16-3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУНАБРОСНЫХ, ИЗ КЛАДКИ НАСУХО И СМЕШАННЫХ ПЛОТИН
Полунабросные плотины состоят из каменной наброски и сухой кладки. Напорную сторону профиля плотины выполняют из сухой кладки, что позволяет придавать верховому откосу более крутой наклон, чем в плотинах из наброски, а именно: 1:0,5-1:0,75. Благодаря крутизне верхового откоса уменьшается объем камня, идущего на возведение такой плотины. Низовую часть плотины делают из каменной наброски с откосом 1:1,2-1:1,5. При более крутом верховом откосе (до 1:0,3) по статическим условиям приходится делать более пологий низовой откос (1:1,75). Верховую часть плотины возводят из постелистого штучного камня в виде подпорной стенки. Размеры ее определяют статическим расчетом, исходя из условия, чтобы кривая давления проходила в средней трети основания стенки. Вследствие более тщательной укладки камня осадка полунабросной плотины значительно меньше, чем набросной, что позволяет применять для этих плотин главным образом монолитные жесткие экраны, связанные с зубом плотины.
На рисунке 16—15 изображен профиль одной из плотин на Алтае, высотой 24,5 м. Напорная часть профиля выполнена в виде подпорной стенки из тесовой кладки, имеющей внешний откос 1:0,33, а внутренний 1:0,09. Ширина стенки поверху 4,42 м, понизу (в русле реки) 10,35 м. В основании подпорной стенки уложен слой бутобетона толщиной 1 м. Напорный откос защищен деревянным дощатым экраном (рис. 16—10), запущенным в бетонный зуб, который заложен в скалу, в зависимости от ее качества, на глубину до 11 м. В низовой части профиля из каменной наброски по основанию и по поверхности низового откоса уложены камни объемом от 1 до 2 м3. Часть наброски, примыкающая к стенке из сухой кладки, выполнялась одновременно с возведением напорной части плотины.
Карьерная мелочь и мелкий камень струей гидромонитора под давлением 4,5—5 атм загонялись в щели между крупными камнями.
Плотины из сухой кладки но сравнению с прочими типами каменнонабросных плотин имеют наименьшую площадь профиля, а следовательно, наименьший объем. Для равномерном передачи давления на основание ширину последнего находят из условия, чтобы в треугольном профиле равнодействующая всех сил при наполненном и опорожненном водохранилище проходила через центр основания (рис. 16—16). Выражение момента действующих сил относительно точки 1) напишется так 1:
(16-3) откуда следует:
Рис. 16—16. Схема к расчету плотины из сухой кладки.
Поэтому верховой откос плотин из сухой кладки делают с наклоном 1: 0,7. Устройство гребня придает профилю трапецеидальное сечение, и при этом возникает некоторый эксцентриситет равнодействующей силы относительно центра основания; во избежание этого низовой откос делают более пологим — до 1 : 1 (по линии EGK) пли оставляют наклон 1 : 0,7, но устраивают по откосу берму (линия ELGM). Приведенный расчет условен и имеет ориентировочное значение. По откосам и но основанию укладывают более крупные камни (рис. 16 — 17). У откосов камни кладут по возможности нормально к откосам и тело плотины образуется криволинейными слоями, что целесообразно по статическим условиям. Плотины из сухой кладки наиболее приемлемы при нехватке камня. К недостаткам их следует отнести большую трудоемкость работ, так как каждый камень в кладке должен быть тщательно подобран и аккуратно уложен па месте; поэтому процесс производства работ требует большого числа квалифицированных рабочих. Стоимость этих плотин более высокая по сравнению с другими типами каменнонабросных плотин.
К. Марчелло для более широкой механизации возведения плотин из сухой кладки на неоднородных основаниях запатентовал тип плотины, возводимой из бетонных блоков 1. Тело такой плотины высотой 66 м, построенной на р. Платан и, разрезано через каждые 4 м по длине вертикальными сквозными швами на отдельные секции. Швы шириной 10 — 12 см засыпаны гравием. Каждая секция состоит из бетонных блоков размером 4x4x4 м. бетонируемых на месте. Уклон верховой грани плотины 1:0,65 — 1:0,694, низовой 1:0,70. По верховому откосу устроен металлический экран толщиной 6 мм.
Смешанные набросные плотины применяют при отсутствии па месте работ достаточного количества камня необходимых размеров, чтобы можно было возвести весь профиль плотины из наброски или кладки насухо; наличие на участке строительства подходящих грунтов позволяет выполнять верховую часть сечения плотины из грунта. В этом случае верховая часть плотины из глины и суглинка будет выполнять роль пластичного экрана.
Рис. 16—17. Плотина из кладки насухо (разрез по донному водоспуску).
При возведении низовой части плотины наброском камня в текущую воду верховая часть создается отсыпаемым грунтом в виде мощного песчаного и супесчаного экрана (рис. 16—2,в).
За рубежом каменно-земляные плотины являются основным типом высоких плотин из местных материалов 2.
Примером смешанной плотины из наброски или кладки насухо с бетонной верховой стенкой может служить плотина, построенная в Китае (рис. 16— 18). По верховому откосу бетонной подэкрановой стенки уложен экран, состоящий в верхней части из железобетонных плит размерами 6,1 х 7,6 м, толщиной от 0,9 до 1,8 м, а в нижней — из бетонных блоков.
Особенностью этой плотины является наличие между бетонной стенкой и телом плотины песчаного клина из крупнозернистого песка. Назначение этого слоя — равномерно передавать давление воды от подэкрановой кладки телу плотины и предотвращать расстройство сооружения от толчков при землетрясении. В другой плотине этого типа большой клин из галечно-щебеночной смеси создает боковое давление на стопку, уравновешивающее давление воды.
Для придания водонепроницаемости каменной наброске Гидропроектом им. С. Я. Жук в 1959 г. было предложено вместо устройства обратных фильтров замывать пустоты кладки песком 1. Проведенные исследования показали возможность осуществления этого предложения 1.
Так, профиль Асуанской каменнонабросной плотины высотой 111 м состоит из глиняного ядра, понура и каменных упорных призм, замытых песком.
Рис. 16—18. Смешанная плотина из наброски и бетонной кладки:
1 — галереи для осмотра и сбора фильтрационных вод; 2 — бетонный зуб; 3 — битумная прослойка; 4 — кортикальная стенка из кладки на растворе; 5 — песчаное заполнение.
1Перелив воды по каменнонабросной плотине возможен при условии
В таком профиле просто и надежно выполнено сопряжение тела плотины с инъекционной завесой 1. Замыв каменных призм песком позволил отказаться от устройства обычных обратных фильтров при сопряжении камня и грунтов. Отсылка обратных фильтров в данном случае на глубину 35 м вследствие замыва пор каменных банкетов оказалась излишней.
