Выбор типа перемычки

Тип перемычки выбирается на основе технико-экономического сравнения вариантов. При прочих равных условиях предпочтение отдается вариантам с максимальным использованием местных строительных материалов при минимальных затратах материальных и трудовых ресурсов.

Для уменьшения общей стоимости сооружений необходимо при выборе типа перемычек стремиться к включению перемычек в состав основных сооружений (земляных плотин, дамб) или к использованию отдельных частей основных сооружений в качестве перемычек (например, секций бетонных плотин, раздельных стенок).

Существенное влияние на тип перемычек оказывают компоновки гидроузлов и соответствующие им схемы пропуска строительных расходов.

Для пойменных компоновок характерно расположение перемычек в основном на пойме. В этом случае, как правило, стеснение русла не очень значительное. По конструкции эти перемычки могут быть самыми разнообразными в зависимости от наличия местных строительных материалов.

Для русловых компоновок характерно значительное сужение русла реки перемычками и двухочередное возведение бетонных сооружений в русле. Продольные перемычки подвергаются сильному размывающему воздействию потока воды, воздействию льда, а их размеры существенно влияют на степень сужения русла реки, поэтому продольные перемычки должны иметь возможно меньшие размеры поперечного профиля. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют ряжевые, шпунтовые и бетонные перемычки. Поперечные перемычки не стесняют русла реки, поэтому их, как правило, устраивают земляными различных конструкций в зависимости от наличия местных строительных материалов.

Для береговых и деривационных компоновок характерно расположение водосбросных сооружений для пропуска строительных расходов в берегах (туннели, донные трубы, траншеи). Перемычки для их возведения, как правило, мало стесняют русло, поэтому выполняются земляными. На II этапе перекрытие русла обычно осуществляется по всей его ширине, поэтому и перемычки возводятся сплошными, перекрывающими все русло. Их конструкция зависит от грунтов основания и конструкции плотины. Необходимо стремиться к тому, чтобы эти поперечные перемычки максимально входили в профиль плотины.

Перемычки из местных строительных материалов (земляные, каменно-земляные, каменно-набросные) являются наиболее распространенными, их конструкции подобны конструкциям плотин (Рис.2.2.). Главным преимуществом перемычек этого типа является их относительная дешевизна по сравнению с другими. Кроме того, эти перемычки допускают полную механизацию работ по их возведению, легко разбираются и могут применяться при любых напорах и высоте. В то же время им присущи такие недостатки, как большая ширина по основанию (распластанность) и недопустимость перелива через гребень. При необходимости последний недостаток возможно избежать путём применения специальной водосливной перемычки, в которой предусматривается соответствующее крепление поверхности перемычки вдоль водосливного тракта. Такое решение было реализовано, например, на строительстве Хантайской ГЭС (рис. 2.2.а).

.

Рис. 2.2. Типы перемычек

а) однородные, б), г) с грунтовым ядром, в) с грунтовым экраном, д) с экраном из полиэтиленовых материалов, е) с диафрагмой.

Рис. 2.2.а. Водосливная перемычка Усть-Хантайской ГЭС смешанной конструкции

1 – ряж, 2 – бетонная плита, 3 – бетонный массив, 4 – бетонная масса, 5, 6 - негабариты

Ряжевые перемычки выполняют из ряжей. Ряж—это старинная гидротехническая конструкция из деревянных бревен или брусьев в виде клеток, заполненных грунтом. Преимуществом ряжевых перемычек является то, что они мало стесняют русло, хорошо противостоят воздействию больших скоростей воды и льда, допускают перелив через гребень.

Применяется два типа ряжевых перемычек: широкие и узкие (рис. 2.3). Широкие ряжи имеют ширину по основанию не менее 1,1 их высоты и обладают самостоятельной устойчивостью. Узкие ряжи имеют меньшую ширину по основанию (но не менее 0,66 их высоты) и для обеспечения устойчивости на сдвиг имеют присыпки сыпучим грунтом с одной или с двух сторон

Рис. 2.3. Ряжевые перемычки (а—с широким ряжем, б—с узким ряжем)

1—шпунт; 2—ряж; 3—фильтрующие грунты основания, допускающие забивку шпунта; 4—водоупор; 5 — присыпка грунтом с нижнего бьефа; 6—фильтрующее основание, не допускающее забивки шпунта (наличие валунов); 7—противофильтрационная завеса; 8—присыпка трудно размываемым грунтом с верхнего бьефа (камень, горная масса)

Для обеспечения водонепроницаемости перемычек на напорной стороне ряжа устраивается обшивка из деревянного или металлического шпунта или устраиваются завесы различного типа.

Ряжевые перемычки могут возводиться как в летний, так и в зимний периоды. Организация и порядок работ в летний период обычно следующие: нижние части ряжа собираются на берегу на стапелях или плашкоуте (длина отдельных ряжей, изготовляемых на стапелях, обычно 25—35 м); затем ряжи спускаются на воду, буксируются к месту установки и осаживаются на дно. Посадка ряжей на дно осуществляется путем засыпки грунтом части ячеек ряжа.

