой вершине О зоны пробных центров. С увеличением значения С критический центр удаляется от вершины.
В. В. Аристовский установил, что обычно пробные центры наиболее опасных кривых скольжения располагаются вблизи линии bO. Эту линию следует принимать как линию пробных центров.
Задаваясь на линии пробных центров несколькими точками (2— 3), например О, О1 O2, O3 и т. д., проводим из этих точек, как из центров, кривые скольжения радиусами R, R’, R», R'» и т. д. и соответственно определяем коэффициент устойчивости по формуле (4.7)Для уточнения расчета через точку с минимальным значением ky можно провести линию, перпендикулярную bO, на которой также наметить ряд центров и определить для них свои значения ky. Из всех найденных значений ky определяется ky min
При подобных расчетах кроме рекомендуется принимать еще два-три промежуточных радиуса кривых скольжения R1 в пределах
Для каждого значения R1 проводим линию пробных центров и, как указано выше, определяем значения коэффициента устойчивости. Из всех полученных значений его принимаем значение ky min min, которое должно быть в допустимых пределах.
В этих расчетах следует иметь в виду, что для откосов из несвязных грунтов центр наиболее опасной кривой скольжения расположен вблизи точки О, а для откосов из связных грунтов он удаляется от нее. Наиболее опасная кривая скольжения в отсеках из песчаного грунта на песчаном основании проходит обычно через подошву откоса, а если в основании залегает глинистый грунт, она захватывает и часть основания на глубину, обычно не превышающую высоты плотин, и при этом не выходит за пределы двух высот плотины во внешнюю сторону от подошвы откоса плотины по поверхности основания.
В соответствии со [1]устойчивость откосов обеспечивается если удовлетворяется условие
где kn — коэффициент надежности; n—коэффициент сочетания нагрузок; т — коэффициент условий работы.
Значения коэффициента kH зависят от класса сооружения:
| Класс сооружения | I | II | III | IV |
| kH | 1,25 | 1,2 | 1,15 | 1,1 |
Значения коэффициента п зависят от сочетания нагрузок: при основном сочетании п=1, при особом — 0,9, для строительного периода — 0,95.
Значения коэффициента т зависят от метода расчета: при методе, удовлетворяющем условиям равновесия, т = 1, при упрощенном методе т = 0,95. (Расчет сводится в табл. 4.1)
Наименьшее значение коэффициента устойчивости откоса ky при соответствующем сочетании нагрузок не должно превышать величины kHn/m более чем на 10 %, если это не обусловлено особенностями сооружения. В том случае, если указанные условия не удовлетворяются, необходимо внести соответствующие изменения в конструкцию или размеры сооружения
Для низконапорных земляных плотин IV класса высотой менее 5 м расчет устойчивости откосов не производят. Принятые.коэффициенты откосов обеспечивают устойчивость плотины.
В земляных плотинах из несвязного грунта без дренажа опасным в смысле нарушения участок низового откоса, в пределах которого происходит выход (высачивание) фильтрационной воды. Сползания, грунта не будет (с некоторым запасом) в том случае, если (рис. 4.4) , где α — угол наклона откоса к основанию плотины; φ — угол внутреннего трения грунта.
Рис. 4.5. Схема к учету сил при расчете устойчивости верхового откоса плотины: 1,2 — депрессионные кривые соответственно до и после сработки водохранилища
Если это условие не выдержано, необходимо предусмотреть дренаж или принять более пологий откос.
Определение действующих сил
| № отсека |
Устойчивость верхового откоса рассчитывается при быстрой сработке водохранилища (со скоростью более 0,3—’0,5 м/сут). Расчет выполняется по той же методике, что и для низового откоса, если известно положение кривой депрессии после понижения горизонта воды в верхнем бьефе (рис.4.5). Если же положение кривой депрессии в этом случае неизвестно, то с запасом ориентировочно считают, что она занимает то же положение, что и до понижения уровня верхнего бьефа, и вес грунта в отсеках принимается с учетом его взвешенного состояния. Вес столба; воды h над отсеками при этом не учитывается.
Список литературы
1. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика/ Г.В. Железняков, Ю.А. Ибад-Заде, П.А. Иванов и др.; По общ.ред. Недриги В.П.
М.: Стройиздат. 1983. 543с.
2. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехническое сооружение. М.: Сельхозгиз, 1954. 560 с.
3. Криенко И.И., Химерик Ю.А. Гидротехническое сооружение. Проектирование и расчет. Киев: Вища школа. 1987. 254 с.
4. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. Изд.4-е. М.: Энергия. 1972. 312 с.
5. Курсовое и дипломное проектирование по гидротехническим сооружениям/Под ред. В.С. Лапшенкова. М.: Агропромиздат, 1989. 448 с.
6. Навоян Х.А. Примеры гидравлических расчетов водопропускных сооружений. Киев: Будiвельник, 1975. 212 с.
7. Назаров А.П., Шабанов А.Д., Родионов Г.А., Кичигина Н.Я. Проектирование земляных плотин и водосборных сооружений: Учеб. пособие // Куйбышевск. гос. ун-т. Куйбышев, 1980. 82 с.
8. Ничипорович А.А. Плотины из местных материалов. М.: Стройиздат. 1973. 320 с.
9. Проектирование гидротехнических сооружений/И.М. Волков, П.Ф. Кононенко, И.К. Федички. М.: Колос.
1987. 384 с.
10. Розанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. М.: Стройиздат. 1983. 296 с.
11. Руководство по расчетам консолидации оснований и плотин из грунтовых материалов. П 36-75 ВНИИГ. Л.: Энергия. 1975. 51 с.
12. Руководство по проектированию гидротехнических туннелей/ Всесоюз. проект.-изыскат. ин-т и ин-т Гидропроект. М.:Стройиздат. 1982. 287 с.
13. СНиП П-7-81. Строительство в сейсмических районах/Госстрой СССР. М.:Стройиздат. 1982. 48 с.
14. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)/Госстрой СССР. М.:Стройиздат. 1983. 39 с.
15. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов/ Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР.1985, 32 с.
16. СНиП 1.06.09-84. Туннели гидротехнические / Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1985. 19 с.
17. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений/ Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 48 с.
18. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/ Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 56 с.
19. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования/ Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987. 32 с.
20. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Глухие плотиныю М.: Высшая школа. 1975. 328 с.
