21.1. CaWater-Info / Международные организации / Международная комиссия по большим плотинам

Типы плотин

Плотина — перегораживающее реку (или другой водоток) для подъёма уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища. Водохозяйственное значение плотин многообразно: подъём уровня воды и увеличение глубин в верхнем бьефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения; сосредоточение напора у плотины создаёт возможность энергетического использования стока реки; наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т. е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшать максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям. Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающие территории: изменяются режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава; затрудняется миграция рыбы; берега реки в верхнем бьефе затопляются; меняется микроклимат прибрежных территорий. Плотина обычно является основным сооружением гидроузла.Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают плотины водохранилищные и плотины водоподъёмные (предназначенные лишь для повышения уровня верхнего бьефа). По величине напора плотины условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10 м), средненапорные (от 10 до 40 м) и высоконапорные (более 40 м).В зависимости от роли, выполняемой в составе гидроузла, плотина может быть: глухой, если служит лишь преградой для течения воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды и оборудована поверхностными водосливными отверстиями (открытыми или с затворами) или глубинными водоспусками; станционной, если имеет водозаборные отверстия (с соответствующим оборудованием) и водоводы, питающие турбины ГЭС. По основному материалу, из которого возводят плотины, различают земляные плотины, каменные плотины, бетонные плотины, деревянные плотины.Земляная плотина возводится полностью или частично из малопроницаемого грунта. Уложенный по верховому откосу плотины, малопроницаемый грунт образует экран; при расположении такого грунта внутри тела плотины создаётся ядро. Наличие экрана или ядра обеспечивает возможность возведения остальной части плотины из проницаемого грунта или из каменных материалов (каменно-земляная плотина). У подошвы низового откоса земляной плотины для отвода воды, профильтровавшейся через тело и основание плотины, устраивают дренаж. Верховой откос плотины защищают от воздействия волн бетонными плитами или каменной наброской. При возведении земляной насыпной плотины грунт добывают в карьере экскаваторами, транспортируют к месту сооружения самосвалами, укладывают в тело плотины, разравнивают бульдозерами и уплотняют послойно катками. Возведение намывной плотины включает разработку грунта землесосами или гидромониторами, транспортировку пульпы по трубам и распределение её по поверхности возводимой плотины, после чего вода уходит, а оседающий грунт самоуплотняется. Для подготовки основания и возведения земляной плотины в русле реки её котлован ограждается перемычками, а река отводится по заранее проложенным временным водоводам, закрываемым после возведения плотины.В каменной (набросной) плотине экран или центральный водонепроницаемый элемент (диафрагму) выполняют из железобетона, асфальта, дерева, металла, полимерных материалов. Требование малой водопроницаемости распространяется и на основание плотины. Если грунт основания проницаем на большую глубину, его покрывают перед плотиной понуром (например, из глины), образующим с экраном одно целое. Плотина с ядром дополняется устройством в основании стальной шпунтовой стенки или противофильтрационной завесы. Камень в каменнонабросную и каменно-земляную плотинуотсыпается слоями большой высоты.Бетонные плотины обычно классифицируют по конструктивному признаку в зависимости от условий работы на сдвиг; соответственно этому различают 3 основных типа плотин — гравитационные плотины, арочные плотины, контрфорсные плотины. Основным материалом для современных бетонных плотин (преимущественно гравитационных) служит гидротехнический бетон. Один из важнейших вопросов при возведении бетонных плотин — снижение фильтрации воды в основании. С этой целью в основании высокой бетонной плотины вблизи верховой грани устраивается противофильтрационная завеса. На остальном участке основание дренируется для уменьшения давления воды на подошву плотины, что повышает устойчивость сооружения. Гравитационная и контрфорсная плотины, во избежание образования трещин вследствие температурных колебаний, разрезаются по длине на короткие секции, швы между которыми перекрываются водонепроницаемыми уплотнениями. Для предотвращения появления трещин в результате усадки бетона при твердении и снижения температурных напряжений плотину бетонируют отдельными блоками ограниченных размеров, применяют искусственное охлаждение составляющих бетонной смеси и уложенного в блоки бетона посредством циркуляции охлаждающей жидкости (от холодильной установки) по системе труб, проложенных в теле плотины. Бетонная плотина в русле реки обычно сооружается в 2 очереди под защитой ограждающих котлованы перемычек. При возведении первой очереди плотины река течёт по свободной части русла; при второй — через оставленные в плотине отверстия (прораны), которые закрывают по окончании всех строительных работ. Если русло реки узкое, бетонная плотина строится в один приём, с временным отводом реки в береговые водоводы. Распространённая в практике гидротехнического строительства низконапорная бетонная водосливная плотина, возводимая на нескальном основании и предназначенная для пропуска больших расходов воды, имеет конструкцию, основу которой составляют водосливные пролёты, образованные бетонным флютбетом и быками и перекрываемые гидротехническими затворами. За водосливами устраивается массивное крепление русла — водобой (иногда заглубленное в виде водобойного колодца), далее располагается более лёгкое крепление — рисберма. Под водобоем устраивается дренаж. С берегами или земляными плотинами водосливная плотина сопрягается массивными устоями. Низконапорная бетонная водосливная плотина обычно строится с применением армирования, часто всего сооружения. Флютбет и быки такой плотины с целью экономии материала иногда делают облегчённой ячеистой конструкции, с заполнением ячеек грунтом.В лесных районах часто сооружают низконапорные деревянные плотины свайной и ряжевой конструкции (обычно их устраивают водосливными).Особый тип водоподпорного сооружения — разборная судоходная плотина. Для её возведения в летнюю межень на плоском флютбете устанавливают контрфорсы из стальных ферм, по ним прокладывают мосты, на которые опирают затворы простейшей конструкции. Плотина подпирает уровень верхнего бьефа, а суда и плоты идут через шлюз. В многоводный период затворы и мосты убирают, фермы контрфорсов укладывают на флютбет, открывая судам и плотам путь через плотину.Арочная плотина — криволинейная в плане плотина, прочность которой обеспечивается в основном работой её как свода с передачей горизонтального давления воды почти полностью берегам или устоям. Арочные плотины сооружают преимущественно из бетона при наличии прочного (скального) основания и скалистых берегов. Арочные плотины могут быть глухими, т. е. без сброса воды, или водосбросными. В зависимости от отношения толщины b плотины понизу к её высоте h арочные плотины подразделяются на собственно арочные (b/h = 0,35) и гравитационно-арочные (b/h = 0,35—0,6). Толщина арочной плотины зависит от формы поперечного сечения долины в створе плотины (наиболее благоприятна близкая к треугольной, наименее — прямоугольная) и отношения ширины долины (В) на уровне гребня плотины к её высоте (B/h). Это отношение обычно изменяется от 0,5 до 3,5 (в некоторых случаях достигает 8 и более).Кроме того, различают:

