Основные данные по каменнонабросным плотинам с железобетонным экраном приведены в приложении III, с асфальтобетонным экраном — в приложении IV.
Заложение верхового откоса каменнонабросных плотин принимается в пределах 1,2— 1,4, а низового откоса равным углу естественного откоса наброски.
Рис. 4-12. Каменнонабросные плотины с железобетонным и асфальтобетонным экранами.
а — плотина Уишон: 1 — каменная наброска из крупного карьерного камня; 2 — подэкрановая кладка; 3 — железобетонный экран; 4 — естественный откос отсыпки камня; 5 — проектный откос 1:1,4; 6 — аллювий; 7 — гранит; 8 — противофильтрационная завеса; б — плотина Отсумато: 1 — каменная наброска; 2 — подэкрановая подготовка; 3 — асфальтобетонный экран; 4 — дренажная труба; 5 — бетонная стенка — зуб; 6 — противофильтрационная завеса; 7 — скала.
Крупность камня в наброске изменяется от карьерной мелочи до глыб. Конструкции экрана плотины определяются деформативными особенностями каменной наброски и условиями строительства.
Благодаря широкой механизации тяжелых трудоемких работ в наброску применяется зачастую крупный камень. Наброска из такого камня позволяет придавать плотине более обжатый профиль с шириной по основанию около 2,6 Н, а в сейсмических районах до 3,4 Н. В тех случаях, когда применяется более мелкая механизация работ, наблюдается тенденция к использованию в наброску мелкого (подручного) камня, но однородного по составу. Профилю плотины из такого камня придают более пологие откосы, а экрану — более гибкую конструкцию (рис. 4-12).
Асфальтобетонный экран плотины Отсумато высотой 52,0 м выполнен двухслойным толщиной 0,3 м с дренажной прослойкой из тощего бетона и с отводом воды по дренажной трубе. Поверхность экрана покрыта битумом, смешанным с асбестом, а поверхностный и нижний слои — из асфальтобетона, приготовленного на хорошо подобранных заполнителях.
Состав различных по крупности камней регулируется при разработке карьера, исходя из условия получения наибольшего уплотнения в наброске.
Камень отсыпается пионерным способом ярусами высотой от 3—5 до 10—15 м, уплотнение происходит только за счет проходящего автотранспорта. Обычно наброска отсыпается ярусами до 15 м в плотины с ядром и еще большей высоты в плотины с экраном и уплотняется струями гидромониторов.
Ввиду того что вся вода, фильтрующаяся через экран, собирается в пределах пониженных отметок основания, эта часть наброски выполняется из более крупного камня. В пределах низовой части профиля плотины устраивается упорный массив из более крупных камней, который создает упор для низового откоса. Для придания верховому откосу требуемого уклона и создания надлежащего основания для экрана укладывается слой подэкрановой сухой кладки (рис. 4-13) с использованием для этого отборных, наиболее крупных и постелистых камней, имеющих более или менее правильную форму.
Рис. 4-13. Подэкрановая кладка плотин Когсвил (а) и Гриб (б).
1 — поверхность откоса, выровненная бетоном; 2 — каменная наброска; 3 — подэкрановая кладка; 4 — кладка на растворе; 5 — сухая кладка с подбором крупного камня; 6 — сухая кладка тела плотины.
Крупность камня для подэкрановой кладки определяется наличием на строительстве кранового оборудования. На высоких американских плотинах для подэкрановой кладки применялись камни массой до 10 г.
Соотношение различных по крупности камней определяется условиями получения максимальной плотности кладки.
Для того чтобы исключить возможность образования сдвигов и подвижек по плоскости контакта между наброской и кладкой, необходимо обеспечить надлежащее сопряжение кладки с наброской, выполняемой в пределах этой зоны из крупных камней.
Рис. 4-14. Плотина Нырско.
1 — наброска из карьерного камня; 2 — подэкрановая подготовка из уплотненного щебня (7—15 см), поверхность покрыта тощим цементным раствором; 3 — железобетонный экран; 4 — верховая перемычка; 5 — скважины поверхностной цементации; 6 — противофильтрационная завеса; 7 — покрытие растительным грунтом с посадкой кустарника; 8 — аллювий; 9 — скала; 10 — бутовая кладка.
Толщина слоя подэкрановой кладки определяется в зависимости от конструкции экрана. Стремление к увеличению толщины слоя кладки не подтверждается опытом строительства таких плотин. В ряде набросных плотин толщина подэкрановой кладки составляет в среднем 6,5— 7,0% высоты плотины, а у гребня принимается конструктивно 2,0 м.
На плотине Парадела толщина слоя подэкрановой кладки а, измеренная по нормали к откосу, в зависимости от глубины воды h рассматриваемого сечения определялась по формуле: а=3,0-0,05h.
На других плотинах, кроме Лоуэр Бэр Ривер, толщина слоя подэкрановой кладки принималась меньшей. Объем подэкрановой кладки колеблется в пределах от 5% (плотина Кортрайт) до 10% (плотина Лоуэр Бэр Ривер) объема плотины.
Такая кладка является трудоемкой, и, чтобы этого избежать, на строительстве ряда плотин во Франции (плотины Сассьер и Фад) начали применять подэкрановую подготовку в виде каменной насыпи, тщательно уплотненной виброукаткой. На рис. 4-14 изображена каменнонабросная плотина Нырско высотой 35,0 м с железобетонным экраном и подэкрановой подготовкой из щебня. Так же выполнена подэкрановая подготовка Урто-Токойской плотины.
В условиях, когда не представляется возможным получить на месте работ хороший по прочности и составу камень, используют и посредственный камень (плотина Рама). Камень отсыпается тонкими слоями и уплотняется виброукаткой. Ранее из такого камня строили плотины, но со стенкой в пределах верхового откоса, по которой укладывался экран. Уклон верхового откоса в таких плотинах принимался достаточно крутым (1:0,33 на Малоульбинской плотине). Толщина стенки по основанию определяется расчетами и принимается от 0,3 Н на Малоульбинской плотине до 0,8 Н на плотине Релиф, в среднем 0,5 Н. Примером такой плотины является плотина Г. Димитрова высотой 44,0 м, построенная в 1957 г. в Болгарии.
Чтобы обеспечить постоянство давления наброски и уменьшить ее трение о стенку, применяются специальные швы в наброске (плотина Шицзытань) или песчаный клин между стенкой и наброской (плотина Шинг Мун). Водонепроницаемость таких плотин достигается устройством деревобитумного экрана (Малоульбинская плотина) или железобетонного экрана (плотины Шицзытань и Шинг Мун).
Сравнивая этот тип плотины с обычной каменнонабросной с экраном, следует заметить, что первая имеет меньшие объем, поверхность экрана и стоимость камня в наброске, поскольку в ней допускается использование и отходов карьера. Экран плотины может быть надежно заделан в береговые склоны ущелья без опасения осадки, которой подвержена наброска плотины. Такие плотины в настоящее время строят редко, большой объем сухой кладки увеличивает трудоемкость ее возведения.
