каменно-насыпная плотина с асфальтобетонной диафрагмой

Формула изобретения

Каменно-насыпная плотина с асфальтобетонной диафрагмой в центральной зоне, состоящая из верхней и нижней диафрагм, образованных сборными железобетонными плитами, установленными одна на другую впритык, отличающаяся тем, что наружные грани плит верхней и нижней диафрагм покрыты водонепроницаемой синтетической пленкой с соединением между собой водонепроницаемой пленки покрытия смежных плит в горизонтальных и вертикальных швах между плитами, а внутренняя полость между верхней и нижней диафрагмами заполнена асфальтобетоном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для высоких каменно-насыпных плотин.

Известна конструкция каменно-насыпной плотины с боковыми призмами из горной массы с железобетонной диафрагмой, расположенной в центральной зоне плотины и разрезанной вертикальными и горизонтальными деформационными швами. Напорная грань диафрагмы покрывается гидроизоляцией, с верховой и низовой стороны диафрагмы выполняются переходные зоны (см. Розанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Стройиздат, 1983. - стр.91).

Недостатком такой конструкции является снижение надежности, так как в ней, практически, невозможно избежать появления деформационных трещин. Кроме того, при возведении таких плотин усложняется производство работ.

Известна конструкция каменно-насыпной плотины с боковыми призмами из горной массы и с асфальтобетонной диафрагмой, которая получила широкое распространение и применяется при высоте плотин до 150 м. Самая высокая плотина Капру высотой 139 м строится в Турции (см. Розанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Стройиздат, 1983. - стр.92).

Недостатком такой конструкции является невозможность ее применения для высоких плотин, так как при высоте плотин более 150 м из-за больших напряжений в диафрагме происходит выдавливание битума в переходные зоны, снижается прочность и водонепроницаемость диафрагмы.

В основу изобретения поставлена задача повышения герметичности и в целом надежности работы высоких каменно-насыпных плотин с асфальтобетонной диафрагмой.

Поставленная задача решается тем, что предложенная конструкция каменно-насыпной плотины включает расположенную в центральной части плотины диафрагму, выполненную составной из верхней и нижней диафрагм, образованных сборными железобетонными плитами, установленными одна на другую впритык, наружные грани плит верхней и нижней диафрагм покрыты водонепроницаемой синтетической пленкой, с соединением между собой водонепроницаемой пленки покрытия смежных плит в горизонтальных и вертикальных швах между плитами и образованием сплошного водонепроницаемого контура, а внутренняя полость между верхней и нижней диафрагмой заполнена асфальтобетоном.

Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.

При выполнении такой диафрагмы, у которой наружные грани сборных плит верхней и нижней диафрагм покрыты водонепроницаемой синтетической пленкой, с соединением между собой водонепроницаемой пленки покрытия смежных плит в горизонтальных и вертикальных швах между плитами и образованием сплошного водонепроницаемого контура, заполнением внутренней полости между верхней и нижней диафрагмами асфальтобетоном, образующим основной водонепроницаемый контур, обеспечивается гибкость в целом такой диафрагмы, благодаря возможности перемещения сборных плит в швах и пластическим свойствам асфальтобетона, улучшаются условия работы и напряженно-деформированное состояние асфальтобетона во внутренней полости, соответственно повышается надежность работы в целом диафрагмы, а именно:

- благодаря устройству верхней и нижней диафрагм из сборных железобетонных плит, исключается возможность выдавливания битума из асфальтобетона в переходные слои при высоких напряжениях в асфальтобетонные диафрагмы высоких плотин;

- благодаря покрытию наружных граней сборных плит верхней и нижней диафрагм синтетической пленкой, имеющей низкие коэффициенты трения, вертикальные перемещения (осадки) переходных слоев и диафрагм проходят практически независимо, в связи с чем исключается возможность зависания диафрагмы на переходных слоях и соответственно исключается возможность появления в асфальтобетоне растягивающих напряжений, которые вызываются таким зависанием.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, отсутствуют в других аналогичных решениях при изучении данной и смежной отраслей техники, что, соответственно, обеспечивает по мнению автора соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан поперечный разрез по плотине с диафрагмой;

на фиг.2 - план-разрез по диафрагме;

на фиг.3 - узел примыкания криволинейных торцов смежных плит.