• Арочная плотина с защемленными пятами — арочная плотина, сопрягающаяся с берегами посредством глубокой врезки, заполняемой бетоном в распор. Глубина врезки составляет не менее половины толщины арки в месте опирания

• Арочная плотина с периметральным швом — арочная плотина, опирающаяся на седло, отделенная от плотины периметральным швом.

• Гравитационно-арочная плотина — криволинейная в плане плотина из бетона или каменной кладки, устойчивость и прочность которой обеспечивается (в основном) действием собственного веса и (частично) работой плотины как свода с передачей нагрузки на скальные берега. Гравитационно-арочная плотина является переходным типом между гравитационной и арочной плотиной.Водосливная плотина, плотина для подъёма уровня воды в реке или создания водохранилища, допускающая перелив воды при пропуске излишних (паводковых) расходов по всей длине гребня или через водосливные отверстия. В зависимости от величины расхода и уровня воды перед плотиной открытие водосливных отверстий регулируется затворами. Водосливные отверстия могут быть использованы также для пропуска сплавляемого леса, льдин, наносов (при низком пороге), судов (при допускаемых скоростях течения). Промежуточные водосливные отверстия ограничены быками, а крайние — устоями, служащими, кроме того, и для сопряжения водосливной плотины с берегами или отдельными сооружениями гидроузла.Гравитационная плотина, бетонная или каменная плотина, устойчивость которой по отношению к сдвигающим силам (давление воды, льда, волн и пр.) обеспечивается восновном силами трения по основанию, пропорциональными собственному весу плотины.Гравитационная плотина — весьма распространённый тип плотин, применяемый как на скальных (Бухтарминская, Красноярская ГЭС), так и на нескальных (водосливные плотины волжских гидроузлов) грунтах. Наиболее экономичные формы очертания поперечного профиля гравитационной плотины близки к треугольнику или трапеции. Основной параметр гравитационной плотины — отношение толщины плотины по основанию к её высоте — зависит от характера грунта или пород основания и изменяется от 0,6 (скала) до 1,2 (глина). Наибольшая высота существующих гравитационных плотин (1970) 284 м (плотина Гран-Диксанс в Швейцарии).Наличие значительного запаса прочности у гравитационных плотина позволяет облегчать их конструкции путём устройства широких температурных, осадочных швов (Братская ГЭС), пустот, заполняемых балластом, или без балласта (Боткинская ГЭС), продольных полостей и осуществления др. инженерных мероприятий, улучшающих условия работы плотин и уменьшающих их стоимость.У деревянных плотин основные конструкции, воспринимающие нагрузку, выполнены из дерева преимущественно хвойных пород (сосна, ель). Деревянные плотины строятся для небольших напоров (2-4 м, реже 4-8 м), обычно водосливными; по конструкции флютбета они делятся на свайные, ряжевые, свайно-ряжевые и контрфорсные. Отверстия деревянных плотин ограничиваются береговыми устоями; при большой длине водосливного фронта он разделяется на несколько отверстий промежуточными опорами: быками, контрфорсами, стойками. Перекрываются отверстия деревянными щитами, обычно в несколько рядов по высоте. Для подъёма и опускания щитов служат простые подъёмники — вороты (стационарные или передвижные).Железобетонная плотина сооружаются в основном из железобетона, обеспечивающего прочность конструкции. По условиям пропуска воды железобетонные плотины могут быть глухими (главным образом при высоких напорах) и водосбросными с поверхностными или глубинными отверстиями (при различных напорах). По конструктивному признаку различают железобетонные плотины гравитационные, контрфорсные и арочные. Железобетонная плотина гравитационного типа представляет собой ячеистую или ряжевую конструкцию, секции которой заполняются балластным грунтом. Вес грунта, а также устранение фильтрационного давления на подошву плотины (благодаря отсутствию сплошной фундаментной плиты) позволяют сэкономить значительную часть объёма бетона и обеспечивают устойчивость сооружения против сдвига. Контрфорсная железобетонная плотина выполняется в виде тонкостенной конструкции с небольшим объёмом железобетона. Недостающий для устойчивости плотины вес компенсируется весом воды над её напорным перекрытием (плоским или сводчатым), наклоненным к горизонту под углом 45-55°. Арочные железобетонные плотины сооружают редко; по сравнению с бетонными арочными плотинами они в ряде случаев менее экономичны вследствие значительного расхода стали.

