9073

11

Безбанкетное перекрытие. Основано на подаче в проран земснарядами такого количества грунта, которое, превышает транспортирующую способность потока; поток перенасыщается грунтом и часть последнего оседает в проране,

создавая нужную преграду. Рекомендуется к применению при небольших (до 40

см) перепадах и расходах не более 2000 м3/с.

Перекрытие направленным взрывом. Выполняют путем обрушения направленным взрывом в реку большой массы скальных пород, заполняющих русло до незатопляемых отметок. Применяется преимущественно в узких уще-

льях горных рек. Отличительная черта этого способа — возможность перекры-

тия рек при значительно больших по сравнению с другими методами конечных перепадах уровня воды.

2.4.Выбор способа, схемы и времени перекрытия русл рек

Впервую очередь рассматривают возможность выполнения работ безбан-

кетным или пионерным способом. На горных реках сначала оценивают возмож-

ность перекрытия массовым взрывом, а затем — пионерным способом. Фрон-

тальное перекрытие, как наиболее трудоемкое и дорогое, применяют лишь при невозможности использования других методов.

Время перекрытия, как правило, назначают на период наименьших расхо-

дов в реке, а при интенсивном судоходстве связывают с окончанием навигации.

Перекрытие нередко целесообразно выполнять в зимний период со льда.

Работы по перекрытию рекомендуется вести с обоих берегов, а проран при пионерном способе располагать на менее глубоком участке реки, что позволяет уменьшить крупность отсыпаемого на заключительном этапе материала. Для уменьшения перепада нередко отсыпают одновременно несколько параллельных банкетов, перераспределяя перепад между ними.

2.5. Подготовка к перекрытию и закрытие прорана

Подготовка к перекрытию включает: расчистку водоотводящего тракта,

крепление дна в районе прорана (для размываемых русел), создание запасов ма-

12

териалов для отсыпки банкета, организацию проездов и освещения, предвари-

тельное стеснение русла, сборку и наводку наплавного моста (при фронтальном способе).

Предварительную разборку перемычек начинают сразу после спада павод-

ка, а окончательно разбирают их после затопления котлована.

Перекрытие рек с ложем из мягких грунтов требует защиты дна прорана от размыва. Такая защита выполняется в виде каменного шлейфа толщиной 1—2 м

по всему прорану с выдвижением на 30 м вверх и около 100 м вниз по течению.

При перекрытии реки в банкет отсыпают десятки тысяч кубометров камня и негабаритов. При этом стараются обеспечить удобные подъезды с двухсторон-

ним или кольцевым движением большегрузного автотранспорта и широкий фронт для погрузки машин.

В случае перекрытия фронтальным способом к перечисленным работам добавляется сборка и наводка наплавного моста.

Одновременно с проведением подготовительных работ сразу же после па-

водка начинают предварительное стеснение русла. Его производят отсыпкой бе-

реговых участков банкета или намывом примыкающих к берегам частей русло-

вой плотины.

Завершающий этап перекрытия — замыкание прорана. Он продолжается от нескольких часов до недели. Обязательным условием успешного перекрытия реки является проведение в проране регулярных гидрологических наблюдений.

2.6. Гидравлический расчет перекрытия

При гидравлическом расчете решают задачи:

-выбор крупности камня, обеспечивающей перекрытие потока;

-определение предельной высоты банкета или ширины прорана;

-определение конфигурации банкета.

Расчеты могут выполняться по [5].

13

3.КОНСТРУКЦИИ ПЕРЕМЫЧЕК, ИХ ВОЗВЕДЕНИЕ И РАЗБОРКА

3.1.Перемычки котлованов гидроузлов

Перемычки – это временные плотины, предназначенные для ограждения котлованов строящихся ГТС.

По расположению в плане перемычки разделяют на продольную и попе-

речные – верховую и низовую.

3.2. Земляные перемычки

Наиболее дешевы и просты в исполнении. Возводятся из разнозернистых грунтов преимущественно путем отсылки автосамосвалами без специального уплотнения, часто — намывом гидромеханизацией, иногда — направленным массовым взрывом. Применяются при небольших скоростях потока. При скоро-

сти более 0,5—0,8 м/с требуют крепления верхового откоса от размыва.

Типовой профиль земляных перемычек — трапецеидальный. Ширина по гребню — не менее 4 м. Возвышение гребня над уровнем воды — на высоту,

волны и не менее 0,5 м.

Конструкция и размеры профиля должны обеспечивать выклинивание кривой депрессии ниже подошвы низового откоса или в пределах обратного фильтра на нем.

3.3. Каменно-земляные перемычки

Наиболее распространены при сооружении гидроузлов с отводом реки строительными тоннелями. Для сооружения их используют горную массу из по-

лезных выемок или карьеров. Отсыпку производят пионерным способом в воду на всю высоту без дополнительного уплотнения. При благоприятных топогра-

фических условиях могут возводиться направленным взрывом.