В зимний период сборка нижних частей ряжа обычно проводится на льду над местом установки ряжа или рядом с ним. Далее создается майна, производится подготовка основания и постепенная посадка ряжа на дно.

Шпунтовые перемычки выполняются из деревянных или металлических шпунтов, расположенных в один (однорядные) или в два (двухрядные) ряда (рис. 2.4).

а) б)

Рис. 2.4. Шпунтовые перемычки (а — однорядная без присыпки, б — однорядная с присыпкой, в — двухрядная (деревянная) с присыпкой

1—шпунт деревянный; 2—подкосы; 3—шпунт металлический; 4 — продольные крепления; 5—поперечные стяжки; 6—стяжные муфты

Работы по возведению шпунтовых перемычек выполняются в следующей последовательности: вначале по контуру перемычки через определенные расстояния забиваются отдельные шпунты (так называемые маячные сваи) и на них крепятся с двух сторон направляющие, образуя щель для последующей установки шпунтовых рядов. Шпунтовые ряды набираются и забиваются постепенно ступенями плавучими или сухопутными копрами или другими средствами погружения.

Ячеистые перемычки представляют собой замкнутую систему ячеек, набираемых из плоских металлических шпунтов с заполнением этих ячеек песчаным или каменным грунтом. Они отличаются большой жесткостью и достаточной устойчивостью. В зависимости от формы ячеек и соединения их между собой различают три типа ячеистых перемычек: цилиндрические, сегментные и цилиндрические со взаимно пересекающимися диафрагмами (комбинированные) (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Ячеистые перемычки (а — цилиндрические, б — сегментные, в — цилиндрические со взаимно пересекающимися диафрагмами)

Преимуществом всех ячеистых перемычек являются малое стеснение русла, хорошая сопротивляемость воздействию больших скоростей воды и льда. При прочих равных условиях они надежнее, менее трудоемки и более дешевы, чем ряжевые. Недостатками их являются большой расход металла и невозможность предварительной сборки и установки в текущую воду.

Ячеистые перемычки выполняют аналогично шпунтовым. Перед забивкой шпунта ячейки собирают на специальных шаблонах с замыканием замков. Основным механизмом для набора и установки шпунтов в шаблоны является сухопутный башенный кран, передвигающийся пионерно с берега по ранее сделанным ячейкам или сбоку по временной эстакаде или земляной дамбе. Плавучие краны применяются реже из-за опасности навала при волнении. Для забивки шпунта применяют пневматические молоты двойного действия, а в песчаных грунтах—вибромолоты. Засыпка ячеек сыпучим грунтом осуществляется грейферами, ленточными транспортерами или пионерно с берега автомашинами, а также путем замыва средствами гидромеханизации.

Бетонные перемычки выполняются из бетона в виде плотин, как правило, с анкеровкой в основание. Возводятся эти перемычки насухо под защитой вспомогательных (локальных) перемычек в меженный период или методом подводного бетонирования.

Преимуществами бетонных перемычек является минимально возможная ширина по основанию. Недостатки — большая стоимость, сложность возведения и разборки. Область применения таких перемычек ограничивается особо сложными условиями пропуска строительных расходов, где другие типы перемычек не могут быть применены. Необходимо стремиться к тому, чтобы бетонные перемычки не разбирались, а использовались в будущем в составе основных сооружений или в качестве различных частей основных бетонных сооружений.

Разновидностью бетонных перемычек являются перемычки из сборных железобетонных элементов: наплавные из массивов-гигантов, из железобетонных труб большого диаметра (1,5—9 м), из железобетонных шпал и т. д. Наплавные перемычки из массивов-гигантов (железобетонных ящиков) широко используются при строительстве в морских акваториях и на судоходных реках при условии неоднократного их использования.

Разборка перемычек

После возведения сооружений в котловане под защитой перемычек котлован затапливают, а перемычки, как правило, разбирают. В обязательном порядке разборке подвергаются те части перемычек, которые мешают дальнейшему ходу строительства или эксплуатации сооружений.

Разборка земляных перемычек вначале достаточно легко осуществляется экскаваторами, а затем—грейферами из-под воды или земснарядами (песчаные грунты). При благоприятных условиях (песчаные перемычки) возможно использовать саморазмыв перемычек в период перекрытия русла повышенными скоростями воды.

Особенно тщательно должна осуществляться разборка перемычек на трассах подводящих и отводящих каналов водосбросных сооружений и ГЭС. Недостаточная разборка перемычек на трассах водосбросных сооружений строительного периода ведет к увеличению перепада при перекрытии и усложнению перекрытия. Недостаточная разборка низовых перемычек котлованов ГЭС увеличивает потери в отводящем канале и уменьшает напоры на ГЭС.

2.2. Осушение котлованов