Земляные плотины возводятся из грунтовых материалов (песчаных, суглинистых, глинистых и др.) и имеют в поперечном сечении трапецеидальную или близкую к ней форму. Земляные плотины сооружают, как правило, глухими (без перелива воды через гребень); простота устройства и эксплуатации способствовала их широкому распространению во многих странах. В зависимости от применяемых для тела плотины материалов и способов обеспечения водонепроницаемости различают 6 основных типов земляных плотин (из однородного грунта; из разнородных грунтов (с водонепроницаемой верховой призмой); с экраном из грунтового материала; с экраном из негрунтового материала (бетона, железобетона, металла и др); с ядром; с диафрагмой).Земляные плотины можно строить практически на любых основаниях (кроме сильно разжиженных илистых грунтов). Водонепроницаемая часть плотины (экран, ядро, диафрагма) со скальным основанием обычно соединяется зубом или бетонной шпонкой, под которыми в трещиноватой породе устраивается противофильтрационная завеса. При нескальном основании, если водоупор (глина, скала) расположен на приемлемой глубине, водонепроницаемую часть плотины сопрягают с водоупором грунтовым зубом, шпунтовой стенкой или завесой. При глубоком залегании водоупора устраивают понур или висячие зуб и шпунтовую стенку.Каменная плотина, плотина, основные конструктивные элементы которой выполнены из каменных материалов без применения вяжущих. В практике современного гидротехнического строительства различают каменные плотины каменно-набросные (насыпные), полунабросные, из каменной сухой кладки. Каменные плотины строят, как правило, глухими с пропуском воды через водосбросы в берегах, реже — в теле плотины. Основные материалы для тела каменных плотин: камень рваный (из карьеров), галька, гравий, щебенистые грунты. Камень для наброски и сухой кладки должен обладать достаточной прочностью и стойкостью против выветривания, действия мороза и разрушения фильтрационным потоком. Лучшие материалы для наброски — изверженные породы (гранит, сиенит, диорит, базальт и др.), из осадочных пород — плотные известняки и доломиты, кварциты. Существенное значение имеют размеры и формы камня, а также способы уплотнения наброски, влияющие на пустотность наброски, величину осадки тела плотины и крутизну откосов. В качестве основания для каменных плотин пригодны практически все виды скальных пород; из нескальных пород — гравелисто-галечные, крупнозернистые пески, глины и плотные суглинки.Возможность использования местных материалов определяет экономичность каменных плотин, их широкое применение в различных географических районах.Контрфорсная плотина, плотина, в которой давление воды верхнего бьефа, воспринимаемое напорным перекрытием (в виде плит, сводов и т. п.), передаётся контрфорсам и через последние — основанию. Контрфорсные плотины сооружают преимущественно из бетона и железобетона. Контрфорсы бывают двух типов: массивные (бетонные и бутобетонные) и тонкие (бетонные и железобетонные) сплошные или сквозные. Для обеспечения устойчивости тонких контрфорсов между ними располагают балки жёсткости (распорки), препятствующие выпучиванию (продольному изгибу) контрфорсов.По типу напорного перекрытия различают: массивно-контрфорсные, выполняемые из бетона, с массивными консольными выступами (оголовками), примыкающими друг к другу и образующими напорное перекрытие; с плоскими перекрытиями из железобетонных плит; многоарочные (с арочными или сводчатыми бетонными и железобетонными перекрытиями; с перекрытиями двоякой кривизны, в частности типа купола (называются многокупольными).Контрфорсные плотины строят как глухими, так и водосбросными. По сравнению с массивными гравитационными плотинами контрфорсные плотины (особенно многоарочные) дают экономию в бетоне и стоимости, достигающую 40% и более, в зависимости от конструкции и местных условий: высота их иногда превышает 100 м.