Составная диафрагма 1 выполнена в центральной части высокой каменно-насыпной плотины. Между боковыми призмами 2 из горной массы и диафрагмой 1 устроены переходные зоны 3 из песка, щебня и др. В основании диафрагмы 1 выполнен бетонный фундамент 4 с заглублением в скальное основание. В бетонном фундаменте 4 устроена галерея для выполнения цементационной завесы 5.

Верхняя 6 и нижняя 7 диафрагмы образованы сборными железобетонными плитами 8, у которых наружные грани покрыты водонепроницаемой синтетической пленкой 9, с установкой плит 8 одна на другую и впритык одна к другой. Пленка 9 может быть выполнена в виде геомембраны из полимерных материалов (например, полихлорвиниловая пленка) и других. Водонепроницаемую синтетическую пленку 9 смежных плит соединяют между собой в горизонтальных и вертикальных швах 10 с образованием сплошного водонепроницаемого контура. Соединение пленки 9 в швах 10 может выполняться склеиванием, сваркой или перекрытием швов 10 дополнительной пленкой и ее приклеиванием к пленке 9.

Внутренняя полость 11 между верхней 6 и нижней 7 диафрагмами заполняется асфальтобетоном. Для повышения сцепления асфальтобетона с бетоном внутренняя поверхность сборных плит 8 может быть выполнена с повышенной шероховатостью.

Сборные плиты 8 верхней 6 и нижней 7 диафрагм могут быть объединены между собой связями 13, например арматурными связями, что позволяет улучшить условия монтажа и раскрепления плит 8.

В предлагаемой конструкции каменно-насыпной плотины все зоны, включая диафрагму 1, переходные зоны 3, боковые призмы 2, должны возводиться равномерно. После установки в верхней 6 и нижней 7 диафрагмах следующего ряда сборных железобетонных плит 8, у которых их наружные грани покрыты водонепроницаемой синтетической пленкой 9, соединяют между собой пленку 9 в горизонтальных и вертикальных швах 10 между плитами 8. Затем отсыпают с уплотнением слой переходных зон 3, боковых призм и параллельно заполняют внутреннюю полость 11 слоем асфальтобетона с уплотнением виброкатками или с использованием самоуплотняющегося литого асфальтобетона.

В высоких каменно-насыпных плотинах составная диафрагма может быть выполнена по всей высоте плотины или только в нижней части плотины, и в этом случае, в верхней части плотины асфальтобетонная диафрагма - обычной конструкции.

Предлагаемая конструкция высокой каменно-насыпной плотины работает следующим образом.

После возведения плотины и наполнения водохранилища под действием гидростатического давления на диафрагму происходит ее свободное перемещение в сторону нижнего бьефа без нарушения водонепроницаемости, благодаря ее гибкости и совместной работе составных частей диафрагмы, что достигается благодаря:

- свободному примыканию торцов 12 смежных сборных плит 8 друг к другу с возможностью перемещения торцов плит 8 в швах 10, сохранению при этом сплошного водонепроницаемого контура, благодаря высокой деформативности синтетической пленки 9 и ее соединению в шве 10;

- пластическим, вязко-упругим свойством асфальтобетона, заполняющего внутреннюю полость 11, его сцеплению с внутренней поверхностью плит 8.

Таким образом в предлагаемой конструкции высокой каменно-насыпной плотины обеспечивается высокая водонепроницаемость, благодаря созданию трех водонепроницаемых контуров, исключается возможность выдавливания битума при высоких напряжениях в диафрагме и, в целом, достигается высокая надежность работы плотины.