10-5. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ПЛОТИН
После подготовки котлована плотины или части его приступают к работам по возведению плотины. Последовательность возведения зависит от типа плотин.
При возведении каменнонабросных плотин работы выполняются в следующей последовательности:
а) наброска камня в упорную призму;
б) подэкрановая кладка или подготовка с отставанием от наброски;
в) укладка экрана с отставанием от подэкрановой кладки или подготовки.
При этом очень важно установить наиболее рациональную схему отсыпки камня, увязав ее с качеством камня и расположением карьеров; высотой отсыпаемых ярусов и работами по подэкрановой подготовке или кладке и опережающим выполнением наброски камня для последующей подэкрановой кладки и бетонирования экрана.
На рис. 10-8 приведена схема возведения плотины Солт Спрингс наброской камня. Для опережающего выполнения наброски сначала был отсыпан нулевой ярус, в пределах верхового откоса с минимальной шириной поверху объемом 573 тыс. м3. Нулевой ярус отсыпался из камня основного карьера со слабым увлажнением. Отсыпка яруса диктовалась необходимостью начала работ по подэкрановой кладке.
Первый ярус высотой до 52,0 м отсыпался на полный профиль плотины, его объем составил 1145 тыс. м3, из камня правобережного основного карьера и частично из выемки водослива. Смыкание наброски этого яруса, отсыпавшегося с обоих берегов из камня разного качества, произошло в пределах левобережного склона, что привело к развитию в этой зоне повышенных осадок, чему способствовало также смачивание камня при отсыпке этого яруса.
Второй ярус отсыпался также с обоих берегов, но в целях развития фронта работ для подэкрановой кладки сначала была отсыпана призма вдоль верхового откоса. Таким образом, этот слой отсыпался с уширением его пионерной призмы в сторону низового откоса. Третий и четвертый ярусы являлись завершающими и отсыпались также с обоих берегов, но с малой высоты.
Такая схема возведения плотины усложнила выполнение подэкрановой кладки, подачу камня и передвижение кранов, поэтому кладка выполнялась с малой производительностью — всего 39 м3 в смену на работающий кран.
Каменнонабросные плотины Лоуэр Бэр Ривер (рис. 10-9) высотой 74,6 и 38,2 м построены в 1952 г. с учетом 20-летнего опыта эксплуатации плотины Солт Спрингс. Камень в плотину № 1 отсыпался в следующей последовательности:
ярус I в виде пионерной призмы вдоль верхового откоса высотой 25,8 м;
ярус II такой же высоты на полный профиль, но только в пределах левобережного склона;
ярус III с левого берега высотой 39,7 м на ранее отсыпанный здесь ярус II и высотой до 65, 6 м на полный профиль плотины;
ярус IV высотой 9,1 м пионерным способом на полный профиль.
Рис. 10-8. Схема наброски камня в плотину Солт Спрингс.
0 — нулевой ярус; 1, 2, 3, 4 — ярусы отсыпки камня; 5 — естественный откос; 6 — железобетонный экран; 7 — котлован водослива; 8 — основной карьер; 9 — дополнительный карьер; 10 — аллювий; 11 — граниты. Стрелки указывают направление отсыпки камня.
Рис. 10-9. Последовательность возведения плотины Лоуэр Бэр Ривер.
I, II, III и IV — ярусы отсыпки камня.После отсыпки яруса I началась укладка подэкрановой кладки.
Наброска плотины № 2 выполнялась пионерным способом одним ярусом высотой 36,6 м. Такая схема производства работ позволила оптимально совместить работы по наброске и подэкрановой кладке, а также избежать необходимости устройства берм на низовом откосе.
На строительстве русловой части плотины Уишон в основном была повторена такая же схема отсыпки камня. Наброска камня была выполнена в три яруса, из которых первый высотой до 26,5 м отсыпан в виде пионерной призмы только вдоль верхового откоса. При отсыпке первого яруса на верховом откосе была оставлена берма для передвижения по ней кранов, занятых па выполнении подэкрановой кладки, и подачи бетона в экран. Берма за счет пионерной отсыпки камня вдоль откоса и по мере выполнения подэкрановой кладки постепенно повышалась. С учетом этого отсыпались второй ярус высотой до 49,0 м и третий до 62,0 м с расширением их в сторону низового откоса, что позволило отсыпать его под уклон 1:1,4 без оставления берм. Плотина была возведена за 21 мес (общий срок строительства гидроузла. Уишон 34 мес).
Для отсыпки каждого яруса наброски устраивается автодорога-подъезд, соединяющая плотину с карьером камня. При проезде автосамосвалов по отсыпаемой наброске принимаются меры по защите резины покрышек от излишнего износа. Для этого они закрываются цепями или поверхность отсыпаемого яруса покрывается мелким камнем — отходами карьера или поверхность наброски уплотняется виброукаткой. В результате интенсивного движения автосамосвалов по наброске поверхностный слой сильно закатывается. Для получения хорошего межъярусного контакта закатанная поверхность перед отсыпкой следующего яруса зачищается. Это достигается смывом поверхностного слоя гидромониторами (плотина Уишон), рыхлением тяжелыми риперами или слабыми взрывами (плотина Солт Спрингс) с последующей уборкой мелочи бульдозерами. Чтобы свести к минимуму дополнительные работы по наброске камня (отчистка межъярусных контактов, устройство автодорог-подъездов, перекладка труб водоснабжения и т. д.), число отсыпаемых ярусов стараются свести к минимуму за счет увеличения их высоты.