21,2 Выдержки из автореферата диссертацииАлимов Анатолий Герогиевич, 1995, 05.23.07 — Гидротехническое строительствоАктуальность проблемы. Создание эффективной и надежной противофильтрационной защиты на каналах оросительных систем является важнейшими техническим и экологическим мероприятиями, направленными на рациональное использование водныхресурсов и предотвращение подтопления,заболачивания и засоления окружающих земель.Для борьбы с фильтрационными потерями на оросительных системах применяют различные типы защитных покрытий,на долю которых приходится значительный объем капитальных вложений при строительстве каналов.Широкое распространение получили монолитные бетонные и сборные железобетонные облицовки с заделкой швов различными гермети-ками,асфальтобетонные покрытия,облицовки и экраны с применением полимерных пленок - бетонопленочные в монолитном,сборном и комбинированном вариантах и грунтопленочные.При выборе защитных противофильтрационных покрытий на оросительных каналах решающее значение имеет обоснование наиболее эффективных и экономичных конструкций применительно к конкретной трассе канала с учетом грунтовых,гидрогеологических и климатических условий.Поэтому для создания различных вариантов защитных покрытий необходимо прежде всего иметь достоверные данные об их противофильтрационной эффективности и надежности в процессе эксплуатации,разработать методику расчетов по обоснованию параметров и выбору типа облицовок,комплексно разработать новые высокоэффективные и не дефицитные составы мастичныхгерметиков, конструкции на их основе и технологии герметизации швов противофильтрационных облицовок оросительных каналов.Представленная к защите диссертация содержит материалы ие- , следований и разработок автора,выполненных в УII1-ХП.пятилетках в соответствии с планами НИР Минвсдхоза СССР и планом научно-исследовательских работ ГКНТ СССР и Госплана СССР на 1981-198бг.г. по проблеме 0.85.06 заданий 03.05.HI и 08.02.05.НЗ,в том числе с народнохозяйственным планом.экспериментального строительства по шифру 2.56.141. .Цель работы - изучение и обоснование эффективности и надежности противофильтрационных облицовок оросительных каналов, совершенствование их конструкций и выбор рациональных типов,для чего исследования автора были направлены на решение следующих задач :- анализ причин ненадежной работы облицовок при эксплуатации оросительных каналов ;- натурные исследования по изучению противофильтрационной эффективности и надежности различных типов облицовок каналов ;- расчеты по обоснованию параметров и выбора типа облицовок каналов ;- разработка и применение новых конструкций и герметизации деформационных швов противофильтрационных облицовок каналов.Метод исследований . Решение поставленных задач по оценке и повышению эффективности и надежности противофильтрационных облицовок в течении длительного времени выполнялись в натурных условиях на опытных и производственных участках каналов й в гидротехнической лаборатории на специально разработанном автором стенде (A.C. СССР №1167250).Кроме этого.использовались разрывная машина РМ-500,холодильная камера,адгезиометры.фильтрометры и другое оборудование.Расчеты по обоснованию параметров облицовок выполнялись с применением ЭВМ.Научная новизна работы заключается в следующем :- комплексно изучена и обоснована противофильтрационная эффективность и эксплуатационная надежность облицовок каналов в зависимости от конструкции и качества строительства,герметизирующих материалов для заделки швов,продолжительности и условий их эксплуатации и на этой основе разработаны рекомендации по выбору противофильтрационных облицовок в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях ;

