Проектирование и строительство земляных плотин - [13]

При крайне ограниченном количестве хорошего водонепроницаемого грунта переходят к типам плотин III и IV (фиг. 12— I, г, д, е, ж), которые можно выполнять вообще из всяких грунтов; причем если имеется пластичный водонепроницаемый грунт, то осуществляют тип III а (или IV а (пластичный экран или ядро), а если и его нет, то III б или IV б (жесткий экран или диафрагма).

Что касается типа V (фиг. 12—1), то он целесообразен, когда из полезных выемок гидроузла получается много камня, не используемого для других сооружений. Наброска этого камня в низовую часть плотины создает весьма рациональный тип плотины.

Геологические условия определяют прежде всего материал для плотины, но кроме того, они могут влиять на выбор типа плотины сами по себе.

Если водонепроницаемый связный грунт лежит близко от поверхности, целесообразны все типы плотины без жестких экранов или диафрагм; последние лучше сопрягаются со скальным основанием, однако есть случаи применения диафрагм и при глинистых основаниях с установкой диафрагмы на надежный шпунт (Иваньковская плотина).

При глубоком залегании водонепроницаемого грунта можно применять плотины с понурами, если нецелесообразно смыкаться с водонепроницаемой слишком глубоко залегающей толщей, а в противном случае — плотины с экранами и диафрагмами, сопрягающимися глубокими зубьями с водонепроницаемыми основаниями.

Климатические условия в известной мере также влияют на выбор типа плотины.

Суровые зимние условия заставляют применять мощный защитный слой по откосам, приближая однородную плотину к типу плотины с центральной водонепроницаемой частью (тип II б, фиг. 12—1, в). В этих условиях вообще предпочтительнее плотины из несвязных или малосвязных грунтов с диафрагмами или жесткими экранами, тем более, что в северных местностях сезон для постройки земляных плотин очень короток, плотины же из несвязных и малосвязных грунтов можно строить и при небольших морозах.

Обилие атмосферных осадков делает невозможной укатку глинистых грунтов в период дождей, поэтому при подобных условиях надо стремиться к уменьшению объема глинистых грунтов в плотине или полному их исключению, т. е. с этой точки зрения целесообразнее плотины типа III и IV (фиг. 12—1), причем даже лучше III б и IV б с жесткими диафрагмами и экранами.

Производственно-экономические условия. Наличие того или иного оборудования для постройки плотины (экскаваторы, скреперы, вид транспорта, катки и пр.) определяет темпы возведения земляной плотины, которые в современных условиях для больших плотин характеризуются суточной производительностью земляных работ по насыпи плотин до 30 000 м3. Сроки возведения зависят от имеющейся механизации для работ и типа плотины: проще всего выполнять однородную плотину и затем плотину с экраном, плотины с ядрами, диафрагмами, плотины из нескольких грунтов сложнее, так как темпы возведения отдельных частей между собой связаны и чаще всего наличие «многодельности» тормозит работу.

Большую роль играют общий план работ по гидроузлу, часть которого составляет земляная плотина, очередность их, а также экономические показатели плотины: стоимость ее, сроки возведения, условия эксплуатации.

Окончательный выбор типа плотины может быть сделан после суммарного учета влияния всех перечисленных выше факторов.

10.6 Особенности плотин ГАЭС и приливных ГЭС

Плотины ГАЭС (гидроаккумулирующих гидравлических электростанций), также как и приливных ГЭС, отличаются быстро изменяемым переменным уровнем воды верхнего бассейна, а при ограниченной емкости и нижнего. Так на Загорской ГАЭС при работе в генераторном цикле уровень НПГ (нормального подпертого горизонта) снижается на 9 м за несколько часов. Вода из тела плотины при этом фильтрует с верхнего откоса в верхний бассейн, и вода может не успевать снижать депрессионную кривую при снижении уровня воды в бассейне. При этом возникает давление снизу на бетонные плиты откоса, что может привести к их разрушению и оползанию самого откоса. Очевидно, что этот верховой откос плотины нужно дренировать, как и низовой. Приведем конструкцию насыпной ограждающей дамбы верхнего бассейна Загорской ГАЭС- 1 [10].

Рис. 10.6.1. Профиль ограждающей дамбы верхнего бассейна.

Рис. 10.6.2. Конструкция крепления монолитных плит крепления откоса дамбы анкерными зубьями: 1 — бетонная плита толщиной 20 см; 2 — бетонный зуб глубиной 80 см; 3 — бетонный зуб глубиной 100 см

Как видно из рисунков, в середине дамбы заложен специальный вертикальный и горизонтальный дренаж для ускорения снижения кривой депрессии в низовом откосе при изменении уровня воды в бассейне, и это оправдано. Но конструкция крепления бетонных плит верхнего откоса с помощью бетонных зубьев без устройства трехслойного дренажного фильтра, который выполняется на всех плотинах, вызывает сомнение.

Практика эксплуатации Загорской ГАЭС-1 подтверждает эти опасения, на многих участках плиты оползли и дамбу необходимо срочно ремонтировать.

Кроме этого, снижение отметки верха дабы на 2 м по просьбе строителей также вряд ли оправдано, так как запас высоты дамбы от НПГ до верха дамбы составил всего 0.8 м., что недостаточно для волнового воздействия и образующихся зимой ледяных торосов. Возможно, это оправдано возможным оперативным управлением снижения горизонта воды в бассейне, но при этом уменьшается мощность гидроагрегатов в режиме генерации.