4-6. НАРАЩИВАНИЕ ПЛОТИН И ОЧЕРЕДНОСТЬ ИХ ВОЗВЕДЕНИЯ
По условиям разделения затрат на строительство или каким-либо другим соображениям плотины иногда возводятся в несколько очередей с последующим наращиванием. Многие каменнонабросные плотины, особенно раннего периода их строительства, впоследствии наращивались. Плотина Таксимэй в Мексике высотой 18,6 м была построена в 1918 г. без должной подготовки основания. В дальнейшем появилась необходимость увеличения водохранилища, поэтому в 1934 г. существующая плотина была включена в тело новой плотины высотой 41,7 м. Основание новой плотины заложено на скале, а водонепроницаемость достигается железобетонным экраном, разрезанным горизонтальным швом на уровне гребня старой плотины.
Рис. 4-17. Наращивание плотин с ядром.
а — плотина Хорсшу: 1 — ядро из суглинка; 2 — переходные зоны; 3 — каменная наброска; 4 — аллювий; 5 — туфы; 6 — плотина второй очереди; б — плотина Батлава: 1 — ядро из суглинистого грунта; 2 — отсыпка полупроницаемого грунта; 3 — каменная наброска; 4 — перемычка; 5 — речной аллювий; 6 — песчаники; 7 —дренаж в основании ядра; 8 — каменная наброска.
Проект плотины Тепукстепек в Мексике предусматривает ее наращивание с увеличением высоты на 6,5 м, что достигается дополнительной кладкой на низовом откосе. Так же решена задача наращивания в проекте Крамской плотины (см. рис. 1-2). При наращивании плотины Ист Кэньон в США с металлической диафрагмой последняя была переведена на верховой откос в экран. Несколько сложнее эта задача решается для плотины с ядром. Наращивание плотины Хорсшу (рис. 4-17,а) высотой 60 м на 12 м предположено выполнить отсыпкой камня на верховом откосе частично под воду при сниженном уровне водохранилища. Для этого в плотине первой очереди оставлена берма. Размеры ядра в плотине первой очереди, так же как и экрана, предусматривают с учетом возможного наращивания (Ахангаранская плотина).
Оригинально решена задача наращивания плотины Батлава (рис. 4-17,б), построенной в Югославии в 1962— 1969 гг., за счет увеличения низовой призмы и устройства грунтового экрана, сопрягающегося с ядром плотины первой очереди. Представляет особый интерес увеличение емкости водохранилища гравитационной плотины Эксчекер, построенной в США в 1926 г., высотой 97,0 м путем включения ее в состав профиля новой каменнонабросной плотины (рис. 4-18). Новая плотина Нью-Эксчекер высотой 149 м и объемом 4200 тыс. м3 построена в 1968 г. непосредственно ниже существующей, используемой как часть экрана.
Рис. 4-18. Плотина Нью-Эксчекер и сопряжения ее экрана со старой плотиной.
1 — отсыпка из мелкого сортированного камня (зона 1); 2, 3 — отсыпка из карьерного камня (зона 2 и 3); 4 — наброска из отборного крупного камня (зона 4); 5 — железобетонный экран; 6 — существующая плотина; Узел «1»: 1 — низовая грань существующей плотины; 2 — железобетонный экран новой плотины, 3 — скользящий блок, 4 — каменная отсыпка, залитая при укладке горячим битумом; 5 — асфальтобетонная изоляция; 6 — асфальтобетон; 7 — каменная отсыпка плотины (зона 1).
Рис. 4-19. Общий вид Чарвакской плотины при частично заполненном водохранилище.
При постройке Нью-Эксчекер необходимо было:
найти способ возведения плотины, который позволил бы значительно уменьшить ее осадку и предотвратить повреждение железобетонного экрана, сохранив надежное сопряжение экрана с низовым откосом существующей плотины; правильно расположить сопряжение, чтобы сохранить устойчивость существующей плотины после постройки новой; обеспечить водонепроницаемость шва между экраном и существующей плотиной.
Эти задачи были решены выполнением большой части профиля плотины из каменной отсыпки, расположением сопряжения старой плотины с новой на высоте 52,2 и конструктивным выполнением шва такого сопряжения. Профиль плотины Нью-Эксчекер был разделен на следующие узлы: зона 1 выполнена как каменная отсыпка подготовленного на дробильно-сортировочном заводе камня крупностью 5—38 см, уложенная слоями по 0,6 м и уплотняемая виброукаткой; зоны 2 и 3 также отсыпались из камня слоями по 1,2 м и уплотнялись виброукаткой; зона 4 выполнена как наброска из более крупного камня, отсыпанного слоями от 3 до 9 м с гидроуплотнением под давлением 0,825 МПа. Камень для зон 2, 3 и 4 отсортировывался в карьере отбором более крупных кусков в забое при погрузке экскаватором. Наиболее крупные глыбы до 3 м3 отбирались и отсыпались в зону 4.
Вторым характерным примером применения каменно-земляной плотины для наращивания гравитационной бетонной является плотина Вуайнгала высотой 85,6 м, построенная в Австралии. Старая бетонная плотина высотой 61,0 м, построенная в 1935 г., в новой компоновке оставлена у подножья верхового откоса плотины с ядром. Ядро с шириной подошвы 1,0 Н отсыпано из суглинка и отделено от боковых призм двухслойной верховой и трехслойной низовой переходными зонами. Отсыпка боковых призм выполнена из гранита с уплотнением виброукаткой.
Рис. 4-20. Общий вид строительства Нурекской плотины (1973 г.).
В ряде случаев каменно-земляные плотины возводятся в две очереди. Чарвакская плотина первой очереди (рис. 4-19) вступила в эксплуатацию в 1970 г., а паводок 1971 г. пропускался еще через строительный туннель. Нурекская плотина первой очереди (рис. 4-20) вступила в эксплуатацию в конце 1972 г. Напор был принят верховой призмой высотой 130 м, прикрытой временным экраном.
По проекту Колымской плотины с ядром предполагается начать ее эксплуатацию при частично возведенной и экранированной верховой призме высотой 67,2 м как перемычки.
При возведении плотины по очередям необходимо в соответствии с этим решить и компоновку водосбросных сооружений, что в некоторых случаях может настолько это осложнить, что разбивка плотины на очереди возведения может оказаться нецелесообразной. При многоярусном расположении туннельных водосбросов (Нурекская и Чарвакская плотины) эта задача решается проще.
