18) Дренажные устройства

Дренажные устройства в теле и основании плотины выполняют с целью: а) приема и организованного отвода в нижний бьеф фильтрационной воды, чтобы исключить фильтрационные деформации грунтов тела и основания плотины; б) уменьшения зоны действия фильтрационного потока, что позволяет повысить устойчивость низового откоса; в) недопущения выхода фильтрационного потока на низовой откос – заглубления депрессионной кривой ниже зоны промерзания; г) ускорения консолидации глинистых и илистых грунтов и уменьшения порового давления в отдельных зонах плотины или основания.

Как правило, дренаж состоит из приемной и отводящей частей. Приемную часть обычно выполняют в виде обратного фильтра из слоев песка, гравия или щебня. Отводящую часть делают из более проницаемого материала (например, каменной наброски) или из дренажных труб. В некоторых случаях приемная и отводящая части могут быть выполнены из одного материала, например крупного песка.

Дренаж низового клина земляных насыпных плотин предусматривают всегда, за исключением тех случаев, когда депрессионная кривая и без устройства такого дренажа достаточно удалена от поверхности низового

откоса, т. е. в плотинах, низовой клин которых выполнен из крупнозернистого материала с высоким коэффициентом фильтрации; при возведении плотины на водопроницаемом основании, являющемся естественной дреной; в плотинах с экранами, ядрами и диафрагмами при небольшом расходе профильтровавшейся воды.

На отдельных участках плотины конструкция дренажа может быть различной. В русловой части плотин и на участках, перекрывающих затапливаемую пойму, устраивают наружные дренажи в виде дренажной призмы, наслонного дренажа или комбинированного дренажного устройства. Дренажной призмой называют банкет из крупнообломочного материала с обратным фильтром. Банкет обычно выполняют отсыпкой камня в воду при перекрытии русла. По внутреннему откосу образованного таким образом банкета укладывают обратный фильтр. При наличии в основании мелкозернистого грунта и значительных выходных скоростях фильтрационного потока под банкетом также предусматривают устройство обратного фильтра. При отсутствии на месте строительства достаточного количества крупнообломочных грунтов, пригодных для устройства банкета, применяют комбинированный или наслонный дренаж. Наслонный дренаж целесообразно применять на участках плотины, перекрывающих затапливаемую пойму, а также для защиты низовых откосов уже построенных плотин при выходе на них фильтрационного потока. Наслонный дренаж предотвращает оплывание грунта низового откоса, но не понижает депрессионную кривую в теле плотины. В отдельных случаях при отсутствии камня, дренажная призма может быть выполнена из непустотелых бетонных блоков. Превышение гребня наружных дренажей над максимальным уровнем

воды в нижнем бьефе принимают с учетом ветрового нагонаи наката волны, но не менее 0,5 м. Отметку гребня банкета комбинированного дренажа назначают также из условий перекрытия русла реки. Толщину наслонного дренажа определяют так же, как и толщину крепления из каменной наброски, с учетом условий производства работ. Ширину дренажной призмы поверху назначают по условиям производства работ, но не

менее 1 м. Внутренние дренажи (трубчатый, горизонтальный) устраивают на тех участках плотины, которые в период эксплуатации не подтапливаются со стороны нижнего бьефа. Не рекомендуется применять внутренние дренажи, если плотина расположена на сильно деформируемом основании. Трубчатый дренаж выполняют из перфорированных бетонных или асбестоцементных труб, уложенных с уклоном параллельно подошве откоса и обсыпанных обратным фильтром (см. рис. 22.1, в). Через каждые 50 –200 м по длине трубчатого дренажа устраивают смотровые колодцы. Сечение дренажных труб подбирают из условия обеспечения в них безнапорного движения воды.

В тех случаях, когда необходимо значительно заглубить депрессионную кривую или ускорить консолидацию малопроницаемых грунтов основания под действием нагрузки от веса плотины, применяют дренажные

тюфяки, иногда в комбинации с дренажными призмами. Дренажные тюфяки могут быть сплошными или состоящими из продольных (приемных) и поперечных (отводящих) лент. Такие дренажные устройства обычно заглубляют в тело плотины из глинистых грунтов не более чем на 30 – 50 % ее ширины по основанию, а из песчаных – на 25 – 30 %. Отводящие устройства внутренних дренажей, выполняемые в виде

труб или лент, должны иметь уклон в сторону нижнего бьефа в пределах 0,04 – 0,05.

В последнее время получили распространение конструкции ярусных дренажей в виде горизонтальных, наклонных или вертикальных лент, заглубленных в тело плотины. Такие дренажи выполняют: а) для обеспечения устойчивости верхового откоса плотины из маловодопроницаемых грунтов при быстрой сработке водохранилища; б) для уменьшения порового давления и ускорения процесса консолидации в глинистых грунтах. Если грунт, слагающий тело плотины, анизотропен и его проницаемость в горизонтальном направлении значительно выше, чем в вертикальном, наиболее эффективным решением является устройство вертикального дренажа.

Дренаж основания земляных плотин выполняют в виде вертикальных дренажных скважин в следующих случаях: а) для уменьшения порового давления и ускорения процесса консолидации основания; б) для снятия противодавления в слое грунта, залегающем под менее водопроницаемым слоем при наличии опасности выпора верхнего слоя восходящим

фильтрационным потоком.