Каменно-земляные плотины - Объемы работ

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

9-1. ОБЪЕМЫ РАБОТ

Объем насыпи каменно-земляных плотин растет с каждым годом и ныне измеряется десятками миллионов кубометров
Майка (Канада) ... 32,1
Кастэйк (США) ... 33,6
Высотная Асуанская (АРЕ) .. 41,5
Беннет (Канада) ... 45,9
Нурекская (ССР) 58,0
Оровилл (США) . 59,0
Мангла (Пакистан) .. 63,4
Рогунская (проект, СССР) 63,5
Биас (Индия) ..  64,0

Такие объемы работ не являются пределом для каменно-земляных плотин: плотина Тарбела (см. рис. 3-11) имеет объем почти 144 млн. м³.
При строительстве этих плотин интенсивность их возведения достигала:
Тарбела ... 35 000 тыс.   м³/год
Высотная       Асуанская .    .   12 790 тыс. м³/год
Беннет ... 15       300 тыс. м³/год
Оровилл ... 17       244 тыс. м³/год
Мангла                              3 060 тыс.    м³/мес
Майка .. 1 530      тыс. м³/мес

Такие высокие интенсивности могли быть получены за счет применения в основном непрерывно-поточного способа их выполнения с использованием весьма мощного землеройного и транспортного оборудования, конвейерного транспорта и высокой степени организации работ, позволившей эффективно использовать оборудование, механизмы и транспортные средства.
Интенсивность 12 790 тыс. м³/год была достигнута на строительстве Высотной Асуанской плотины в 1964 г. в год перекрытия р. Нила. Из 12 790 тыс. м³ насыпи было отсыпано: камня 4831, фильтров 213 и глины 294 и намыто песка 7452 тыс. м³. При этом камень брали из отвалов, образованных при выемке каналов, и карьеров, с доставкой его автосамосвалами для сортировки и последующей погрузки на самоопрокидывающиеся или саморазгружающиеся через дно баржи для отсыпки в воду. Часть камня отсыпали пионерным способом с берегов непосредственно в плотину. Большая часть камня проходила рассортировку на отвалах и камнесортировочных установках. Плотина была построена за 6 лет.
Плотина Беннет возведена из гравелистогалечного грунта, частично промытого и отсортированного, и моренного пылеватого песка. Пески для центральной части плотины с содержанием в них от 8 до 20% глины и пыли разрабатывали в карьере бульдозерами и конвейерными погрузчиками, грузили на конвейеры и подавали на склад. Гравелисто-галечные грунты с включением валунов крупностью до 152 мм из моренных отложений разрабатывали в карьере экскаваторами и доставляли на склад, расположенный рядом с гравийно-сортировочным заводом, и в низовую призму плотины.
На складе часть грунта, идущего в насыпь верховой призмы плотины, промывали и рассортировывали. Отсюда и со склада песчаный и несортированный гравелисто-галечный грунты доставляли в плотину землевозами до 9100 м³/сут. Плотина была построена за 5 лет.
Из 58,0 млн. м³ насыпи Нурекской плотины было отсыпано: 37,0 млн. м гравелистогалечного и валунного грунта в боковые призмы, 6,3 в фильтры, 6,2 супесчано-щебенистого в ядро и 8,5 млн. м³ камня в пригрузку откосов. Песчано-гравелистый и галечновалунный грунт разрабатывается в карьерах экскаваторами ЭКГ-4,6 и доставляется автосамосвалами БЕЛАЗ-540 на плотину. Так же разрабатываются песчано-щебенистый грунт и камень и доставляются на плотину такими же автосамосвалами. Материалы для фильтров с дробильно-сортировочного завода доставляются автосамосвалами на расстояние до 9 км.
Плотина Оровилл построена из гравелистогалечного грунта с ядром из валунной глины. Срок строительства плотины (без подготовительных работ) 6 лет. При этом были выполнены объемы работ, приведенные в табл. 9-1.
Плотина Мангла вместе с земляными плотинами Джари высотой 71,5 м и Сукиан 24,4 м, расположенными в зоне водохранилища, построена в сложных геологических и неблагоприятных климатических условиях строительства (летом грунт на поверхности нагревался до 65°С, что требовало принятия специальных мер для защиты рабочих и механизмов).

