способ возведения грунтовой плотины

Формула изобретения

1. Способ возведения грунтовой плотины, включающий выполнение противофильтрационного элемента из связного грунта и боковых призм из несвязного грунта до заданного промежуточного уровня, формирование над ними слоя несвязного грунта заданной толщины и выполнение противофильтрационного элемента в пределах толщины этого слоя путем заполнения связным грунтом траншеи, разрабатываемой на толщину слоя несвязного грунта, отличающийся тем, что в несвязном грунте в части слоя, размещенной над противофильтрационным элементом, непосредственно в начале морозного периода обеспечивают влажность в количестве, достаточном для омоноличивания этого грунта при промерзании, а разработку траншеи и заполнение ее связным грунтом осуществляют в конце морозного периода и/или в начале безморозного периода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщину слоя несвязного грунта выполняют не превышающей расчетную глубину его сезонного промерзания более чем на 20%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что влажность в несвязном грунте обеспечивают путем подачи воды в открытые оросительные канавки, которые выполняют по одной с каждой стороны будущей траншеи и вдоль нее.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено при возведении плотины с грунтовым противофильтрационным элементом преимущественно на завершающем этапе ее возведения или при реконструкции ее оголовка.

Известен способ возведения грунтовой плотины, включающий одновременное послойное и с уплотнением выполнение из связного грунта противофильтрационного элемента на всю его высоту и из несвязного грунта боковых призм (А.И. Чураков, Б.А.Волгин, П.Д.Степанов, В.Я.Шайтанов./Под общ. ред. А.И.Чуракова. Производство гидротехнических работ. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1985, с.207-213).

Недостатком известного способа возведения плотины, проявляющимся на завершающем этапе возведения, является сложность одновременного ведения работ по выполнению противофильтрационного элемента и боковых призм вследствие сужения поперечного сечения плотины и недостаточная надежность плотины вследствие укладки слоев елочкой при выполнении наиболее тонкой и наиболее зависаемой на боковых призмах (переходных зонах) верхней части противофильтрационного элемента.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения грунтовой плотины, включающий выполнение до заданного промежуточного уровня из связного грунта противофильтрационного элемента и из несвязного грунта боковых призм, формирование над ними слоя несвязного грунта заданной толщины и выполнение противофильтрационного элемента в пределах толщины этого слоя путем заполнения связным грунтом траншеи, разрабатываемой землеройной машиной на всю толщину слоя несвязного грунта (SU 2145372 С1, 10.02.2000).

Недостатком этого способа является сложность производства работ из-за недостаточной устойчивости бортов траншеи в слое несвязного грунта.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение производства работ. Технический же результат от использования изобретения заключается в создании условий для временного обеспечения естественным путем устойчивости бортов траншеи.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе возведения грунтовой плотины, включающем выполнение до заданного промежуточного уровня из связного грунта противофильтрационного элемента и из несвязного грунта боковых призм, формирование над ними слоя несвязного грунта заданной толщины и выполнение противофильтрационного элемента в пределах толщины этого слоя путем заполнения связным грунтом траншеи, разрабатываемой землеройной машиной на всю толщину слоя несвязного грунта, согласно изобретению в несвязном грунте части слоя, размещенной над противофильтрационным элементом, непосредственно в начале морозного периода года обеспечивают влажность в количестве, достаточном для омоноличивания этого грунта при промерзании, а разработку траншеи и заполнение ее связным грунтом осуществляют в конце морозного периода и/или в начале безморозного периода года. Целесообразно, чтобы толщина слоя несвязного грунта не превышала расчетную глубину его сезонного промерзания более чем на 20%, а влажность в несвязном грунте повышать путем подачи воды в открытые оросительные канавки, выполняемые по одной с каждой стороны будущей траншеи и вдоль ее.

Сущность изобретения заключается в том, что при выполнении верхней части грунтового противофильтрационного элемента путем заполнения связным грунтом траншеи, разрабатываемой в несвязном грунте оголовка плотины, до разработки траншеи несвязный грунт в оголовке увлажняют и в зимний период года промораживают.