При возведении плотины отсыпкой камня, т. е. отдельными слоями, отсыпка ведется равномерно по всему массиву, неравномерность допускается в пределах одного-двух слоев.
При возведении каменно-земляных плотин с экраном работы выполняются в следующей последовательности:
а) отсыпка камня в упорную призму;
б) отсыпка фильтра по мере роста упорной призмы;
в) отсыпка экрана плотины с отставанием;
г) укладка защитного слоя и отсыпка пригрузки экрана одновременно или с некоторым отставанием.
Отсыпка камня в упорную призму ведется с учетом выполнения обратного фильтра, устройства (при необходимости) берм на низовом откосе и оставления проездов на верховом откосе, необходимых для отсыпки фильтров и экрана.
Рис. 10-10. Последовательность возведения плотины Трангслет.
1 — каменная наброска; 2 — экран из сортированного моренного грунта; 3 — отходы каменного карьера; 4 — одно- и двухслойный фильтры; 5 — пригрузка экрана; 6 — перемычка; 7 — скала; 8 — противофильтрационная завеса; 9 — дренажная штольня и завеса.
На рис. 10-10 показана последовательность работ при возведении плотины Трангслет. Наброска камня в упорную призму производилась и зимой с oпережением примерно на год отсыпку экрана плотины. Более широкий и сосредоточенный в одном месте фронт работ для наброски камня позволяет выполнять ее с большим опережением против отсыпки экрана. Это является существенным производственным преимуществом плотин с экраном по сравнению с плотинами с ядром.
При возведении каменно-земляных плотин с центральным или слабонаклонным ядром работы ведутся практически полным профилем и равномерно.
На рис. 10-11 показана последовательность возведения плотины Кугар высотой 158,0 м и объемом 9750 тыс. м3. Суглинок с валунами крупностью до 150 мм для ядра и гравелисто-галечный грунт для переходных зон поступали из карьеров. Крупный камень отбирался в карьере. Влажность грунта понижалась в сухую погоду до оптимальной в процессе работ. Однако выпадавшие дожди все это нарушали и приходилось останавливать работы. Интенсивность отсыпки в сухую погоду достигала 4600 м3/сут. Камень в упорные призмы отсыпался одновременно с отсыпкой ядра с интенсивностью в тех же условиях 23 000 м3/сут. Отсыпка камня производилась круглосуточно: во время дождей и морозов. На последнем этапе возведения плотины отсыпка центральной части отставала от отсыпки внутренних зон упорных призм и поэтому в зоне ядра оставляли пазухи. В первые 2 года строительства отсыпка центральной части плотины опережала отсыпку упорных призм.
Рис. 10-11. Схема возведения плотины Кугар.
1 — строительные дороги по откосу; 2 — крепление отборным крупным камнем; 3 — отсыпка сверхмерного камня; 4 — отсыпка камня крупностью до 600 мм слоями по 1,0 м с уплотнением за две проходки 28-тонного трактора; 5 — отсыпка камня крупностью до 450 мм слоем 0,6 м с уплотнением за две проходки 28-тонного трактора (в зону допускается до 25% выветрелого камня); 6 — переходная зона из песчано-гравелистого грунта крупностью до 150 мм, отсыпанная слоями 0,3 м и уплотненная за четыре проходки 50-тонного пневмоколесного катка; 7 — отсыпка щебня базальта крупностью до 150 мм слоями по 0,6 м, уплотненная за четыре проходки 10-тонного виброкатка; 8 — ядро, отсыпанное из суглинка с валунами; 9 — отсыпка камня крупностью до 450 мм; 10 — бетонная пробка в древнем русле; 11 — отсыпка базальта крупностью до 300 мм слоями по 0,45 м в древнем русле и уплотненная за четыре проходки 28-тонного трактора; 12 — аллювий; 13— состояние плотины на 15 ноября 1961 г.; 14 — то же на 15 мая 1962 г.; 15 — то же на 30 сентября 1962 г.; 16 — то же на 15 мая 1963 г.; 17 — базальты.
Из-за сезонности работ в ряде случаев допускается неравномерность возведения упорных призм и центральной части; так, центральная часть плотины Белмекен отставала из-за выпадавших дождей, а Чарвакской плотины— из-за несвоевременной подготовки котлована ядра (рис. 10-12).
Рис. 10-12. Вид на строительство Чарвакской плотины.
Рис. 10-13. Схема возведения плотины Гепач.
а — ядро; б — переходные зоны; в — каменная отсыпка летняя; г — то же зимняя.
Рис. 10-14. Последовательность работ на водосливной плотине на р. Кемь.
1 — моренный грунт, отсыпанный в воду; 2 — обычный камень, отсыпанный в воду; 3 — стальной шпунт; 4 — отсыпка отборного камня массой 1,5—3,0 т; 5 — срезка насыпи; 6 — облицовка гребля крупным камнем массой 1,5—3,0 т; I—VI — последовательность работ.
Неравномерность возведения плотины осложняет прокладку коммуникаций, приводит к образованию пазух между призмами и ядром, устройству дополнительных съездов, а в некоторых случаях и к перерасходу фильтровых материалов.
На рис. 10-13 приведена схема возведения плотины Гепач. Для засыпки низовой пазухи (см. рис. 2-5), образовавшейся зимой 1962 г., был использован крупнообломочный грунт.
Отсыпка водоупорной призмы летом обычно опережала отсыпку боковых пригрузок, которые выполнялись и зимой.
На рис. 10-14 даны схемы возведения водосливной плотины в истоке р. Кемь с водоупорной призмой из моренного грунта, отсыпанного в воду.