- впервые разработана методика расчетов толщины противо-пучинистой "шубы" под облицовками каналов и-конструкции облицовки при морозном пучении основания ;

- получены зависимости для расчета параметров деформационных швов облицовок каналов,с учетом изменения деформативных свойств герметкков от температуры окружающей среды и условий их работы

в конструкции шва ; . .: .

- получены формулы для определения расстояния между деформационными швами в монолитныхбетонных и железобетонных облицовках при их смерзании с ложем канала ;

- разработаны новые герметизирующие составы,конструкции

и способы герметизации деформационных швов,конструкции защитных противофильтрационных облицовок,стенд для испытания швов гидротехнических сооружений,новизна которых защищена 12 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическое значение . Предложены и разработаны рекомендации по выбору,исследованию,проектированию и строительству противофильтрационной защиты на каналах оросительных систем и по герметизации деформационных швов на основе разработанных автором методов расчетов параметров облицовок,новых составов битумно-полимерных мастик,конструкций и способов уплотнения швов,стенда и згкцияак покрытий каналов,а также разработаны на основе выполненных исследований нормативные документы,что дает возможность обоснованно применятьпротивофильтрационные мероприятия в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях и значительно повысить их противофильтрационную эффективность,эксплуатационную и экологическую надежность,оптимизировать затраты на строительство облицовок,увеличить их срок службы,сократить эксплуатационные расходы и затраты на текущий ремонт,более широко применять местные материалы и отходы производства, значительно сократить потребление остродефицитных и дорогостоящих герметиков.

Внедрение результатов исследований осуществлено на объектах ССО нВолгограДБОДстрой",ПСО "Калмводстрой" государственного концерна по водохозяйственному строительству "Водстрой"; при , проектировании и строительстве противофильтрационных мероприятий на Городищецской,Большой Волгоградской,Заволжской,Котельникавс- . кой,Приморской,Иловатской,Тажинской,Камышинской,Серафимовичской и других оросительных системах Нижнего Поволжья ; при составлении "Руководства по проектированию внутрихозяйственной оросительной сети при поливе дождеванием и поверхностным способом" Минводхоэ СССР,1975 и "Рекомендаций по определению фильтрационных потерь из каналов в облицованных руслах (в помощь проектировщику)" ,

Волгогипроводхоз,Волгоград,1975; в технических условиях "Битумно полимерная мастика МГ-1" (ТУ-33-277-83) и "Битумно-полимерная мастика №-2" (ТУ 33-02-90) ;при разработке "Инструкции и методи ческих рекомендаций по применению битумно-полимерной мастики МГ-для герметизации деформационных швов в противофильтрационных облицовках и сооружениях на каналах"Союзоргтехводстрой,Волгоград 1980 и "Альбом.Противофильтрационные облицовки оросительных кана со швами из битумно-полимерной мастики МГ-1" Волгогипроводхоз, Волгоград,1984.

Результаты исследований вошли в состав "Руководства по проектированию,строительству и эксплуатации противофильтрационны облицовок каналов с герметизацией швов и стыков тиоколовыми герметиками и битумно-полимерной мастикой.ВТР-ПСЭ-1-91"// ССО "Волгоградводстрой",Волгогипроводхоз,Волгоградоргтехводстрой, Волгоград,1991 и технологических карт "Приготовление битумно-полимерной герметизирующей мастики МГ-2 безподогревным способом с применением установки АВ-1" (шифр:С11-100.00.00.00 ТК),Приготовление и укладка герметизирующей мастики МГ-2" (пшфр:ВП7-84) //ССО "Волгоградводстрой".Волгоград,1990.