21. Шабанов А.Д., Кичигина Н.Я. Приближенный метод расчета железобетонных плит откосного крепления на волновую нагрузку // Гидротехническое строительство. №1. 1983.
Источник: infopedia.su
Технология строительства грунтовой плотины
Решать вопросы, связанные с разработкой технологии строительства грунтовых насыпных плотин, необходимо применительно к конкретным условиям строящихся мелиоративных объектов. Поиск оптимальной технологии позволит закрепить и расширить теоретические знания по предмету, приобрести навыки самостоятельной и творческой работы, научиться пользоваться справочной, нормативной и учебно-методической литературой. В процессе разработки технологии строительства данных сооружений необходимо предусмотреть решение следующих основных вопросов:
- ВВЕДЕНИЕ
Решать вопросы, связанные с разработкой технологии строительства грунтовых насыпных плотин, необходимо применительно к конкретным условиям строящихся мелиоративных объектов. Поиск оптимальной технологии позволит закрепить и расширить теоретические знания по предмету, приобрести навыки самостоятельной и творческой работы, научиться пользоваться справочной, нормативной и учебно-методической литературой. В процессе разработки технологии строительства данных сооружений необходимо предусмотреть решение следующих основных вопросов:
1. Привести характеристику условий строительства возводимого сооружения.
2. Установить необходимый перечень рабочих операций, связанных со строительством данного сооружения, учитывая конкретные условия его строительства.
3. Определить планируемые профильные объемы работ по всему перечню рабочих операций и установить условия их выполнения.
4. Выбрать технически пригодные и экономически выгодные типы и марки машин для выполнения всего перечня рабочих операций.
5. Дать описание технологии производства работ по всем рабочим операциям с необходимыми расчетами.
6. Составить организационно- технологическую документацию на строительство данного сооружения.
7. Подсчитать технико- экономические показатели разработанной технологии строительства грунтовой насыпной плотины.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
Согласно исходным данным работы строительства водохранилищного узла гидротехнических сооружений является город Борисов. Район строительства подвергся комплексным изысканиям. Были получены необходимые данные для составления проекта. В результате геодезической съёмки получен рельеф местности (см. планшет №1). Он характеризуется максимальным уклоном imax=0,25 , минимальным уклоном imin=0,005 и средним уклоном icp=0,05Грунт залегающий в данном районе представляет в бортах:
Растительный слой – 0,35м;
Суглинок твёрдый – 8,65 м;
Песок крупный с галькой – 4,00 м;
Суглинок твёрдый — 3,00м.
Суглинок полутвёрдый -7,00м;
Суглинок мягкопластичный на всю разведывательную глубину
По этим данным строим продольный профиль (рис.1)
На положение створа плотины оказывают влияние различные факторы. Топографические условия определяют длину и высоту плотины. Створ плотины, как правило, располагают в наиболее узкой части водостока, нормально к горизонталям, что обеспечивает минимальный объём работ. Намечаем створ будущей плотины (см. планшет).
Створ выбираем с учётом перечисленных факторов и технико-экономического сравнения вариантов. Выбор типа плотины: тип грунтовой плотины принимаем в зависимости от наличия на месте строительства грунта для возведения плотины и рода грунта в её основании.
Проектируем плотину однородную, состоящую из суглинка твёрдого. Там, где плотина сопрягается с водопроницаемым основанием, проектируем глубокий зуб.
Форма поперечного сечения грунтовой плотины — трапецеидальная. С учётом высоты плотины принимаем прямые очертания верхового откоса. Заложение откосов принимаем m=3,0 и m=3,5 (табл. 2.2. с.44) — верхового откоса и m=1,75 и m=2,0 — низового. Ширину по гребню назначаем согласно категории дороги IV-10м (табл.
2.3. с.45). Отметка гребня плотины ΔГП =83,04 м , отметка основания ΔОП=67,80 м.
К гидрогеологическим условиям относятся:H1=14м; H2быт=2.2м; H2max=3м; hсраб=5,0м.
Все перечисленные условия относятся к строительству сооружения в целом и оказывают существенное влияние на выбор необходимого перечня рабочих операций, типов и марок машин.
3. СОСТАВ РАБОЧИХ ОПЕРАЦИЙ
Грунтовые плотины представляют собой насыпи, которые возводятся в строгом соответствии с проектными параметрами и обладают необходимой прочностью, статической устойчивостью и водонепроницаемостью. В данных указаниях рассматриваются вопросы, связанные только с возведением тела плотины, не касающиеся строительства водосбросных сооружений на них.Как правило, при возведении тела грунтовой плотины механическим способом (отсыпкой) необходимо выполнять два строительных процесса, которые технологически и во времени тесно связаны между собой. Первый – производство работ в карьере, второй – возведение тела грунтовой плотины. В составе каждого строительного процесса необходимо наметить перечень рабочих операций, соответствующий конкретным условиям строительства. Так, в состав первого строительного процесса обычно включают следующие рабочие операции:
1. Вынос в натуру проектных осей и размеров карьера.
2. Вскрыша карьера, т.е. удаление за пределы его проектных параметров растительных и сильно гумусированных, пронизанных корневищами грунтов.
3. Разработка грунта в карьере (грунта, который планируется использовать для отсыпки тела плотины).
4. Транспортирование разработанного грунта из карьера в тело плотины.
5. Комплекс рабочих операций, связанных с рекультивацией карьера после окончания разработки в нем полезного грунта.
Конкретный перечень этих операций может быть определен заданием на проектирование.
Второй строительный процесс, как правило, включает следующие рабочие операции:
7. Вскрыша основания плотины, т.е. удаление за пределы ее проектных параметров растительного, сильногумусированного, пронизанного корневищами грунта, либо минерального грунта, который по своим физико- механическим свойствам не соответствует возводимому сооружению.
8. Рыхление основания плотины, выполняемое с целью повышения статической устойчивости и водонепроницаемости грунтов в основании плотины, так как в процессе рыхления разрушаются подземные ходы землеройных животных, которые могут стать путями повышенной фильтрации воды в основании плотины, что в свою очередь может вызвать ее разрушение, даже если тело плотины отсыпано с соблюдением всех правил.
9. Уплотнение грунтов в основании плотины, которое выполняется с целью придания разрыхленному грунту необходимой проектной плотности, обеспечивающей надежный контакт тела плотины с ее основанием.
