2.5 Конструкции элементов плотины

2.5.1 Сопряжение тела плотины с основанием и берегами

В пределах основания плотины должны быть убраны кустарники, выкорчеваны пни, удален растительный слой грунта, который создает благо-приятные условия для фильтрации. Толщина снимаемого растительного слоя при подготовке основания составляет 0,4 – 0,8 м.

Для лучшего примыкания грунта плотины к грунту основания (в одно-родных плотинах) предусматривают устройство неглубокого (до 1 м) зуба, выполняемого из грунта тела плотины (рис.2.1). Ширина зуба понизу может быть принята 2 – 3 м, коэффициенты заложения откосов 0,5 – 1,0.

Сопряжение тела плотины с берегами выполняется в виде наклонных плоскостей, а на участках берегов с крутыми склонами сопряжение про-изводится при помощи уступов (ступеней). Высота уступа принимается до 1,0м. Уступы не должны быть вертикальны, а иметь коэффициент заложения откоса примерно m=0,1 [3].

2.5.2 Крепление откосов и конструкция гребня

К репление земляных откосов устраивают для защиты их от воздействия волн, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов. В качестве крепления наибольшее распространение в практике получили каменные, бетонные и железобетонные, реже асфальтовые и биологические типы покрытия.

Рис.2.3 Крепления верховых откосов и упоры крепления.

а) Каменная наброска; б) Одиночная мостовая; 1 – камень; 2 – щебень;

3 – подготовка из втрамбованного щебня t = 0,1 м; 4 – ленточный дренаж под швом.

Выбор типа крепления обычно производится на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом максимального использова-ния местных строительных материалов, средств механизации, характера грунтов тела плотины и др.

Верховой откос. Каменные покрытия бывают двух типов: наброска и мостовая. Каменную наброску выполняют, как правило, из несортированного камня (рис.2.3а) слоем толщиной (2,5-3,0)D, где D – средний диаметр камня.

Приближенно D можно определить по формуле:

(2.7)

Наброску располагают по подготовке толщиной примерно равной толщине наброски. Подготовка выполняется из щебенистого материала. Мостовая для крепления верховых откосов может быть одиночная и двойная. Одиночную мостовую применяют при высоте ветровых волн до 1 м, при большей высоте переходят к двойной мостовой. Мостовая выполняется из камней средним диаметром 0,25-0,3 м, укладываемых на подготовку из песчано-гравелистого грунта толщиной 0,2-0,3 м (рис.2.3б).

В настоящее время мостовую устраивают редко, так как мощение не поддается механизации и требует квалифицированной рабочей силы.

Бетонные (армированные) и железобетонные покрытия (монолитные) в большинстве случаев применяют в плотинах высотою более 14 м (рис.2.3в,г).

Толщину плит крепления определяют расчетом в зависимости от высоты волн, размеров плиты в плане и т.п. Размеры сборных плит в плане определяются грузоподъемностью монтажных кранов, толщина плит принимается не менее 0,1м.

Наиболее часто применяемые размеры сборных плит в плане: 1,5*1,5; 1,5*2,0; 2,0*2,0; 2,0*3,0 м. С некоторым приближением толщину железо-бетонной плиты d можно определить по формуле:

,м (2.8)

где h_B – высота волны;

B – длина ребра плиты в направлении нормальном к урезу воды.

При укладке на откос более короткое ребро плиты располагают в направлении нормальном урезу воды.

Монолитные плиты бетонируются на откосе, они разрезаются температурно-осадочными швами на секции размером 10*20 м. Наименьшая толщина монолитных плит принимается 0,15 м.

Под плитами должна быть уложена подготовка из крупнозернистого песка (если грунт тела плотины песок, супесь), либо из щебня (если грунт тела плотины связный), которая выполняет роль обратного фильтра. Подготовка может быть в виде сплошного слоя толщиной 0,2-0,3 м или в виде ленточного дренажа, размещаемого только в пределах швов (обычно под монолитным креплением).

Верхней границей крепления верхового откоса является гребень плотины. Нижняя граница крепления назначается на отметке ниже уровня мертвого объема (УМО) на две высоты волны.

Вдоль нижней границы крепления устраивается упор для вышераспо-ложенного каменного или бетонного крепления (рис.2.3, а, б, в).

Для упрощения конструкции упора и повышения его надежности часто на отметке нижней границы крепления устраивают берму (рис.2.3, г).

Низовой откос. Для защиты низового откоса земляных плотин от воздействия атмо-сферных факторов применяют различные способы их крепления. Наиболее простой и дешевый способ крепления – посев трав или залужение. При глинистых и песчаных грунтах тела плотины на поверхность откоса отсы-пается слой растительного грунта толщиной 0,1-0,15м, который засевается травой.

Помимо залужения применяют крепление откосов одерновкой в клетку. Размеры клеток в этом случае принимают 1,0*1,0 м. Клетки заполняются растительным грунтом и засеваются травой.

Более повышенными защитными свойствами характеризуется крепление сплошной одерновкой. К откосу дерн прикрепляется колышками – спицами длиной 0,25-0,3 м.

Гребень плотины. Гребень плотины конструктивно оформляют в соот-ветствии с типом дороги, прокладываемой по плотине [5].

Рис.2.4 Конструкция гребня плотины (размеры в м)

а) булыжное покрытие: 1 - камень D = 0,14-0,2 м; 2 - песок t = 0,15-0,3 м; 3 - втрамбованный щебень t = 0,1 м.

б) асфальтобетонное покрытие:4 - асфальтобетон t = 0,04 м;5 - щебень t = 0,15 м;

6 - асфальтобетон t = 0,08 м;7 - щебень t = 0,25 м

По краям проезжего полотна дороги делают обочины для пешеходов. В поперечном направлении дороге придают двусторонний уклон для стока поверхностных вод. По краям обочины устанавливают обычно ограждающие устройства столбы-надолбы, которые служат ориентиром при движении транспорта. Надолбы устанавливаются на расстоянии 2,0-2,5м друг от друга, высота их 0,8-1,0м.

Таблица 2.4

Размеры основных элементов дороги (в м.)

класс дороги	обозначения к рисунку 2.4
	А	Б	В
II	15,0	7,5	3,75
III	12,0	7,0	2,5
IV	10,0	6,0	2,0
V	8,0	4,5	1,75

Проезжую часть дороги покрывают одеждой, в состав которой входят покрытие и основание. Покрытие может быть асфальтовое, булыжное и др. Тип покрытия, как и общая ширина гребня, зависит от категории дороги. В основании любого типа покрытия укладывают песчаные или гравелистые грунты. Они необходимы для наиболее равномерного распределения давления от сосредоточенных нагрузок и для быстрого отвода воды за пределы проезжей части.