Гидротехнические сооружения

V 2 L

hset

k

cos ,

(2.2)

g d 0,5 h

set

где k – коэффициент, зависящий от скорости ветра и определяе-

мый по табл. 2.2;

Т

V – расчетная скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью

водоема, м/с;

Н

У

L – длина разгона волны, м;

g = 9,81 м/с2;

d – глубина воды в верхнем бьефе при расчетном уровне, м;

– угол между продольной осью водоема и направлением вет-

ра, град.

й

Б

Таблица 2.2

Значения коэфф ц ента k

р

V , м/с

20

30

40

50

формуле

и

k

2,1 10

–6

–6

3,9 10

–6

4,8 10

–6

3 10

т

Расчетная скорос ь ве ра на высоте 10 м над поверхностью во-

доема определяется по

[15]

V = kfl kl Vl ,

(2.3)

где kfl – к эффициентипересчета данных по скорости ветра, измерен-

п

ной по флюгеруз; kfl определяется по зависимости

е

о

k fl

0,675

4,5 ,

Р

Vl

но принимается не более 1,0;

ше, величина hs при расчете для ФПУ получается меньшей.

Т

Длина разгона волны, то есть длина водохранилища по направлению

Н

ветра, определяетсяпоплануводохранилищасучетомрозыветровУ.

Высота наката на откос плотины фронтально подходящих волн

обеспеченностью 1 % при глубине воды перед сооружением d > 2h1 %

определяется по формуле

Б

й

hrun1 % = kr kp ksp krun h1 %

,

(2.4)

ости

где kr и kp – коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса;

ksp – коэффициент, значение которого зависит от величины ко-

р

ветра;

эффициента заложения откоса и ско

krun – коэффициент, зависящий от коэффициента заложения от-

о

коса и от параметров расчетн й в лны;

т

h1 % – высота волны 1%-й беспеченности.

и

со стороны

При подходе фрон а в лны к с

ружению под углом

открытой акватор

вел ч ну наката волн наоткос следует уменьшать

з

умножениемна коэфф ц ент K , принимаемый по табл. 2.3.

о

Таблица 2.3

Значения коэффициента K

Знач ние угла ,

Р

п

0

10

20

30

40

50

60

градус

е

K

1,0

0,98

0,96

0,92

0,87

0,82

0,76

но требованиям соответствующих нормативных документов.

У

При устройстве по гребню плотины железной дороги ширина од-

нопутного железнодорожного полотна должна быть не менее 7,5 м,

Т

двухпутного – не менее 11,7 м. Ширина гребня плотины с учетом

инспекционных проездов шириной 4 м по обе стороны железнодо-

рожного полотна должна быть не менее 15–20 м.

Н

Основные размеры гребня плотины при устройстве на нем авто-

мобильной дороги приведены в табл. 2.4.

Б

й

Таблица 2.4

Основные парамет ы попе ечного профиля

полотнаи, м

р

Наименование

Значение параметра поперечного профиля

параметра поперечного

для категорий дорог

профиля

I-a

I-б, I-в

II

III

IV

V

дорожного

1. Число полос дв жен я

4; 6

4; 6

2

2

2

2

т

2. Ширина полосы

и

3,75

3,5

3,5

3,5

3

2,75

движения

3. Ширина пр е жей

7,5 2

7,5 2

части

з

11,25 2

11,25 2

7

7

6

5,5

4. Ширина б чины,

3,75

3

3

2,5

2

1,25

в том

о:

–

0,5

0,75

0,5

0,5

–

укр

л нной олосы

остановочнойпполосы

2,5

2,5

–

–

–

–

5. Наим ньшая ширина

2 + s

2 + s

разделительной полосы,

–

–

–

–

числе

в том числе:

укрепленной полосы

0,75

0,75

–

–

–

–

Р

6. Ширина дорожного

24,5 + s

22+ s

13

12

10

8

полотна

мерзания укладывается слой несвязного (песчаного) грунта, толщи-

на которого, включая и покрытие гребня, должна быть не менее

глубины промерзания грунта в районе строительства.

Т

По краям гребня устраивается ограждение в виде надолб,Укото-

рые представляют собой бетонные столбики размером 1 0,3 0,3 м

Если по гребню плотины автомобильная или железная дорога не

устраивается, его минимальная ширина составляет 4,5Нм.