10. Разравнивание доставленного в тело плотины грунта слоем расчетной толщины. Если разработка грунта в карьере и его транспортирование в тело плотины планируется выполнять скрепером, то разравнивание грунта в теле плотины не является отдельной рабочей операцией, так как скрепер способен самостоятельно отсыпать доставленный грунт слоем нужной толщины.
11. До увлажнение слоя грунта в теле плотины до оптимальной влажности. Эта рабочая операция является обязательной, если естественная влажность грунта меньше его оптимальной. Если естественная влажность больше оптимальной, то грунт после его разравнивания необходимо подсушить. Время подсушки зависит от вида грунта, его естественной и оптимальной влажности, температуры окружающего воздуха и принятой толщины слоя разравнивания.
12. Уплотнение слоя грунта в теле плотины. Эта рабочая операция является основной при строительстве любых насыпей механическим способом, так как от нее зависит качество плотины. Статическая устойчивость, прочность и водонепроницаемость зависят в основном от плотности грунта в теле плотины, а достигнуть необходимой проектной плотности можно только при помощи искусственного уплотнения его.
13. Комплекс рабочих операций, связанный с креплением откосов и гребня плотины. Конкретный перечень рабочих операций этого комплекса обычно определяется заданием на проектирование в зависимости от принятых типов крепления откосов и гребня плотины.
При строительстве любой плотины рабочие операции 1, 2, 6, 7, 8, 9 и 13 выполняются один раз – либо параллельно, либо последовательно, в зависимости от принятой технологии строительства. Рабочие операции 3, 4, 10, 11 и 12 всегда выполняются параллельно и многократно в течение всего строительного периода, пока возводимое сооружение не достигнет проектных параметров. Приведенный здесь перечень рабочих операций для каждого выделенного строительного процесса является минимальным и приблизительным.
4.1. Определение профильных объемов тела плотины
Чтобы определить трудоемкость, машиноемкость, стоимость и другие технико-экономические показатели разрабатываемой технологии строительства, а также выбрать экономически выгодные типы и марки машин для выполнения намеченного перечня рабочих операций необходимо предварительно определить профильные объемы этих операций и установить все необходимые условия их выполнения. Объемы всех рабочих операций принято определять на основании известного профильного объема тела плотины Wп.Профильный объем тела плотины принято определять на основании продольного профиля по створу плотины в таблице определенной формы (табл.
1).Продольный профиль по створу плотины необходимо строить на миллиметровой бумаге в прямоугольной системе координат. По оси ординат в произвольном масштабе откладывают условные отметки местности, по которой проходит проектный створ плотины. Обычно эти отметки проставлены на горизонталях плана местности, где планируется построить это сооружение.
По оси абсцисс в масштабе плана местности строят следующие шкалы: проектные точки (сечения) по створу плотины (точки пересечения проектного створа плотины с горизонталями плана местности). Первая и последняя проектные точки – это места сопряжения гребня плотины с поверхностью земли; условные отметки проектных точек (соответствуют отметкам горизонталей, которые пересекают проектный створ плотины). Для первой и последней точек отметки одинаковы и равны проектной отметке гребня плотины; проектная высота плотины в сечениях (определяется как разность проектной отметки гребня плотины и условной отметки каждой точки). Для первой и последней точек проектная высота плотины равна нулю; расстояние между сечениями (на плане местности с помощью измерителя определяют расстояние между сечениями по масштабу плана местности – требуемые расстояния);пикеты по гребню плотины (первая точка обозначается как ПК0, разбивка ведется через 100 м).Все полученные точки в соответствии с их условными отметками наносят на продольный профиль и соединяют прямыми линиями. Первую и последнюю точки соединяют прямой, параллельной оси абсцисс.
Источник: www.myunivercity.ru
СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные
РАЗРАБОТАНЫ институтами ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (канд. техн. наук А.П. Пак — руководитель темы, д-р техн. наук И.Б. Соколов, А.В. Караваев, д-р техн. наук А.А. Храпков, кандидаты техн. наук А.Я. Иохельсон, М.С. Ламкин), Гидропроект им.
С.Я. Жука (А.Г. Осколков, д-р техн. наук С.А. Фрид, кандидаты техн. наук Ю.Б. Мгалобелов, В.М. Липкинд )
ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.
ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (Д.В. Петухов).
С введением в действие СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные» с 1 июля 1986 г. утрачивают силу СНиП II-54-77 «Плотины бетонные и железобетонные».
Изменение № 1 СНиП 2.06.06-85, принятое постановлением Госстроя СССР от 28 апреля 1987 г. № 86 и с 1 июля 1987 г. введенное в действие, внесено в текст документа. Измененные пункты помечены *.
При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.
Государственный комитет СССР
по делам строительства
(Госстрой СССР)
Строительные нормы и правила
СНиП 2.06.06-85
Плотины бетонные и железобетонные
Взамен
СНиП II-54-77
Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных плотин, входящих в состав сооружений энергетического и воднотранспортного назначения, мелиоративных систем, систем водоснабжения и переброски стока, а также сооружений для борьбы с наводнениями.
При проектировании бетонных и железобетонных плотин, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в условиях распространения вечномерзлых, просадочных, набухающих и закарстованных грунтов, надлежит учитывать дополнительные требования, предъявляемые к таким сооружениям соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными с Госстроем СССР.
Основные буквенные обозначения и индексы к ним, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении.
Внесены
Министерством энергетики
и электрификации СССР
Утверждены
постановлением
Государственного комитета СССР
по делам строительства
от 28 июня 1985 г. № 108
Срок
введения в действие
1 июля 1986 г.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 . В зависимости от конструкции и технологического назначения бетонные и железобетонные плотины подразделяются на следующие основные виды, приведенные в табл. 1 .
1.2 . 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.
1.3 . Бетонные плотины на скальных основаниях надлежит проектировать следующих видов:
в условиях широких створов — гравитационные и контрфорсные;
в условиях скальных ущелий (при lch / h £ 5) — арочно-гравитационные и арочные, где lch — ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины, h — высота плотины.
В зависимости от топографических и геологических условий в одном створе могут одновременно применяться плотины разных видов, например, гравитационная и контрфорсная, арочная и гравитационная и т.д.
Бетонные и железобетонные плотины на нескальных основаниях следует проектировать, как правило, в качестве водосбросных. Для глухих участков напорного фронта бетонные и железобетонные плотины следует применять только при надлежащем обосновании.
