Бетонная переливная плотина

Низконапорные бетонные переливные плотины устраиваются в русле реки. Конструкция переливной плотины проектируется открытая (без быков и затворов по гребню).

Отметки НПУ проектируются из учета создания необходимых судоходных глубин с учетом не подтопления сооружений, расположенных в пойме. Отметка гребня плотины определена для пропуска среднегодового расхода и проверена на пропуск расхода 95%, 1%, 0,1% обеспеченности.

В конструктивном отношении водосливная плотина имеет следующие характерные части: водослив на широкой фундаментной плите, устройства, регулирующие фильтрацию в основании, и устройства по гашению энергии потока в нижнем бьефе. Понур, в верхнем бьефе, проектируется из водонепроницаемой части (глина, суглинок), подготовки из песчано-щебеночной смеси и крепления (сборные железобетонные плиты толщиной 0,2 метра).

В нижнем бьефе, при пропуске воды через плотину, поток вблизи её характеризуется большими скоростями. Этот поток, обладая повышенной кинетической энергией, имеет большую размывающую способность, непосредственно за плотиной образуется воронка размыва, глубина которой достигает 6 метров. Крепление нижнего бьефа устраивается с целью защиты его от опасного размыва и состоит из двух частей:

– водобойного колодца, устраиваемого непосредственно за плотиной с целью получения затопленного гидравлического прыжка при сопряжении ниспадающей струи с нижним бьефом;

– рисбермы, располагаемой за водобоем в пределах так называемого послепрыжкового участка, предназначенной для дальнейшего гашения энергии, полностью не погашенной в водобойном колодце.

Водобойный колодец принят глубиной 3,0 метра, крепление предусмотрено монолитным железобетоном.

Крепление рисбермы предусмотрено монолитным железобетоном, толщина крепления рисбермы по течению постепенно уменьшается в связи с уменьшением размывающей способности потока за счет гашения избыточной кинетической энергии потока и снижения придонных скоростей.

Поток воды, сходящей с рисбермы, имеет скорости, превосходящие допускаемые на размыв для неукрепленного русла, поэтому за рисбермой предусмотрен предохранительный откос. Предохранительный откос образует так называемый ковш в виде широкой и глубокой траншеи, идущей вдоль крепления. В пределах этого ковша и происходит гашение энергии. Заложение откоса принято 1:4, для того чтобы сходящий с рисбермы поток воды не отрывался от него. Крепление предохранительного откоса предусмотрено выполнить из железобетонных плит толщиной 0,3 метра, уложенных на подготовку. Конец откосного крепления предусматривается ниже возможной глубины размыва. Дно ковша заполняется камнем, способствующим гашению избыточной энергии и предотвращающим откос от подмыва. В таблице 4.8 приведены основные параметры переливных плотин в створах Усть-Заостровский, Красногорский и Калачевский.

Таблица 4.8 - Основные параметры переливных плотин

Плотина запроектирована распластанного профиля, с низовым откосом 1:2, коротким водосливным носком, позволяющим отбросить струю и лед подальше от плотины. Так как грунты основания плотин неоднородны, обладают малой несущей способностью, особенно в русле реки, фундаментная часть плотины заглубляется ниже отметки русла реки. При сопряжении плотины с основанием для обеспечения фильтрационной прочности грунтов основания, имеющих значительные коэффициенты фильтрации, предусмотрены шпунты забиваемые в основание плотины для перекрытия песчаного слоя 9а с большим коэффициентом фильтрации. Глубина погружения шпунта в водонепроницаемый грунт, согласно п.6.36 СНиП 2.06.06-85, принята 1 м. Сопряжение бетонной плотины с берегами выполняется в виде железобетонных подпорных стенок.

С целью обеспечения надежной работы с удешевления плотины, в её отдельные части, в зависимости от условий работы, укладывается бетон различных марок.

Согласно п.2.2 СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные», надлежит различать четыре зоны:

I – наружная часть плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием, не омываемые водой (бетон В20, W8, F100);

II – наружная часть плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах (бетон В25, W8, F300);

III – наружные, а так же примыкающие к основании части плотин, расположенные ниже минимальных эксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов (бетон В20, W10, F100);

IV – внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I – III (бетон В15, W4)/

Толщина наружных зон плотин принята с учетом конструктивных частей и элементов плотин, величины действующего напора, глубины проникновения суточных перепадов температур, но не менее 2,0 м.

Экономическая эффективность применения зональности составляет примерно 10-20 % по бетону сооружения в целом.

Для исключения температурных деформаций и деформаций, обусловленных ожидаемой неравномерной осадкой сооружения предусмотрены постоянные и временные деформационные швы. Постоянные швы обеспечивают независимые перемещения отдельных секций плотин в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Временные швы – для разрезки сооружения на блоки бетонирования в процессе строительства. Разрезка плотины постоянными деформационными температурно-осадочными швами предусмотрена через 20 м. Швы устраиваются вертикальными полосками шириной 4-5 см в верхней части и 1,0-1,5 см в пределах фундаментной плиты. Конструктивно швы должны быть водонепроницаемыми при всех возможных деформациях секций сооружения.