17) Противофильтрационные устройства.

Противофильтрационные устройства предусматривают в земляных плотинах в тех случаях, когда необходимо: а) уменьшить фильтрационный расход через сооружение; б) заглубить депрессионную кривую для повышения устойчивости низового откоса и предотвращения возможности пучения грунта при промерзании; в) уменьшать уклоны фильтрационного потока для предотвращения фильтрационных деформаций грунта в теле плотины. В теле плотины противофильтрационные устройства выполняют в

виде ядер, экранов и понуров из маловодопроницаемых грунтов (суглинков, супесей, глин) или в

виде экранов и диафрагм из негрунтовых материалов (бетона, железобетона, асфальтобетона, металла, дерева, пластмасс). Сопряжение противофильтрационных устройств в теле плотины с противофильтрационными устройствами в основании или непосредственно с основанием должно быть выполнено таким образом, чтобы была обеспечена его водонепроницаемость. С этой целью осуществляют врезку противофильтрационного элемента в основание либо устраивают зубья, замки, диафрагмы в виде стенки или из шпунта, инъекционные завесы. Конструкцию противофильтрационного устройства выбирают с учетом типа и высоты земляной плотины, геологических условий в основании, наличия местных строительных материалов, условий строительства сооружения.

Чаще всего устраивают экраны и вертикальные ядра из глинистых грунтов. По условиям укладки и уплотнения наиболее удобно использовать суглинки. В некоторых случаях целесообразно использовать смеси глинистых грунтов с песком или крупнообломочным материалом, а также гравийные и дресвяные грунты несуффозионного состава. Размеры экранов и ядер назначают исходя из экономических соображений с учетом наличия местных строительных материалов и средств механизации. Толщину принимают переменной, увеличивающейся сверху вниз. Минимальная толщина поверху определяется условиями производства работ. Практически при использовании современных средств механизации толщину поверху назначают обычно не менее 3 м. Толщину понизу ядер и экранов из суглинка, глины или глинобетона назначают таким образом, чтобы градиент фильтрационного потока J находился в пределах 4 – 10. Отметка гребня противофильтрационного устройства должна быть не ниже отметки ФПУ с учетом высоты наката и ветрового нагона волны. Сверху гребень ядер и экранов покрывают защитным глеем из несвязного материала толщиной не менее глубины промерзания грунта в данном климатическом районе.

С верховой стороны экран покрывают защитным слоем. Заложение верхового и низового откосов экрана назначают по результатам расчетов устойчивости на сдвиг экрана и защитного слоя по грунту тела плотины и защитного слоя по экрану.

Противофильтрационные устройства из негрунтовых материалов. Такие устройства в земляных плотинах, как правило, следует применять лишь в тех случаях, когда на месте строительства отсутствуют глинистые грунты, пригодные для отсыпки ядра или экрана, или укладка глинистых грунтов по каким-либо причинам затруднительна (например, длительный дождливый период или продолжительная и суровая зима).

Инъекционные ядра выполняют нагнетанием через систему скважин, пробуренных в теле плотины, специальных растворов различных состава и консистенции. Толщину инъекционного ядра понизу принимают не менее 0,1 напора на плотину. Пока инъекционные ядра не получили широкого распространения, однако такой тип противофильтрационного устройства является перспективным, особенно в районах с суровыми климатическими условиями, поскольку дает возможность круглогодичного возведения сооружения без устройства строительных перемычек и подготовки основания.

Негрунтовые экраны в современных земляных плотинах устраивают главным образом из полиэтиленовой пленки или асфальтобетона. Асфальтобетонные экраны часто одновременно играют роль крепления верхового откоса. При интенсивных ледовых и волновых воздействиях на поверхности асфальтобетонного экрана может быть устроено дополнительное покрытие из железобетонных плит.

Устройство в земляных плотинах жестких бетонных или железобетонных экранов не рекомендуется, поскольку неизбежные деформации тела плотины обусловливают возможность трещинообразования в экране.

Диафрагмы в земляных плотинах по их статической работе разделяют на жесткие, работающие на изгиб, и гибкие, легко деформируемые, сопротивлением изгибу которых можно пренебрегать.

Асфальтобетонные диафрагмы в земляных плотинах имеют такую же конструкцию, как и в плотинах из крупнообломочных грунтов. Применение асфальтобетонных диафрагм можно рекомендовать в суровых климатических условиях Крайнего Севера, в районах с высокой сейсмичностью; такие диафрагмы хорошо работают даже при значительных деформациях, достигающих 3 % высоты плотины.

В некоторых случаях экономически оправдано применение металлических диафрагм из листового материала, который соединяют сваркой или в виде шпунтовой стенки. Для предохранения металла от коррозии поверхность диафрагмы покрывают окрасочной гидроизоляцией.

Бетонные и железобетонные диафрагмы выполняют из бетона марки не менее М200 по прочности на сжатие и не менее В-8 по водонепроницаемости.

Напорную грань диафрагм покрывают гидроизоляцией. В некоторых случаях укладывают малопроницаемый глинистый грунт в виде тонкого ядра с шириной понизу 0,1 – 0,15 высоты плотины. Для сбора и организованного отвода профильтровавшейся через диафрагму воды с ее низовой стороны укладывают вертикальный дренаж из несвязного водопроницаемого грунта или устраивают в самой диафрагме дренажные скважины, выходящие в смотровые галереи.