Основные виды плотин
А. По конструкции плотин
Гравитационные ( черт, 1 , а — д):
массивные с расширенными швами
с продольной полостью у основания
с экраном на напорной грани
с анкеровкой в основание
с анкерным понуром
Контрфорсные ( черт. 1 , ж — и):
с массивными оголовками (массивно-контрфорсные)
с арочным перекрытием (многоарочные)
с плоским перекрытием
Арочные ( черт. 1 , к — н) :
с защемленными пятами
с периметральным швом
из трехшарнирных поясов
с гравитационными устоями
Б. По технологическому назначению
Глухие ( черт. 1 , а, б, г, д, з — н)
с поверхностными водосливами ( черт. 1 , в, ж; черт. 2 . а)
с глубинными водосбросами ( черт. 2 . б)
многоярусные (с поверхностными водосливами и с глубинными водосбросами) ( черт. 2 . в)
Черт 1 . Основные виды плотин на скальных основаниях
Гравитационные: а — массивные; б — с расширенными швами; в — с продольной полостью у основания; г — с экраном на напорной грани; д — с анкеровкой в основание
Контрфосные: ж — массивно-контрфосные; з — многоарочные; и — с плоским перекрытием
Арочные: к — защемленными пятами; л — с периметральным швом; м — из трехшарнирных поясов; н — с гравитационными устоями; 1 — расширенный шов; 2 — продольная полость; 3 — экран; 4 — предварительно напряженный анкер; 5 — массивные оголовки; 6 — контрфорсы; 7 — арочное перекрытие; 8 — плоское перекрытие; 9 — периметральный шов; 10 — трехшарнирные пояса; 11 — шарниры; 12 — гравитационные устои
Черт. 2 . Основные виды водосбросных плотин на нескальном основании
а — водосливная; б — с глубинными водосбросами; в — двухъярусная
1.4 . Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать в соответствии со СНиП II -50-74.
При определении класса плотины ее высота принимается равной высоте плотины в наиболее заглубленном участке створа. Длина такого участка вдоль гребня плотины принимается равной:
для плотин на нескальном основании — длине одной секции;
для плотин на скальном основании — длине одной секции или 1/50 длины плотины по гребню (принимается меньшее значение).
Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью (без учета местных заглублений в основание для заделки крупных трещин, устройства зуба и т.п.).
Если наиболее глубокая часть створа выполнена в виде массивной пробки, служащей основанием для расположенной на ней плотины, то высота плотины определяется от верха пробки до гребня плотины.
Если отдельные участки напорного фронта выполнены из плотин разных видов, то класс их принимается равным классу плотины, расположенной в наиболее глубокой части створа.
НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ
1.5 . В бетонных и железобетонных плотинах I , II, III классов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений и исследований за состоянием сооружений и их оснований как в период строительства, так и в процессе эксплуатации. Для плотин IV класса и их оснований установку КИА следует обосновывать. Состав и объем натурных наблюдений и исследований должны предусматриваться проектом, включающим программу наблюдений, схему размещения КИА.
1.6 . Натурные наблюдения на бетонных и железобетонных плотинах подразделяются на контрольные и специальные.
1.7 . Контрольные наблюдения в строительный период следует проводить за деформациями основания, температурным режимом, термонапряженным состоянием, раскрытием швов и за трещинообразованием в блоках бетонирования, фильтрацией в основании.
1.8 . Контрольные наблюдения в эксплуатационный период следует проводить за вертикальными (осадка) и горизонтальными (прогибы, наклоны) перемещениями, противодавлением и фильтрационными расходами, напряженным и термонапряженным состоянием сооружения и его основания, напряжениями в арматуре, за контактным швом сооружение — основание, раскрытием постоянных и временных швов, гидравликой потока на водосбросных сооружениях и в бьефах, за состоянием сооружения при сейсмических и других динамических воздействиях.
1.9 . Специальные наблюдения за плотинами проводятся в целях получения данных, связанных с необходимостью подтверждения проектных решений, совершенствования методов расчета, модельных исследований, выбора оптимальных методов производства работ и условий эксплуатации.
2. ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
2.1 . Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и их элементов должны удовлетворять требованиям СНиП II-56-77 , СНиП II-23-81 и настоящего раздела.
2.2 . В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона в отдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четыре зоны ( черт. 3 ):
Черт. 3 . Распределение бетона тела плотины по зонам
а — глухая плотина; б — водосливная плотина; I — IV — зоны плотины
I — наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием, не омываемые водой;
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.;
I II — наружные, а также примыкающие к основанию части плотин, расположенные ниже минимальных эксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов;
IV — внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I — III , в том числе бетон конструкций, прилегающий к замкнутым полостям контрфорсных плотин.
К бетону различных зон бетонных и железобетонных плотин всех классов необходимо предъявлять требования, приведенные в табл. 2.
Требования, предъявляемые к бетону для различных зон плотин
По прочности на сжатие
По прочности на растяжение
По предельной растяжимости
По стойкости против агрессивного воздействия воды
По сопротивляемости истиранию потоком воды при наличии взвешенных и влекомых наносов, а также стойкости против кавитации при скорости воды по поверхности бетона 15 м/с и более
По тепловыделению при твердении бетона
Предъявляется при соответствующем обосновании
Примечание. Для плотин IV класса требования к бетону по предельной растяжимости и тепловыделению допускается не предъявлять.
2.3 . Толщину наружных зон плотин следует принимать с учетом вида плотин, напряженного состояния, размеров конструктивных частей и элементов плотин, величины действующего напора, глубины проникновения суточных перепадов температур, но не менее 2,0 м.
2.4 .* Требования к бетону плотин по прочности на сжатие и осевое растяжение в эксплуатационный и строительный периоды, водонепроницаемости, морозостойкости и т.д. необходимо устанавливать дифференцировано, в соответствии с реальными условиями работы бетона различных зон.
Марку бетона по водонепроницаемости следует принимать в соответствии с табл. 3.
Марка бетона по водонепроницаемости при градиенте напора
2.5 . Для частей и элементов плотин, периодически омываемых водой (зона II), марка бетона по водонепроницаемости принимается не ниже W4; при воздействии на бетон потока воды с влекомыми наносами, а также при предъявлении к бетону требований к стойкости против кавитации марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W8.
В агрессивной воде-среде марку бетона по водонепроницаемости следует устанавливать в соответствии со СНиП 2.03.11-85.