Противофильтрационные мероприятияПотери воды в каналах, питая грунтовые воды, спо­собствуют заболачиванию и засолению ценных орошае­мых земель, снижают КПД системы, следовательно, уве­личивают водозабор, размеры головного сооружения, каналов и сооружений на них, а при машинном ороше­нии — и затраты энергии; увеличивают строительные и эксплуатационные затраты. Поэтому с потерями воды из каналов ведут систематическую борьбу.Эксплуатационные мероприятия: круглосуточный по­лив без сброса воды из каналов и на полях; непрерывная работа каналов или тактами в таком сочетании, при ко­тором суммарные потери воды наименьшие; своевременный ремонт и очистка каналов от наносов и сорной растительности; работа каналов без излишней форсировки расходов и без больших подпоров.При правильной организации водопользования, недо­пущений потерь воды на полях и введении круглосуточ­ных поливов (T=t) КПД системы зависит от потерь во­ды в одновременно работающих каналах.Строительные мероприятия: максимальное сокраще­ние длины каналов; устройство каналов, поперечное се­чение и продольный профиль которых дают минимальные потери воды; уменьшение коэффициента фильтрации грунта ложа и каналов; устройство антифильтрацион­ных одежд и водонепроницаемых экранов, закрытых и лотковых оросительных сетей.Противофильтрационные мероприятия. Применяют их для уменьшения потерь воды на фильтрацию из оро­сительных каналов, когда КПД оросительной системы оказывается ниже заданного или каналы проходят в грунтах с высоким коэффициентом фильтрации (более 0,1 м/сут).Для борьбы с фильтрацией воды из каналов служат: противофильтрационные одежды каналов из монолитно­го бетона, железобетонных плит, асфальта, камня, гли­ны; водонепроницаемые экраны под каналами из поли­мерных пленок (пленочно-грунтовые, бетонно-пленочные и др.), глины и суглинка, бентонитовых глин и др.; умень­шение коэффициента фильтрации путем естественной и искусственной кольматации канала, глубокого и мелкого уплотнения грунта, нефтевания, солонцевания, оглеения и механического диспергирования грунта и т. п.

Противофильтрационные мероприятия выбирают в зависимости от сочетания гидрогеологических условий, протяженности канала, фильтрационных свойств грунта, величины требуемого снижения потерь и наличия мест­ных материалов. Принятые противофильтрационные ме­роприятия обосновывают технико-экономическими рас­четами.

Эффективность противофильтрационных одежд опре­деляется: количеством сэкономленной воды; сроком службы; возможностью механизации строительства; за­тратами денежных, материальных и трудовых ресурсов; сложностью и стоимостью эксплуатации, ремонта и восстановления; улучшением мелиоративного состояния зе­мель; увеличением сбора сельскохозяйственной продук­ции в результате роста орошаемой площади или повы­шения водообеспеченности и улучшения мелиоративного состояния земель; улучшением условий эксплуатации системы; уменьшением объема работ по очистке каналов и устройству дренажа; возможным уменьшением объема земляных работ; сокращением числа сопрягающих со­оружений на оросительной сети.

Бетонные и железобетонные одежды наиболее широ­ко применяют для борьбы с потерями воды на фильтра­цию из каналов всех размеров, предохранения русла от размыва и зарастания. Для их устройства используют гидротехнический бетон, приготавливаемый на портланд­цементе пластифицированном, гидрофобном, стойким, марки не ниже 400. Толщина монолитных бе­тонных одежд зависит от условий их применения и сос­тавляет 10…25 см.

В каналах с расходом 1…10 м3/с заложение откосов для монолитной бетонной облицовки принимают 1,5, для сборной — 1…1.5.

Основание облицовки должно быть достаточно устой­чивым и надежным. В зависимости от гидрогеологичес­ких условий его подготавливают путем замачивания присадочных и неплотных грунтов, уплотнения насыпных и материковых грунтов, планирования откосов и дна, уст­ройства специальных подготовок и дренажа, обработки грунтов гербицидами.

Дренирующие подготовки под бетонные одежды уст­раивают в наиболее опасных местах: на косогорах, рас­положенных вблизи населенных пунктов, крупных пред­приятий и ответственных сооружений и на оползневых участках. Толщину дренирующего слоя делают не менее 10 см.