й

В месте примыкания земляной плотины к бетонному водосброс-

ному сооружению гребень ее уширяется дляБразмещения на нем

ина

монтажной площадки. На монтажную площадку выводятся подкра-

новые пути для выезда на нее

про зводства монтажных и

крана

монтажной площадки назна-

ремонтных работ по затворам. Дл

димо

водосливного пролета во-

чается равной (1,5–2,5)b, где b – ши

досбросной плотины. Не бх

иметь в виду, что найденная по

т

зависимости (2.1) о ме ка гребня плотины не учитывает возмож-

и

ную в эксплуатационный период осадку тела плотины и основания.

Поэтому в момент окончания строительства отметка гребня должна

з

быть выше проектной на величину будущих осадок.

2.4. Крепление откосов

Для прдотвращения

их разрушения предусматриваются соответ-

ствующие виды креплений.

Откосыоземляных плотин подвержены разрушающим воздействи-

ям тровых волн, льда, течений воды, атмосферных осадков и т. д.

Р

Т

ческого сравнения вариантов с учетом максимального использова-

ния средств механизации и местных материалов, физико-механиче-

ских свойств грунта тела плотины и основания, агрессивностиУво-

ды, долговечности крепления в условиях эксплуатации, архитек-

турных требований.

Крепление верхового откоса плотины подразделяется на основ-

ное, располагаемое в зоне наиболее интенсивногоНволнового и ле-

й

дового воздействия, и облегченное, располагаемое ниже основного

крепления (см. рис. 2.2).

Б

Верхней границей основного креплен я, как правило, является

р

отметка гребня плотины. В случае знач тельного возвышения греб-

ня плотины над расчетным у овнем воды основное крепление мо-

жет заканчиваться ниже гребня наиотметке, превышающей уровень

воды в верхнем бьефе (ВБ) на величину hrun1 %, определяемую по

т

зависимости (2.4). Выше э

й тметки до гребня плотины в этом

случае устраивается облегченноеокрепление.

Нижняя гран ца основного крепления назначается на отметке,

з

заглубленной под м н мальный уровень верхнего бьефа (обычно

под уровень мертвогоиобъема УМО) на величину Нкр = 2h1 % (см.

рис. 2.2). При эт м нижняя граница основного крепления должна

п

быть ниже минимального уровня сработки водохранилища не менее

скоростей для грунтов, расположенных в пределах откоса и приле-

чем на 1,5оhл, где hл – расчетная толщина ледяного покрова.

Нижняя граница облегченного крепления устраивается на отмет-

Р

Крепления из камня выполняются в виде наброски или мощения

по слою подготовки в виде обратного фильтра, толщина которого

достигает иногда 0,6 м (каждый слой не менее 15 см). КаменноеУ

Н

крепление устраивается при высоте волны до 2,0 м. При расчете ка-

менного крепления определяются вес и размеры камня, устойчивогоТ

против разрушающего воздействия волн, и толщина крепления.

Необходимый вес камня

й

0,025 k h2

Б

Q

и

,

(2.5)

k

3

1 m3

0

1

о

где γk, γ0 – соответственно удельный вес камня и воды, кН/м3;

т

h, – высота и длина расчерн й волны, м;

и

ткоса.

m – коэффициент зал жения

Расчетный д аме р камня весом Q, приведенный к шару, вычис-

з

ляется по формуле

о

Dш

3

Q

.

(2.6)

п

0,524 k

несортированном

камне

крепления из каменной наброски

при

В наброске рекомендуется применять несортированный камень,

при этом количество камней расчетного и большего диаметров не

должно быть менее 50 % от общего количества камней. Толщина

δ ≥ 3Dш, а при сортированном δ ≥ 2,5Dш.