Основной тип каменно-земляной перемычки — с экраном из глинистых грунтов, мелкозернистого песка или негрунтовых материалов и обратным филь-

тром из песчано-гравелистых или щебенистых грунтов. Откосы обычно назна-

14

чают: верховой — от 1:2,5 до 1:3 и низовой — от 1:1,3 до 1:1,4, а при недоста-

точно устойчивом основании — 1:1,5÷ 1:2. Перемычки с ядром применяются от-

носительно редко из-за малой противофильтрационной надежности сопряжения ядра с основанием.

3.4. Ряжевые перемычки

Выполняются из деревянных ряжей сквозной рубки с загрузкой камнем,

гравелистым или песчано-глинистым грунтом. Водонепроницаемость достигает-

ся устройством с напорной стороны ряжа экрана из досок с прокладкой руберои-

да или забивкой шпунта.

Применяют два типа ряжевых перемычек: с широким ряжем и с узким ря-

жем. Для повышения устойчивости и уменьшения объема ряжа с низовой сторо-

ны его часто отсылают упорную призму из грунта. В случаях, когда требуется большая ширина перемычки по гребню, ее выполняют из двух узких ряжей с за-

сыпкой грунта между ними.

Ряжевые конструкции используют преимущественно для устройства про-

дольных перемычек при больших скоростях течения воды (4—6 м/с), в стеснен-

ных условиях и для поперечных перемычек — в случае пропуска через их гре-

бень ледоходов и паводков.

3.5. Перемычки из стального шпунта

Могут быть однорядными, двухрядными и ячеистыми. Так как однорядная шпунтовая стенка выдерживает нагрузку от засыпки на высоту не более 4 м, то используется в качестве противофильтрационных диафрагм в земляных, ряже-

вых и смешанных перемычках.

Двухрядные шпунтовые перемычки состоят из двух рядов шпунта со схватками в двух уровнях — на минимальной и максимальной отметках воды.

Пространство между шпунтом засыпается песком. Применяются при мягких ос-

нованиях и напорах до 12 м главным образом в качестве продольных перемычек.

15

Ячеистые перемычки. Представляют собой ячейки замкнутого контура из шпунта типа ШП, заполненные грунтом. Применяются трех типов: цилиндриче-

ские, сегментные и со взаимно пересекающимися диафрагмами.

Цилиндрические перемычки состоят из ряда цилиндров, соединенных между собой козырьками. Диаметр цилиндра — 0,8—0,9 высоты. Расстояние между цилиндрами 0,5—2,8 м. Радиусы козырьков — меньше радиусов цилин-

дров. Глубина забивки шпунта — на 1/3 свободной высоты. При невозможности забивки шпунт устанавливают на расчищенное основание и заполняют ячейку бетоном на высоту 1—2 м.

Сегментные перемычки состоят из замкнутых ячеек, образованных шпун-

товыми диафрагмами и козырьками, с шириной 0,8—1,2 расчетной высоты.

Длину диафрагм, расстояние между ними и радиус козырьков обычно принима-

ют одинаковыми. Рекомендуются для напоров 14—20 м.

Ячеистые перемычки обладают рядом достоинств: хорошо противостоят высоким скоростям потока и давлению льда, не боятся подмыва основания; не-

значительно сужают русло реки; допускают перелив потока через гребень; тре-

буют по сравнению с двухрядными на 30—40% меньше металла и трудозатрат;

обладают высокой степенью механизации работ.

3.6. Бетонные и комбинированные перемычки

Бетонные перемычки применяются в узких створах при сверхвысоких бе-

тонных плотин, в качестве верховых. Выполняются в виде арочных конструкций значительной высоты, что позволяет уменьшить до минимума толщину пере-

мычки и значительно сократить длину и объемы работ по строительному тонне-

лю. Бетонируются в межень под защитой низких грунтовых перемычек.

Перемычки комбинированной конструкции имеют, как правило, индиви-

дуальный характер и сочетают каменную наброску с ряжами, шпунтом или бе-

тоном. В большинстве случаев преследуют цель использования природных осо-

бенностей створа или экономии дефицитных материалов.

16

3.7. Выбор и разборка перемычек

Выбор перемычек иллюстрирует таблица.

Разборку начинают после половодья в год затопления котлована и про-

должают до пуска потока через сооружение.

Работы выполняют поэтапно.

1-й этап. Максимальное уменьшение высоты перемычек до незатопляемых расходами межени отметок и одновременное обжатие профиля до минимально возможных размеров из условий устойчивости откосов и защиты котлована от затопления. Выполняют землеройными машинами из котлована или с гребня пе-

ремычек насухо.

2-й этап. При затоплении котлована по возможности используют перепад между УВ реки и дном котлована для размыва перемычки, предварительно сде-

лав проран взрывом или экскаватором.

3-й этап. От затопления котлована до пуска воды через сооружение произ-

водят расширение прорана.

17

4-й этап. Окончательная разборка перемычки.