2.6 . При наличии на низовой грани плотины железобетонной облицовки толщиной более 15 см морозостойкость бетона зоны I допускается принимать на марку ниже по сравнению с маркой для незащищенных наружных поверхностей. Морозостойкость бетона облицовки должна отвечать требованиям ГОСТ 10060-76. Конструкция стыков облицовки должна исключать прямое попадание влаги на бетон тела плотины.
2.7 .* Возраст (срок твердения) бетона, соответствующий его проектным классу по прочности на сжатие и осевое растяжение и марке по водонепроницаемости, следует назначать с учетом сроков возведения сооружений и наполнения водохранилища.
Как правило, возраст монолитного бетона плотин, отвечающий его классу по прочности и марке по водонепроницаемости следует принимать равным 180 суткам, возраст по морозостойкости — 28 суткам.
Для бетонных плотин высотой более 60 м и объемом бетона более 500 тыс. м 3 указанный возраст по прочности и водонепроницаемости следует принимать равным одному году.
2.8 .* Число различных классов бетона в сооружении, как правило, надлежит принимать не более четырех, при этом увеличение числа классов бетона допускается при надлежащем обосновании.
Расчетные сопротивления бетона для бетонных плотин следует определять с учетом фактического возраста бетона к времени нагружения конструкций эксплуатационными нагрузками:
на сжатие по формуле ,
на растяжение по формуле ,
где , — расчетные сопротивления на сжатие и растяжение бетона соответственно в возрасте 180 суток, принимаемые по СНиП 2.06.03-87 ( , определяются по аналогичным формулам);
— коэффициенты, учитывающие влияние возраста бетона не его прочность при сжатии и растяжении соответственно, определяемые по табл. 3а;
Возраст бетона ко времени нагружения сооружения, год
для районов со среднегодовой температурой наружного воздуха 0 °С и выше
для районов с отрицательной среднегодовой температурой наружного воздуха
Примечания: 1. В числителе приведены значения коэффициентов при возрасте бетона 180 суток, в знаменателе — при возрасте 360 сут.
2. При секционной разрезке коэффициент следует принимать как для районов со среднегодовой температурой наружного воздуха 0 °С и выше.
3. Для плотин I класса коэффициенты допускается уточнять путем экспериментальных исследований бетонов принятых составов.
— коэффициент, учитывающий различие в прочности бетона в контрольных образцах и сооружении и принимаемый: 1 — при механизированном изготовлении, транспортировке и подаче с распределением и уплотнением бетонной смеси ручными вибраторами;
1 ,1 — при автоматизированном приготовлении бетонной смеси полностью механизированных транспортировке, укладке и уплотнении бетонной смеси.
2.9 . Для плотин I и II классов допускается разрабатывать специальные технические условия на цемент, согласовывая и утверждая их в установленном порядке.
2.10 . Для бетонных плотин объемом бетона более 1 млн. м 3 следует наряду с установленными в СНиП II-56-77 нормативными сопротивлениями бетона на сжатие принимать также и промежуточные их значения.
3 . ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
3.1 . Ширину и конструкцию гребня глухой плотины следует принимать в зависимости от вида плотины, условий производства работ, использования гребня в эксплуатационный период для проезда, прохода или других целей, но не менее 2 м.
3.2 . Превышение гребня глухой плотины над уровнем воды в верхнем бьефе следует определять в соответствии со СНиП 2.06.05-84 . При этом величину запаса возвышения гребня плотины а (с учетом парапета), м, следует принимать: для плотин I класса — 0,8; II — 0,6; III и IV — 0,4.
3.3 . Размеры быков водосбросных плотин следует назначать в зависимости от типа и конструкции затворов, размеров водосбросных отверстий, эксплуатационных и аварийных выходов из продольных галерей, размеров и конструкции мостовых пролетных строений. При этом толщину пазового перешейка быка во всех случаях необходимо назначать не менее 0,8 м.
3.4 . Отметку верха быков водосливной плотины со стороны верхнего бьефа следует назначать с учетом отметки гребня глухой плотины, типа затворов, условий маневрирования ими, подъемных и транспортных механизмов, наличия мостового перехода и его габаритов по высоте.
Отметку верха быков следует принимать наивысшей из определенных по каждому из перечисленных условий.
3.5 . Очертание быков в плане со стороны верхнего бьефа должно обеспечивать плавный вход воды в водосбросное отверстие и минимальное сжатие потока.
В случае пропуска льда оголовок быка следует проектировать заостренной формы.
3.6 . Очертание в плане и высоту быков со стороны нижнего бьефа следует определять общими конструктивными требованиями с учетом прочностных и гидравлических условий, расположения мостовых конструкций и других сооружений, а также незатопления верха быков.
3.7 . Лицевую грань раздельных и береговых устоев в пределах водосброса следует конструировать аналогично граням быков.
3.8 . При проектировании автомобильных или железнодорожных мостов по быкам и устоям плотин к быкам и устоям следует предъявлять дополнительно требования как к мостовым опорам.
3.9 . При сопряжении отдельных частей плотины (водосбросной части с глухой) надлежит избегать выступов напорной грани одной части плотины по отношению к другой.
3.10 . Вдоль верховой грани плотин следует предусматривать устройство дренажа в виде вертикальных скважин (дрен), имеющих выходы в продольные галереи, или горизонтальных дрен, приуроченных к ярусам бетонирования и имеющих выходы в смотровые шахты, расположенные в межсекционных швах плотины.
3.11 . Диаметр вертикальных дренажных скважин следует принимать 10 — 30 см; расстояние между осями дрен — 2-3 м.
Горизонтальные дрены трапецеидального или прямоугольного сечения площадью 400 — 800 см 2 следует располагать по высоте плотины через 2-3 м.
3.12 . Расстояние от напорной грани плотины до оси дренажа adr , а также до верховой грани продольной галереи следует назначать не менее 2 м при соблюдении условия
где Hd — напор над расчетным сечением;
g n — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый в соответствии с п. 5.13.
I cr , m — критический средний градиент напора для бетона плотины;
Величину критического среднего градиента напора надлежит принимать:
для гравитационных и массивно-контрфорсных плотин — 25;
для арочных и арочно-гравитационных плотин и для арочных напорных перекрытий многоарочных плотин — 50.
3.13 . В основании плотин при необходимости следует предусматривать устройство дренажа.