РНа рис. 2.3 представлена возможная конструкция крепления от-

2

НПУ

УМО

2

1

3

4

Т

Рис. 2.3. Крепление откоса каменной наброской:

У

Каменное мощение по слою щебеночной или гравийной подго-

товки требует меньше камня. Его толщина определяетсяНформулой

й

0

1 m2

Б

1,7

h .

k 0

m(m 2)

о

Бетонные и железобетонные ик епления

устраиваются из мо-

нолитных или сборных

. М н литные плиты используются для

плит

крепления откосов пло ин накрупных водохранилищах при рас-

и

четной высоте волны 2–4 м. В плане они обычно имеют прямо-

угольную форму с соо ношением сторон

з

о

1 lsl /bsl 2,

плане от 1,5 1,5 до 5 5 м. Размеры плит принимают, исходя из ве-

личины и характера действующих на них нагрузок и грузоподъемно-

сти автотранспорта и кранового оборудования. Сборные плиты все-

гда укладываются на подготовку в виде обратного фильтра иУшар-

нирно соединяются между собой при помощи выпусков арматуры,

Т

что обеспечивает их совместную работу. Они могут использоваться

при высоте расчетной волны до 1,5 м и толщине ледяного покрова до

0,8 м. Плиты объединяются в карты путем сварки Нили шарнирным

соединением выпусков арматуры с

швов бетоном или ас-

фальтобетоном. Карты устраиваются прямоугольнымиБ

с соотноше-

нием сторон 1 lsl /bsl 2, где lsl = 20–24 м, а bsl = 10–14 м.

Прочность плиты рассчитывается, как

прочность балки на упру-

заделкой

гом основании, по значению наибольшего

згибающего момента от

динамического давления

, опиеделяемого по указаниям ТКП

[15]. Так как на плиту кр ме в лн вого давления при откате волны

р

действует фильтрационн е пр ив давление, толщину плиты следует

проверять расчетом на всплы ие [5, с. 332]. Пример конструкции

креплениябетонными

волны

ами представлен нарис. 2.4.

т

пли

6

4

НПУ

з

УМО

о

4

5

3

п

5

1

6

е

3

2

Р

Грунтоцементные покрытия выполняются из смеси песка, це-

мента (до 10 %) и воды. Грунтоцементная смесь укладывается слоями

Н

толщиной 15 см и уплотняется катками. Толщина покрытия в направ-

лении нормально к откосу должна быть не менееБ1 м. Применять это

покрытие следует при высоте волн до 1 м нельзя допускать его про-

мерзания, так как это ведет к появлен ю трещин. Необходимо также

й

предусматривать мероприятия по бо ьбе с противодавлением.

Биологическое крепление веихового откоса применяется до-

статочно редко – для невыс ких плотин высотой до 5–7 м при рас-

р

четной высоте волны не б лее 0,7 м. Оно выполняется путем посад-

ки на откосе ивовых черенк в или хлыстов. Молодая поросль иво-

о

вых пород, зарытая в землю, дает побеги. Образующиеся затем

т

густая растительность мощная корневая система скрепляют грунт,

повышают

вость откоса против волнового воздействия. Од-

и

нако это крепление начинает работать на второй-третий год, когда

з

поросль и к рневая система достаточно разовьются, а до этого от-

Низовой откос земляной плотины подвержен воздействиям раз-

личных факторов, которые и определяют конструкции его крепления.

В нижней части откоса ниже уровня воды в нижнем бьефеУ(НБ),

Н

который подвержен воздействию льда, а в отдельных случаях и

волн, крепление подбирается по тем же принципам, что иТкрепление

верхового откоса. Как правило, в этой зоне откос крепится камен-

ной наброской, из

которой

выполняется дренажный банкет или

й

наслонный дренаж плотины. Крупность камня в этом случае опре-

деляется по зависимостям (2.5), (2.6). ОстальнаяБчасть низового от-

коса защищается от воздействия атмосферных осадков и ветра и,

при необходимости, от разрушен я землеро ными животными.

р

Наиболее распространенными к еплен ями низовых откосов явля-

о

ются залужение и гравийно-галечниковыеипокрытия. З а лу ж е н и е –

это искусственное создание т авяного и дернового покрова путем

т

посева трав или одерновки.

и

Самым простым

дешевым сп собом крепления низовых откосов

является сплошное залужен е,

о есть посев многолетних трав. Так как

грунт откоса непригоден для произрастания трав, по всей его поверх-

ности предварительно насыпают слой растительного грунта толщиной

0,2–0,3 м,

к т рому высевают многолетние травы. Для предот-

вращения с

лзаниярастительного грунта по крутому откосу на нем