На двух последних этапах разборку производят из-под воды. Земляные пе-

ремычки разбирают земснарядами или драглайнами. Каменно-земляные и ряже-

вые – тяжелыми драглайнами. Иногда применяют небольшие взрывы.

18

4.ВОДООТЛИВ И ВОДОПОНИЖЕНИЕ В КОТЛОВАНАХ

4.1.Начальное осушение котлованов

Предшествует началу работ в котловане и имеет задачей удаление воды из огражденной перемычками акватории. Количество этой воды складывается: из ее начального объема и объема фильтрации в котлован за время его откачки.

Начальное осушение котлованов осуществляется теми же средствами, что приняты для поддержания его в рабочем состоянии. Продолжительность перво-

начального осушения зависит от геологических условий котлована. Скорость понижения уровня воды в котловане в первые дни откачки регламентируется:

при крупнозернистых и скальных грунтах она не должна превышать 0,5÷0,7

м/сут., при среднезернистых — 0,3÷0,4 м/сут. и при мелкозернистых — 0,15÷0,2

м/сут. В последующие дни для скальных, крупно- и среднезернистых грунтов она может быть повышена до 1,0÷1,5 м/сут.

4.2. Открытый водоотлив

Это — наиболее простой, дешевый и доступный способ удаления из кот-

лованов поверхностной и профильтровавшей воды, рекомендуемый к примене-

нию в скальных, галечниковых и гравийных грунтах, глинах и плотных суглин-

ках, устойчивых против фильтрационных деформаций и имеющих коэффициент фильтрации больше 1500 м/сут или меньше 1,0 м/сут.

При открытом водоотливе могут быть использованы любые насосы. При глубине воды до 5—6 м их устанавливают стационарно. При больших глубинах монтируют либо на понтонах, либо передвижными на специальных рамах.

4.3. Грунтовое водопонижение

Осуществляется путем бурения по периметру котлована системы водоза-

борных скважин, в которых при одновременной откачке воды уровень грунто-

вых вод внутри контура понижается до расчетной отметки.

19

Грунтовое водопонижение эффективно и рекомендуется к применению в слабых грунтах с кф=1-1500 м/сут. Оно может осуществляться: легкими игло-

фильтрами, эжекторными иглофильтрами, скважинами с глубинными насосами,

электроосушением (электроосмос) и вакуумированием.

Водопонижение легкими иглофильтрами рекомендуется для песчано-

гравелиетых и супесчаных грунтов с Kф=1—100 м/сут. Наибольший эффект до-

стигается в песчаных грунтах с Kф = 4 - 40 м/сут. Глубина понижения уровня грунтовых вод этим методом ограничивается высотой всасывания насосов и не превышает 5 м. При необходимости увеличить ее иглофильтры устанавливают в

2—3 яруса, что позволяет понижать уровень до 12 м.

Водопонижение эжекторными иглофильтрами применяют в грунтах с пло-

хой водоотдачей (илистые, мелкие и разнозернистые пески, суглинки), в стес-

ненных котлованах, при ограниченной мощности водонасыщенного слоя, при расположении дна котлована близко к водоупору и при необходимости макси-

мально понизить уровень воды у водоупора. Глубина водопонижения этим мето-

дом — 8÷20 м.

Водопонижение скважинами с глубинными насосами рекомендуется при необходимости снизить уровень грунтовых вод на глубину более 20 м в сложных геологических условиях, при больших размерах котлована и высоком дебете во-

ды, при большой продолжительности работ в котловане. Скважины водопони-

жения при этом методе оборудуют погружными или артезианскими насосами,

располагаемыми соответственно под водой или над водой.

Осушение малопроницаемых грунтов (Kф <1 м/сут) осуществляется специ-

альными методами — вакуумированием (при Kф =0,1—1,0 м/сут) или электро-

дренажа (электроосмос) при Kф, меньше 0,1 м/сут.

4.4. Организация работ по осушению котлованов

Схема с открытым водоотливом включает: основные насосные станции с постоянными зумпфами в ВБ и НБ, водосборную траншею или бетонные стенки по периметру котлована и местный открытый водоотлив на нижних отметках.

20

Осушение котлованов крупных гидроузлов с нескальным основанием ме-

тодом грунтового водопонижения строится по другой схеме, включающей: кон-

тур из скважин грунтового водопонижения; местные завесы из иглофильтров (в

местах повышенной фильтрации через перемычки); постоянный открытый водо-

отлив для удаления профильтровавшей в котлован воды; местный водоотлив для удаления воды из отдельных углублений в котловане.

Энергоснабжение водоотливных средств, как правило, осуществляют от двух независимых источников (фидеров). При недостаточной надежности его в ответственные котлованах устанавливают резервные насосы с двигателями внутреннего сгорания.

Во время паводков напор на перемычки и опасность затопления котлована резко возрастают. На это время в котловане организуют круглосуточное дежур-

ство. Для ликвидации возможных аварийных ситуаций дежурному персоналу выделяют необходимые механизмы, транспортные средства и рабочих. На пере-

мычках создают запасы камня, щебня, песка и других материалов.