Сборные железобетонные плиты применяют в одно­слойных и многослойных противофильтрационных одеж­дах, если применение сборного железобетона целесооб­разно по данным технико-экономических обоснований; если требуется облицовка повышенной долговечности; при строительстве в безводных районах с высокими тем­пературами, где устройство качественных облицовок из монолитного бетона трудно; при наличии баз строитель­ной индустрии и для ликвидации сезонности строитель­ства; при строительстве в труднодоступных и малоосво­енных районах.

При устройстве экранов из полимерных пленок целе­сообразно в качестве защитного слоя использовать грунт или железобетонные плиты, которые укладывают по во­донепроницаемой пленке.

Многослойные одежды с гидроизоляционным слоем применяют на ответственных участках канала, где не допускается увлажнение грунтов и одновременно требу­ются повышенные запасы устойчивости и прочности.

Для сборной одежды каналов служат плоские тонко­стенные плиты преимущественно из напряженного желе­зобетона длиной 4…9 м, шириной 0,6…3 м.

Швы однослойных сборных одежд каналов делают жесткими и гибкими. Качество их определяет величину фильтрационных потерь.

Для сокращения швов целесообразно применять пли­ты возможно больших размеров, чтобы одна плита пере­крывала откос по всей его высоте. Зазоры между плита­ми оставляют 10 см для жестких швов и 4 см для температурных.

В качестве материала для заполнения швов можно ис­пользовать битумную мастику, герметик на основе жид­ких тиоколов, герметик на эпоксидно-тиоколовой основе, применение которого обес­печивает водонепроницаемость швов и необходимую эла­стичность стыков для бетонных и железобетонных плит.

Одежды из битумных материалов делают в виде по­верхностной облицовки каналов и скрытых экранов. По­верхностные облицовки устраивают в виде сплошного покрытия на дно и откосы канала слоем асфальтобетона (толщиной 3…8 см), нагретого до 140°, с последующим уплотнением его до объемной массы 2,2 т/м3.

Для облицовки применяют битумы нефтяных марок.

Экраны из полимерных пленок толщиной 0,2…0,6 мм применяют в грунтах, в которых необходимо выполнять противофильтрационные мероприятия. Пленочные экраны устраивают только закрытыми по траншейной, пери­метрической и комбинированной схемам.

Траншейную схему применяют в связных и песчаных грунтах; периметрическую — при укладке экрана на откосы в любом грунте, причем па щебенистых грунтах пленку укладывают на подготовку из мелкозернистого грунта; комбинированную схему ис­пользуют для крупных каналов, где волны мо­гут разрушать откосы.

Грунтовые одежды из глин и суглинков применяют в тех случаях, когда ложе канала сложено из супесчаных, песчаных, гравелистых, галечниковых и других грунтов, водопроницаемость которых выше, чем водопроницае­мость одежды.

Грунтовые одежды делают в виде открытой облицов­ки каналов и в виде скрытых экранов, покрытых защит­ным слоем из местного грунта.

Уменьшение коэффициента фильтрации канала до­стигается также снижением активной пористости грун­та путем естественной и искусственной кольматации, глу­бокого и мелкого уплотнения, солонцевания, оглеения и других мероприятий