На фиг.1 изображена плотина с временным оголовком, поперечный разрез; на фиг.2 - то же с постоянным оголовком.

Все элементы грунтовой плотины - ядро 1 из связного грунта, фильтры (переходные зоны) верховые 2 и 3 и низовые 4 и 5 из несвязного грунта и боковые призмы верховую 6 и низовую 7 из каменной наброски до заданного промежуточного уровня 8 выполняют одновременно с укладкой слоев елочкой и с уплотнением. После чего аналогично, но уже без "елочки" от уровня 8 до уровня 9 создают во временном исполнении оголовок плотины: слой 10, верховые фильтры 2 и 3 и верховую призму 6. Промежуточный уровень 8 обычно задают с превышением над нормальным уровнем (НУ) воды перед плотиной, величина которого в результате осадки плотины со временем уменьшается от a₁ (фиг.1) в начальный период эксплуатации плотины до a₂ (фиг.2) при последующей эксплуатации. Уровень 9 превышает максимальный форсированный уровень (max ФУ) воды перед плотиной в течение всего периода эксплуатации плотины. Слой 10 толщиной от уровня 8 до уровня 9 формируют из несвязного или маслосвязного, преимущественно непучинистого, грунта с коэффициентом фильтрации менее 10 метров в сутки и размещают его над ядром 1, низовыми фильтрами 4 и 5, низовой призмой 7 и над верховым фильтром 2.

С таким временным оголовком плотина ставится под напор и временно эксплуатируется с допущением минимального и только кратковременного превышения уровня воды перед плотиной над уровнем 8. После чего оголовок плотины довозводят до постоянного исполнения следующим образом.

В несвязном грунте части слоя 10, размещенной над ядром 1, непосредственно перед морозным периодом года повышают влажность до величины, обеспечивающей омоноличивание этого грунта при промерзании. Влажность повышают путем подачи воды в открытые оросительные канавки 11, выполняемые по одной с каждой стороны будущей траншеи 12 и вдоль нее. Траншею 12 разрабатывают землеройной машиной, например роторным экскаватором (не показан), на всю толщину слоя 10 в конце морозного периода года и/или в начале безморозного периода после промерзания слоя 10 не менее чем на 80% его толщины. Последнее достигается тем, что толщина слоя 10 не превышает расчетную глубину его сезонного промерзания более чем на 20%.

Именно промерзание влажного грунта слоя 10 обеспечивает устойчивость бортов траншеи 12.

После выполнения работ по подготовке траншеи ее заполняют связным грунтом с уплотнением, например трамбованием, формируя таким образом верхнюю часть 13 ядра 1 с толщиной меньшей, чем толщина нижерасположенной части ядра 1, и с плоскими, обычно вертикальными, гранями 14 и 15. После чего оголовок плотины возводят до проектного уровня 16.

Влажность грунта в слое 10, необходимая для его омоноличивания промерзанием, может быть обеспечена естественным путем, например осенними дождями или миграцией воды по капиллярам к фронту промерзания при достаточно высоком уровне воды перед плотиной. В последнем случае мерзлота может накапливаться в течение ряда лет.

Безопасность работ при заполнении связным грунтом траншеи может быть повышена посредством траншейного крепления, например, передвигаемого в траншее вслед за забоем землеройной машиной (не показаны).

Слой 10 и верхняя часть 13 ядра по высоте могут выполняться ярусами и, как крайний случай, таким траншейным способом может быть возведена плотина на всю высоту с грунтовым ядром в виде "стена в грунте", например, на участке неглубокого берегового понижения. В этом случае на выполнение каждого последующего по высоте яруса ядра требуется год времени.

Образование мерзлоты в ядре 1, а точнее в его верхней части 13, предотвращают периодическим подогревом внутренней части оголовка плотины, например путем подачи теплой воды (обычно в летнее время) в питательную канаву 17, из которой вода по полимерной пленке 18, покрывающей гребень верхней части 13 ядра, отводится в низовой фильтр 4 и/или 5 (RU 2123556 С1, 20.12.98).

Использование изобретения позволяет упростить производство работ, особенно на завершающем этапе возведения плотины или при реконструкции ее оголовка.