2.2. Конструкции водоподпорных сооружений

Наибольшее распространение в качестве водоподпорных сооружений получили плотины из грунтовых материалов.

Основным параметром этих плотин является максимальная высота, отсчитываемая от отметки основания плотины в наиболее глубоком месте речной долины до отметки бровки гребня плотины. Максимальная высота плотины в соответствие со СНиП 33-01-2003 определяет её класс.

Грунтовые плотины высотой до 15 м относятся к IV классу, до 25 м – к III классу. Если разрушение плотины может вызвать последствия катастрофического характера, её класс принимается более высоким - соответственно – III или II.

Рис. 2.5. Виды каменно-земляных плотин:

1 – крепление верхового откоса; 2 – грунтовый экран; 3 – переходные слои (обратные фильтры); 4 – грунтовое ядро; 5, 6 – верховая и низовая призмы; 7, 8 – верховая и центральная грунтовые противофильтрационные призмы

Рис. 2.6. Виды каменно-набросных плотин:

1 – тело плотины; 2 – цементационная завеса; 3 – бетонный зуб; 4 - железобетонный экран; 5 – подэкрановая кладка; 6 – верховая призма; 7 – диафрагма; 8 - переходные слои; 9 – низовая призма

Рис. 2.7. Схемы основных видов дренажа:

В русле: а – дренажный банкет; б – наслонный дренаж. На берегу: в – трубчатый дренаж; г – горизонтальный дренаж; д – ж – комбинированные дренажи; 1 – дренажный банкет; 2 – поверхность депрессии; 3 – обратный фильтр; 4 – наслонный дренаж; 5 – труба; 6 – дренажная лента; 7 – отводящая труба; 8 – отводящая канава; d_f - максимальная глубина промерзания; m_t - коэффициент низового откоса; b_b - ширина банкета поверху

Из различных типов грунтовых плотин наиболее часто в условиях Центрального Поволжья применяются земляные плотины – насыпные и намывные.

Конструкции земляных плотин разнообразны. Широко распространены однородные плотины в силу простоты конструкции и возведения. Однородные сооружения характеризуются тем, что их тело состоит из материала одного качества – песка, супеси, суглинка. При соответствующих условиях, как правило, для снижения фильтрационных потерь воды, возводят неоднородные плотины, в состав тела которых входят противофильтрационные элементы (ядра, экраны, диафрагмы). Последние чаще устраивают из грунтовых материалов с низкими значениями коэффициента фильтрации, реже из пленочных (полиэтилен) материалов, ещё реже – из дерева, бетона, железобетона, металла.

Земляные плотины конструктивно могут быть с уположенным верховым откосом, не требующим специального крепления от волнового воздействия воды верхнего бьефа (рис. 2.8), или с крепленым верховым откосом (рис. 2.9).

Конструкции плотин с уположенным верховым откосом высотой до 10 м разработаны в типовом проекте 820-0-5. Условия применения и характеристика этих плотин даны в табл. 2.7. Их строительство осуществляется механизированным способом с послойной укаткой грунта. Верховой откос выполняется некрепленым с заложением т₁= 6…10, низовой откос с заложением т₂≥2 крепится засевом трав по слою растительного грунта. Гребень плотины состоит из двух частей: основной, для устройства проезжей части шириной в зависимости от вида и категории дороги, и размываемой, восстанавливаемой при эксплуатации.

Конструкции плотин с крепленым верховым откосом высотой до 15 м разработаны в типовом проекте 820-0-01. Их применение ограничивается глубиной промерзания грунта до 2 м и высотой волны до 1,5 м; характеристика плотин приведена в табл. 2.8. Низовой откос плотин заложением т₂ закрепляется посевом многолетних трав по слою растительного грунта, а верховой откос с заложением т₁ − различными видами крепления в зависимости от местных возможностей. Характеристика крепления дана в табл. 2.9.

Рис. 2.8. Земляные насыпные плотины с уположенным верховым откосом:

а

, б – однородные; в, г – неоднородные

В теле и основании земляной плотины происходит фильтрация воды из верхнего бьефа в нижний. С целью недопущения высачивания фильтрующейся воды на низовой откос для ее организованного перехвата и отвода в нижний бьеф в плотине устраивается дренаж: на русловом участке - в виде каменного банкета, на пойменных участках − трубчатый. Низовой откос прикрывается наслонным дренажом, верх которого располагается выше максимального уровня воды в нижнем бьефе (рис. 2.9).