22.1  Классификация водосбросов. Водосбросные сооружения, или водосбросы целесообразно разделить: - по расположению в гидроузле на п л о т и н н ы е и б е р е г о в ы е; - по гидравлическим признакам на б е з н а п о р н ы е и н а п о р н ы е; - по конструкции на о т к р ы т ы е и з а к р ы т ы е (замкнутого поперечного сечения). П л о т и н н ы е водосбросы могут быть поверхностными и глубинными. В большинстве случаев поверхностные водосбросы высоко- напорных бетонных плотин выполняются в виде водосливов (рис.1.1,а). Их достоинство заключается в том, что тело плотины не ослабляется отверстиями, затворы отсутствуют или находятся в легких условиях, возможен сброс из водохранилища плавающих тел. Глубинные водосбросы (а также водовыпуски и водоспуски) в теле бетонных плотин представляют собой водоводы замкнутого круглого или прямоугольного поперечного сечения (рис.1.1,б,в). Поток в глубинных водосбросах напорный по всей длине или на некоторой части со стороны верхнего бьефа. Глубинные водосбросы применяются в тех случаях, когда необходима глубокая сработка водохранилища (например, при опорожнении водохранилища), а также для пропуска строительных расходов в процессе наполнения водохранилища при возведении плотины.  Б е р е г о в ы е водосбросы применяются на гидроузлах с грунтовыми плотинами, а также на гидроузлах с бетоннымиплотинами в узких створах. Выполняются они в виде быстротоков или туннельных водосбросов - безнапорных или напорных. Вариант компоновки гидроузла с береговым водосбросом отличается разнообразием типов водосбросов.  Головная часть такого водосброса представляет собой водослив, предшествуемый коротким подводящим каналом (подходной выемкой). Водослив может быть с широким порогом и практического профиля, прямым и кривым в плане, располагаться нормально берегу, по оси плотины (с нормальным отводом воды) ( рис. 1.2,а ), и вдоль берега, если он крутой (с боко­вым отводом воды, траншейный) (рис. 1.2,б); может быть кольцевым (шахтный) ( рис. 1.2,в ), с неполной кольцевой воронкой и наклонной штольней (рис.1.2,г) - все зависит от способа отвода воды в нижний бьеф. Рис. 1.2. Головная часть береговых водосбросов приплотинных гидроузлов. а – нормальный водослив:1 – ось плотины; 2 - мост; 3 – шпунт; 4 – понур; б – боковой  ( траншейный) водослив; в – кольцевой водослив; г - с наклонной штольней. Отводящая часть водосброса может быть в виде быстротока, трассируемого по береговому склону и заканчиваемого трамплином или га­сителем другого типа ( рис. 1.3,а ). Может быть в виде наклонной шахты, переходя­щей в отводящий туннель ( рис. 1.3,б ). При этом в качестве отводя щей части, как указывалось, может быть использован низовой участок строительного туннеля. Может быть, также в виде вертикальной шахты, переходящей в туннель ( рис. 1.3,в ). Этому варианту соответствует кольцевой водослив, под­ходная выемка к нему должна обеспечивать подвод воды по всему пе­риметру.  а - нормальный водосброс с быстротоком: I - подходной канал ( расчистка ); II - водослив; III - отводящий канал; IV - быстроток с концевым устройством; б – водосброс с наклонной штольней; в – шахтный водосброс с вертикальной шахтой и отводящим туннелем.  Выбор типа водосброса решает технико-экономическое сопос­тавление, результат зависит от природных условий и расчетного рас­хода водосброса. 1.2. Расчетные расходы. Согласно СНиП 2.06.01-86 водосбросные сооружения гидроузла должны быть рассчитаны на пропуск двух расчетных максимальных расходов - основного и поверочного. Вероятность превышения этих расходов ( в % ) принимают в зависимости от класса основных сооружений гидроузла (табл.1): Таблица 1 Пропуск расчетного расхода для основного расчетного случая должен обеспечиваться, как правило, при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа через: - эксплуатационные водосбросные устройства при полном их открытии; - все гидротурбины ГЭС; - другие водопропускные сооружения при нормальном режиме их эксплуатации. Пропуск расчетного расхода для поверочного расчетного случая надлежит обеспечивать при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне (ФПУ) всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, все турбины ГЭС, водозаборные сооружения оросительных систем и систем водоснабжения, судоходные шлюзы, рыбопропускные сооружения и резервные водосбросы.  Прохождение поверочного расхода относят к особым воздействиям. Поэтому при его пропуске в расчеты прочности и устойчивости сооружений вводится коэффициент сочетания нагрузок γ_fc=0,9.

22.2 [в начало]

Чтобы не прекращать движения транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с шоссейными и железными дорогами кабели, как правило, укладывают в предварительно заложенные под проезжей частью трубы. Укладка труб, в основном асбоцементных или пластмассовых, обычно выполняется способом горизонтального бурения грунта. Прокладываемые под железными дорогами асбоцементные трубы для повышения их изоляции предварительно покрываются горячим битумом. Число труб определяется проектом. Концы труб должны выходить не менее чем на 1 м от края кювета и лежать на глубине не менее    0,8 м от его дна.

Бурение грунта и затяжка труб осуществляются гидравлическим буром , бурильно-шнековой установкой или пневмопробойником. Процесс бурения состоит в следующем. С помощью гидравлического блока цилиндров и насоса высокого давления в грунт заталкивается стальная штанга, состоящая из отрезков длиной 1 м, навинчиваемых друг на друга по мере продавливания. После выхода на противоположную сторону шоссе (или железной дороги) конец первой штанги с навинченным наконечником, последний заменяют расширителем, протягивают в обратном направлении; при этом в грунте в результате его уплотнения образуется канал. Вслед за расширителем в канал заталкивают трубы, что обычно удается сделать при ширине перехода до 12м.