5-7. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЭКРАНАХ ПЛОТИН
Полимерные материалы обладают высокой прочностью, водонепроницаемостью, стойкостью против коррозии и гибкостью. Пленка легка, тонка и эластична, она не набухает и не подвергается воздействию микроорганизмов. При температуре 12—14°С пленка в воде не разрушается, и при работе в условиях постоянной нагрузки ее старение исключается.
По опытным данным полиэтиленовая пленка толщиной 1,5—2,0 мм в условиях попеременного замораживания и оттаивания морозостойка, но при этом предел прочности ее снижается на 20—30%.
В гидротехническом строительстве полимерная пленка впервые была применена как прокладка между железобетонными плитами экрана плотины Добчина, построенной в Чехословакии. В дальнейшем полимерная пленка была применена на плотине Терцаги (см. рис. 3-14) для усиления грунтового экрана. В результате больших осадок основания, представленного рыхлыми образованиями, экран стал деформироваться. Для обеспечения водонепроницаемости плотины в месте перехода экрана в понур была уложена поливинилхлоридная пленка. Такое усиление исключает возможность расстройства экрана при неравномерных осадках основания плотин.
Экраны каменно-земляных и каменнонабросных плотин с применением полимерных пленок могут быть выполнены следующими способами:
а) водонепроницаемая прокладка между бетонными сборными элементами;
б) сплошное или частичное покрытие, укладываемое в зоне верхового откоса плотины и защищаемое грунтом.
По первому способу выполнен экран плотины Контрада-Сабетта, построенной в Италии. Плотина (рис. 5-28) высотой 39,6 м выполнена из наброски камня, уплотненной гидромониторами. По верховому откосу наброски уложена подэкрановая сухая кладка слоем от 3,0 до 2,0 м.
Рис. 5-28. Плотина Контрада—Сабетта.
1 — наброска с гидроуплотнением; 2 — сухая кладка; 3 — экран из оппанола, железобетонных и бетонных плит; 4 — потерна; 5 — заполнение бентонитом; 6 — аллювий; 7 — скала.
Экран плотины состоит из армобетонных плит размером 7x7x0,25 м, швы которых уплотнены поливинилхлоридными лентами; слоя пористого бетона толщиной 0,10 м; слоя бетона, на который как на подготовку горячим битумом наклеены листы оппанола (полиизобутилен) толщиной 2 мм; слоя битуминизированного картона для защиты оппанола; бетонных плит размером 2х2х0,2 м, прикрывающих экран.
По второму способу выполнен экран ид полиэтиленовой пленки на земляной опытной плотине высотой 6,0 м на р. Кара-Су.
Исследования, проведенные ВНИИГ на опытной плотине Кара-Су, позволили установить следующее:
коэффициент трения полиэтилена по различным грунтам находится в пределах 0,25— 0,55;
отечественные полиэтиленовые пленки толщиной 0,2—2,0 мм обладают прочностью, достаточной для их применения для высоких напоров;
необходимая толщина пленки для экрана может быть установлена в зависимости от напора, характеристики полиэтиленового материала и вида подстилающего грунта;
наиболее целесообразным способом соединения пленочного экрана с береговыми склонами и основанием является заделка его в бетонный зуб;
сварочная машина ΜΠΚ-Μ показала хорошие эксплуатационные качества при сварке экрана и может быть принята в качестве аппарата для сварки отдельных полотнищ полиэтиленового экрана в полевых условиях. Соединение полотнищ на откосе, в зависимости от толщины пленки, можно производить швами внахлестку.
Рис. 5-29. Атбашинская плотина.
1 — каменный банкет, образованный взрывом на сброс; 2 — каменный банкет, отсыпанный в воду; 3 — отсыпка из гравелистогалечного грунта; 4 — противофильтрационная завеса в теле плотины; 5 — то же в основании плотины; 6 — переходная зона; 7 — полиэтиленовая диафрагма, укладываемая в песке; 8 — каменная наброска; 9 — аллювий; 10 — мраморированные известняки.
Эти исследования позволили запроектировать диафрагму Атбашинской плотины (рис. 5-29) высотой 79,0 м из стабилизированной полиэтиленовой пленки толщиной 0,6 мм в верхней части высотой 44,0 м и инъекционной в нижней части плотины. Их сопряжение между собой выполнено через цементационную потерну, из которой производились цементация основания и выполнение инъекционной диафрагмы. Сопряжение пленочной диафрагмы с крутыми склонами каньона осуществлено с помощью бетонной выравнивающей плиты, заанкерованной в скалу.
Развитие промышленности полимеров и снижение их стоимости создают необходимые предпосылки к тому, чтобы пластмассовые экраны каменно-земляных плотин могли быть одной из наиболее экономичных и перспективных конструкций.