Таблица 9-1
Объемы работ на плотине Оровилл

На строительстве этих плотин были выполнены следующие объемы работ: выемка открытая — 72,5 млн. м³, туннельная — 0,29 млн. м³, насыпь —105,0 млн. м³ и уложено бетона 1,38 млн. м³. Перекрытие русла р. Джелам было произведено в сентябре 1965 г. и плотина Мангла была построена за 5 лет. На строительстве работало более 700 крупных машин, в том числе: 96 тракторов, 330 скреперов, рыхлителей-бульдозеров, самоходных грейдеров, тракторных погрузчиков, 257 автосамосвалов с донной, боковой и задней разгрузкой; 25 экскаваторов с ковшами от 0,6 до 6,1 м³. Благодаря этому была достигнута высокая интенсивность земляных работ. В среднем за сутки укладывали в плотину 95 тыс. м³ грунта. Максимальная месячная производительность насыпи плотины достигла 3060 тыс. м³. В климатических условиях строительства приобретали особое значение обеспечение влажности грунта, укладываемого в насыпь плотины, борьба с пылью и увлажнение глины, предназначенной для насыпи ядра. Для увлажнения грунта использовались четыре автоцистерны емкостью по 45 м³ с распыляющими устройствами. Обычно ежедневно на строительстве было занято 400 машин, из них 80 скреперов с ковшами 30,6 м³ и 75 90-тонных землевозов на перемещении грунта.

Земляные работы выполнялись в две 9- часовые смены. Песчаник довольно хорошо подавался разработке, а глинистый грунт требовал предварительного рыхления. Перед укладкой в ядро глинистый грунт подвергался специальной обработке: на промежуточном складе его увлажняли, обрабатывали дисковым культиватором и измельчали. В ядро такую глину укладывали спустя 6 мес.
Плотина Майка построена за 7 лет. Подготовительные работы начались в 1965 г. и продолжались в течение 2 лет — в конце 1967 г. были закончены два строительных туннеля диаметром по 13,6 м. Затем был разработан котлован глубиной 45 м в русле и удалено 1500 тыс. м³ аллювия. Работы по возведению плотины начались весной 1969 г. За 1969 г. в плотину было уложено 8000 тыс. м³ грунта, а ее высота достигла 87,2 м. (Полная высота плотины 243,8 м.)
В конце 1972 г. плотина была закончена, что вызвано требованиями регулирования стока р. Колумбии. К строительству подземного здания ГЭС приступили в 1973 г. Фактически отсыпка плотины продолжалась 4 года со средней месячной интенсивностью 955 тыс. м³.
Плотина Майка возведена из аллювия, ядро из валунной глины, в которой фракций пыли и глины (мельче 0,07 мм) содержится 30—40%. В условиях влажного климата и повышенной карьерной влажности глины были трудности в обеспечении надлежащей плотности грунта ядра.
Карьеры глины и аллювия находились в зоне водохранилища на расстоянии 16 км от плотины. Для механизации погрузочно-транспортных работ применялись наиболее совершенные механизмы: 8 погрузчиков с ковшами емкостью 11,5 м³ и 55 землевозов грузоподъемностью по 109 т с двигателями мощностью по 700 л. с. Благодаря крупногабаритным задним спаренным колесам (диаметром 2,6 м) землевозы имели высокую проходимость, что обеспечило высокую интенсивность насыпи плотины в летний сезон, доходившую до 2300—3060 м³/ч.
Плотина Кастэйк возведена из крупнообломочных грунтов. Работы велись в две 10-часовые смены. Плотина была построена в 1971 г. На строительстве использовались следующие основные механизмы:
скреперы с ковшами емкостью 33,6— 41,5 м³ на разработке грунта в карьере, которые при наборе работали с толчками — гусеничными и пневмоколесными тракторами мощностью 1000 л. с.;
экскаваторы-драглайны с ковшами емкостью 9,3—10,7 м³ и автосамосвалы грузоподъемностью 27—59 т, а также землевозы с донной и задней разгрузкой грузоподъемностью 57—63,5 т;
двух- и трехвальцовые кулачковые катки для уплотнения связных грунтов в насыпи ядра, в которой поверхности предыдущих слоев обрабатывались дисковыми рыхлителями;
вибрационные катки с гладкими вальцами на сцепе с тракторами, которые за два прохода уплотняли грунт в боковых призмах.

Объемы работ на строительстве ряда зарубежных плотин

* Работы на строительстве плотины Браунли во время ее затопления прекращались на 4 мес.
3 В числителе указана общая продолжительность рабст, в знаменателе — по отсыпке плотины.
Т а б л и ц а 9-3
Характеристика строительно-монтажных работ на плотинах Гепан. и Дурласбоден

В табл. 9-2 приведены данные по объемам, срокам и интенсивности работ, которые были достигнуты при строительстве плотин с меньшими объемами работ. Как видно, плотины ,с объемом насыпи от 5 до 12 млн. м³ возводились от 30 до 60 календарных месяцев; среднемесячная интенсивность работ достигала по отсыпке (аллювия и камня) от 150 до 350 тыс. м³, по отсыпке противофильтрационных устройств (ядра и экрана)—от 340 до .800 тыс. м³.
Как пример, иллюстрирующий механизацию работ и ее использование на строительстве каменно-земляных плотин, приводятся построенные в Австрии в 1965 и 1967 гг. плотины Гепач (см. рис. 2-5) и Дурласбоден (см. рис. 5-2) высотой 153,0 и 70,0 м с одинаковыми по конструкции противофильтрационными устройствами, но на разных основаниях (табл. 9-3).