3.14 . В теле плотины необходимо предусматривать продольные и поперечные галереи. По высоте плотины галереи следует располагать через 15 — 40 м.
Одну из продольных галерей следует проектировать выше максимального уровня нижнего бьефа для обеспечения самотечного отвода воды из всей вышележащей части плотины. Из нижележащих галерей необходимо предусматривать откачку воды. Выпуск воды в нижний бьеф во всех случаях должен осуществляться ниже минимального уровня.
3.15 . Размеры галерей, устраиваемых для цементации основания и строительных швов плотины, создания и восстановления вертикального дренажа, следует принимать минимальными, обеспечивающими провоз и работу бурового, цементационного и другого оборудования, с учетом размещения трубопроводов для охлаждения бетона и кабельных коммуникаций.
Ширину галерей, предусмотренных для сбора и отвода воды, контроля за состоянием бетона плотины и уплотнения швов, размещения КИА и различного рода коммуникаций следует назначать не менее 1,2 м, высоту не менее — 2,0 м.
Пол галереи, предусмотренной для сбора и отвода воды, следует проектировать с уклоном не более 1:40 в сторону водосливного лотка.
3.16 . В плотинах, имеющих несколько ярусов галерей, необходимо предусматривать сообщение между ними путем устройства маршевых лестниц или лифтов.
Каждый нижележащий ярус галерей должен иметь аварийные выходы в вышележащий. Каждая продольная галерея должна иметь не менее двух аварийных выходов, расположенных на расстоянии не более 300 м друг от друга.
3.17 . В растянутой зоне на напорной грани бетонных, а при обосновании и железобетонных плотин, следует рассматривать целесообразность устройства гидроизоляции (асфальтовой штукатурной, литой асфальтовой, пропиточной битумной, штукатурной минеральной, окрасочной полимерной и полимербитумной).
3.18 . При среднемесячной температуре наружного воздуха в наиболее холодном месяце года ниже минус 25 °С в зоне переменного уровня воды следует рассматривать целесообразность устройства по бетонным поверхностям (кроме водосливных) теплогидроизоляции из легкого асфальтобетона, эпоксидно-каменноугольных и поливинил-хлоридных пенопластов и других теплогидроизоляционных материалов.
3.19 . Для плотин, возводимых в Северной строительно-климатической зоне, следует рассматривать целесообразность устройства постоянной теплоизоляции открытых поверхностей.
ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ ПЛОТИН И ИХ УПЛОТНЕНИЕ
3.20 . При проектировании бетонных и железобетонных плотин следует предусматривать постоянные (межсекционные и вертикальные швы-надрезы) и временные (строительные) деформационные швы.
Размеры секций плотин и блоков бетонирования следует определять в зависимости от:
вида и высоты плотин, размера секции здания ГЭС, а также расположения в плотинах водопропускных отверстий, в том числе турбинных водоводов;
методов возведения плотины;
формы поперечного сечения русла, геологического строения и деформируемости основания плотины, климатических условий района строительства с учетом обеспечения монолитности бетона секций плотины между швами.
3.21 . При выборе вида деформационных швов и расстояний между ними следует соблюдать требования СНиП II-56-77 .
3.22 . Ширину постоянного деформационного шва следует назначать на основе сопоставления расчетных данных по ожидаемым деформациям смежных секций плотин с учетом предусматриваемой проектом конструкции шва, деформативных свойств материала его заполнения и обеспечения независимости перемещения секций плотины относительно друг друга.
При предварительном назначении конструкций постоянных деформационных швов их ширину следует принимать ( черт. 4):
температурных — 0,5 — 1 см на расстоянии не более 5 м от лицевых граней и гребня, а внутри тела плотины — 0,1 — 0,3 см;
температурно-осадочных — 1 — 2 см в пределах фундаментной плиты плотины и водобоя при любых нескальных и полускальных грунтах основания;
выше фундаментной плиты плотины на нескальных грунтах основания — не менее 5 см.
Черт. 4 . Схемы расположения уплотнений в постоянных деформационных швах плотин на скальном ( а, б) и нескальном (в, г) основаниях
1 — шов, t = 0,5 — 1 см; 2 — шов, t = 0,1 — 0,3 см; 3 — шов, t = 1 — 2 см; 4 — шов, t ³ 5 см; 5, 6, 7 — соответственно вертикальное, горизонтальное и контурное уплотнения; 8 — дренажное устройство; 9 — смотровая шахта; 10 — смотровая галерея
3.23 . В конструкциях постоянных деформационных швов следует предусматривать:
уплотнение, обеспечивающее его водонепроницаемость;
дренажное устройство для отвода профильтровавшейся через уплотнение или в его обход воды;
устройство смотровых шахт и галерей для наблюдения за состоянием шва и ремонта уплотнения.
3.24 . Уплотнения постоянных деформационных швов плотин следует подразделять:
по расположению в шве — на вертикальные, горизонтальные и контурные (см. черт. 4);
по конструкции и материалам — на диафрагмы из металла, резины и пластических масс ( черт. 5, а), шпонки и прокладки из асфальтовых материалов ( черт. 5. б), инъекционные (цементация и битуминизация) ( черт. 5, в), брусья и плиты из бетона и железобетона ( черт. 5, г).
Для плотин III и IV классов в зонах ниже уровня мертвого объема (УМО) допускается применять уплотнения из антисептированных деревянных элементов, изготовленных из древесины, устойчивой к воздействию воды.
Черт. 5 Схемы основных уплотнений деформационных швов бетонных и железобетонных плотин
а — диафрагмы из металла, резины и пластических масс; б — шпонки и прокладки из асфальтовых материалов; в — инъекционные (цементация и битумизация) уплотнения; г — брусья и плиты из бетона и железобетона; 1 — металлические листы; 2 — профилированная резина; 3 — асфальтовая мастика; 4 — железобетонная плита; 5 — скважины для цементации; 6 — цементационные клапаны; 7 — железобетонный брус; 8 — асфальтовая гидроизоляционная прокладка
3.25 . При проектировании конструкций уплотнений деформационных швов плотин необходимо соблюдать следующие условия:
материал уплотнения должен непосредственно примыкать к бетону образующих шов секций;
величина напряжения на контакте асфальтового материала уплотнения с бетоном в рассматриваемом сечении должна быть не менее величины внешнего гидростатического давления воды в том же сечении;
средние градиенты напора фильтрационного потока через бетон по контуру уплотнений шва не должны превышать величин, приведенных в п.3.12.
При определении действующего среднего градиента напора в уплотнениях постоянных швов плотин общий путь фильтрации следует принимать равным:
при изменении температуры бетона в зоне швов в пределах 4 — 6 °С — пути фильтрации в обход асфальтовых шпонок, металлических или резиновых диафрагм с учетом пути фильтрации на длине цементируемых или битуминизированных участков швов между диафрагмами и шпонками;
при изменении температуры бетона в зоне швов свыше 6 °С — только пути фильтрации в обход асфальтовых шпонок, металлических или резиновых диафрагм без учета пути фильтрации на длине цементируемых или битуминизированных участков швов.
3.26 . В проекте следует предусматривать омоноличивание временных вертикальных строительных швов до подъема уровня воды перед плотиной. Сроки и порядок омоноличивания межстолбчатых швов следует назначать исходя из проектной температуры омоноличивания массива с учетом температурного изгиба столбов и использования ее для улучшения напряженного состояния плотины.
3.27 . При проектировании плотин допускается предусматривать устройство временных расширенных швов, заполняемых бетоном (замыкающие блоки). Сроки омоноличивания расширенных швов следует устанавливать с учетом выравнивания температур между бетонными массивами и окружающей средой, стабилизации осадок и наполнения водохранилища.
ВОДОСБРОСНЫЕ, ВОДОСПУСКНЫЕ И ВОДОВЫПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
3.28 . В бетонных и железобетонных плотинах могут устраиваться водосбросы, водоспуски и водовыпуски.
329 . Длину водосливного фронта плотины, размеры и число пролетов поверхностных и глубинных водопропускных устройств следует принимать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов в зависимости от величины сбросного расхода основного расчетного случая, устанавливаемой в соответствии со СНиП II -50-74 и допустимых при данных геологических условиях удельных расходов воды; с учетом влияния потока на русло реки и работу других сооружений гидроузла, требований к гидравлическому режиму руслового потока в бьефах и изменения уровней воды в нижнем бьефе, вызываемого деформациями русла и берегов.
Для плотин I , II и III классов необходимо производить сравнение технико-экономических показателей разработанных вариантов по результатам гидравлических расчетов и лабораторных исследований; для плотин IV класса сравнение вариантов следует производить по результатам гидравлических расчетов и аналогам.
3.30 . Основным профилем оголовков водосливных плотин всех классов следует принимать безвакуумный профиль криволинейного очертания, плавно сопрягающийся в водосливной гранью плотины. Уклон водосливной грани и ее протяженность следует назначать исходя из конструктивных особенностей профиля плотины.
Очертание оголовков водосливных плотин при напорах до 12 м допускается принимать трапецеидальным или прямоугольным. Применение вакуумных оголовков должно обосновываться технико-экономическими расчетами и гидравлическими расчетами и исследованиями.
3.31 . При проектировании водосбросных сооружений плотин и креплений нижнего бьефа, обтекаемых потоком воды со скоростью свыше 15 м/с, следует предусматривать:
плавное очертание обтекаемых поверхностей, обеспечивающее отсутствие или минимальное значение общего вакуума; сглаживание местных неровностей;
подвод воздуха в зоны возможного возникновения кавитации (пазы-аэраторы, уступы, дефлекторы или их сочетания с соответствующими воздухоподводящими устройствами, обеспечивающие отрыв транзитного потока и воздухонасыщение его придонного и пристенных слоев);
использование бетонов с повышенной кавитационной стойкостью, в том числе специальных бетонов на основе полимерных вяжущих.
3.32 . Ось глубинного водосброса следует проектировать прямолинейной. Криволинейную ось допускается принимать в случаях, когда это вызывается условиями общей компоновки гидроузла и требует специальных гидравлических расчетов и исследований.
Высотное положение оголовка и наклон оси глубинного водосброса следует назначать с учетом конструктивных особенностей плотины и концевого участка водосброса, диапазона изменения уровней воды в верхнем бьефе, определяемого по схеме пропуска расходов.
Кромки входного сечения глубинных водосбросов должны иметь плавное очертание. Площадь живого сечения глубинных водосбросов на выходном участке следует, как правило, плавно уменьшать.
При расположении камеры затворов во входном оголовке или в средней части тракта глубинного водосброса необходимо предусматривать подвод воздуха за затворы. Устье аэрационной шахты следует максимально (по конструктивным условиям водосброса) приближать к затвору; оно должно быть защищено от попадания струй и брызг воды.
3.33 . Конструкцию концевых участков поверхностного и глубинного водосбросов плотины следует выбирать в зависимости от величины удельного расхода воды на выходе, характеристик грунтов основания, а также требований, предъявляемых к основным гидравлическим режимам сопряжения бьефов.
3.34 . При поверхностном режиме сопряжения бьефов в конце водосброса следует предусматривать носок-уступ с горизонтальной или наклонной поверхностью, создающий незатопленный режим, при этом прыжок должен быть устойчивым; поток не должен вызывать опасного размыва русла и берегов реки на прилегающем к сооружению участке. Поверхностный режим сопряжения следует принимать с учетом пропуска льда и других плавающих тел.
3.35 . При донном режиме сопряжения бьефов следует предусматривать сопряжение водосливной поверхности с водобоем плавным или с небольшим уступом. Отметку поверхности водобоя и рисбермы, их длину и толщину следует назначать на основании гидравлических исследований и технико-экономического сравнения вариантов с учетом всего комплекса мероприятий, влияющих на гидравлические условия в нижнем бьефе (гасители энергии, обеспечивающие образование затопленного прыжка на водобое и благоприятные условия для маневрирования затворами; переходные крепления от бетонной рисбермы к незакрепленному руслу, ковш за переходным креплением и др.). При необходимости следует предусматривать мероприятия по пропуску воды и льда в период строительства плотины.
3.36 . При сопряжении бьефов отбросом струи в конце водосброса следует предусматривать носок-трамплин, отбрасывающий поток воды в нижний бьеф на безопасное для сооружений расстояние, а в узких створах — исключающий опасное воздействие потока на берега.
В случае слаботрещиноватого основания в месте падения воды, на основании гидравлических расчетов и исследований следует предусматривать специальные мероприятия для обеспечения необходимой интенсивности гашения энергии воды: устройство водобойного колодца или искусственной ямы размыва, рассредоточение сбросного потока по большей площади посредством многоярусных носков-трамплинов, рассеивающих трамплинов, расщепителей и т.п.
СОПРЯЖЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛОТИН С ОСНОВАНИЕМ
3.37 . Удаление (съем) грунта в основании плотины должно быть минимальным и обосновано расчетами плотин на прочность и устойчивость с учетом мероприятий по укреплению грунта основания.
3.38 . Выравнивание контактных поверхностей скальных оснований бетонных плотин не допускается. Сопряжение арочных и арочно-гравитационных плотин с косогорными участками основания следует производить, как правило, без уступов.
3.39 . При проектировании бетонных и железобетонных плотин в случае необходимости следует предусматривать мероприятия по улучшению прочностных, деформационных и фильтрационных свойств грунтов оснований:
закрепление и уплотнение грунтов основания или его части цементационными или другими вяжущими растворами;
дренирование глинистых водонасыщенных грунтов;
устройство подпорных стен, поддерживающих склоны и откосы массивов и анкеровку неустойчивых скальных массивов;
разделку горным способом крупных трещин, разломов и пустот в скальных массивах с последующим заполнением их бетоном или железобетоном в виде отдельных пробок, шпонок, сплошных полос или решеток.
3.40 . Во всех случаях, когда основание сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами, необходимо предусматривать противофильтрационные и дренажные устройства. При грунтах, устойчивых против химической и механической суффозии, такие устройства должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами.
Противофильтрационные и дренажные устройства в основании плотины надлежит сопрягать с аналогичными устройствами в берегах и в примыкающих к плотине сооружениях гидроузла.
3.41 . Противофильтрационную завесу следует предусматривать, как правило, до слабоводопроницаемых или практически водонепроницаемых грунтов. Глубина завесы при отсутствии водоупора определяется расчетом с учетом инженерно-геологических условий, проницаемости грунтов, величины противодавления в основании плотины, наличия дренажа и т.д.
3.42 . Критические средние градиенты напора на противофильтрационной завесе Icr , m следует принимать:
а) для нескальных грунтов основания — в соответствии с п. 6.43;
б) для скальных грунтов основания
I cr,m = Iadm g n ,
где Iadm — допустимый градиент напора на завесе, принимаемый в соответствии со СНиП II -16-76;
4. НАГРУЗКИ, ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ
4.1 . Нагрузки, воздействия и их сочетания на бетонные и железобетонные плотины следует определять согласно СНиП II -50-74, СНиП 2.06.04-82 , СНиП II-7-81 и настоящего раздела.
4.2 . При расчетах плотин на основные сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать:
постоянные нагрузки и воздействия:
а) собственный вес сооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (затворы, подъемные механизмы и пр.), месторасположение которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации;
б) силовое воздействие воды при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение минимального по технологическим и экологическим требованиям расхода и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств:
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
в) вес грунта, сдвигающегося вместе с плотиной, и боковое давление грунта со стороны верхнего и нижнего бьефов;
временные длительные нагрузки и воздействия:
г) давление наносов, отложившихся перед плотиной;
д) температурные воздействия, определяемые для года со средней амплитудой колебаний среднемесячных температур;
е) поровое давление в водонасыщенном грунте при нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств, НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу;
кратковременные нагрузки и воздействия:
ж) силовое воздействие воды при уровнях в верхнем и нижнем бьефах, соответствующих пропуску через сооружение расхода основного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии со СНиП II -50-74, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен подпункта «б»):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
з) давление льда, определяемое при его средней многолетней толщине;
и) давление волны, определяемое при средней многолетней скорости ветра;
к) нагрузки от подъемных, перегрузочных, транспортных устройств и других конструкций и механизмов (мостовых и подвесных кранов и т.п.);
л) нагрузки от плавающих тел.
4.3 . При расчетах плотин на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать постоянные, временные длительные, кратковременные нагрузки и воздействия и одну из следующих особых нагрузок и воздействий:
а) силовое воздействие воды при форсированном подпорном уровне (ФПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение расхода поверочного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии со СНиП II -50-74, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен п. 4.2 б, ж):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
б) силовое воздействие воды, обусловленное нарушением одного из дренажных или одного из противофильтрационных устройств, при НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу (взамен п. 4.2 б, е, ж):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
поровое давление в водонасыщенном грунте основания;
в) температурные воздействия, определяемые для года с максимальной амплитудой колебаний среднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячной температурой (взамен п. 4.2 д);
г) давление льда, определяемое при максимальной многолетней толщине льда обеспеченностью 1 % (взамен п. 4.2 з);
д) давление волны, определяемое при максимальной многолетней скорости ветра обеспеченностью 2 % — для сооружений I и II классов и 4 % — для сооружений III и IV классов (взамен п. 4.2 и);
е) сейсмические воздействия.
4.4 . В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включать только те из кратковременных нагрузок и воздействий ( п. 4.2 ж, з, и, к, л), которые могут действовать одновременно.
4.5 . При определении величины пригрузки основания водой в верхнем и нижнем бьефах ( пп. 4.2 б, ж; 4.3 а, б) необходимо учитывать разницу в давлении воды на основание до и после возведения сооружения.
4.6 . Нагрузки и воздействия для строительного периода плотины и ремонтного случая следует принимать по основному и особому сочетаниям, а величины этих нагрузок и воздействий должны определяться в зависимости от конкретных условий возведения и ремонта сооружения.
4.7 . Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для эксплуатационного и строительного периодов.
4.8 . Коэффициент надежности по нагрузкам при расчете плотин следует принимать в соответствии со СНиП II -50-74.
4.9 . При расчете общей прочности и устойчивости плотин коэффициенты надежности по нагрузке для собственного веса, температурных, влажностных и динамических воздействий, а также для всех грунтовых нагрузок при расчетных значениях характеристик грунтов tg j I , II ; с I , II ; g I , II , определенных в соответствии со СНиП II -16-76, должны приниматься равными единице.
4.10 . Плотность бетона для плотин I , II и III классов следует определять на основе результатов испытания образцов, изготовленных из подобранных составов бетона.
Плотность бетона для плотин IV класса — во всех случаях, а для плотин I , II и III классов — на предварительных стадиях проектирования допускается принимать по табл. 4.
Плотность заполнителя, кг/м 3
Средняя плотность бетона, кг/м 3 при максимальной крупности заполнителя, мм
Источник: gosthelp.ru