Плотины с диафрагмами

Асфальтобетонные диафрагмы подразделяются:

· по конструкции: на вертикальные, наклонные, переменного наклона и зигзагообразные, в зависимости от расположения в теле плотины (рис. 10.2.1);

· по способу выполнения – на сборные и монолитные.

Рис. 10.2.1. Типы асфальтовых диафрагм в грунтовых плотинах

а — вертикальная; б — наклонная; в — пе­ременного наклона; г — зигзагообразная; 1 — диафрагма; 2 — переходный слой; 3 — тело плотины.

Толщина диафрагмы определяется расчетом в зависимости от высоты и деформационных характеристик упорной низовой призмы (осадок). Предварительно у гребня плотины толщину диафрагмы рекомендуется применять равной 30-40 см с увеличением к основанию на 0,005-0,008 высоты Н. Конструктивно, как правило, диафрагма состоит из трех частей – переходного слоя со стороны верхнего бьефа, асфальтобетонного слоя в центре и переходного слоя со стороны нижнего бьефа.

Переходные слои служат для равномерной передачи давления от тела плотины на асфальт диафрагмы и для предотвращения выдавливания материала диафрагмы в тело плотины. Они выполняются из песчаных, щебенистых или гравелистых грунтов. Толщина переходных слоев принимается не менее толщины диафрагмы и увязывается с шириной применяемых уплотняющих машин.

Монолитные асфальтобетонные диафрагмы грунтовых плотин и дамб возводятся одновременно с возведением грунтового тела ярусами. Для диафрагм применяются как уплотняемые, так и литые смеси с начальной температурой при укладке не ниже 150°С.

Диафрагма из уплотняемого асфальтобетона возводится с помощью специально для этого предназначенного асфальтоукладчика (рис. 10.2.2.). При этом при укладке слоя одновременно должна осуществляться присыпка его с двух сторон грунтом переходных зон. Вслед за этим осуществляется одновременное уплотнение асфальтобетона и переходных слоев.

Pиc. 10.2.2. Схема асфальтоукладчика ядра плотины из уплотняемого асфалътобетона.

А) вид с боку, Б) вид сверху

1 – боковые перегородки, 2 – носовая часть, 3 – отвал, 4 – бункер, 5 – виброплита, 6 – ходовая часть.

Диафрагмы из литого самоуплотняющегося асфальтобетона могут выполняться следующими способами:

· заливкой литой асфальтобетонной смеси в траншею;

· заливкой смеси в разборно-переставную опалубку;

· заливкой смеси в скользящую опалубку.

При заливке в траншею последовательность работ следующая: сначала поверх выполненного яруса диафрагмы послойно насыпается грунт переходной зоны с уплотнением. Затем в нем над прежним слоем диафрагмы разрабатывается траншея равная толщине слоя с помощью одноковшового экскаватора, в которую и заливается очередной слой асфальтобетона. Высота ярусов заливки может составить 1,5 м.

При применении способа с использованием разборно-переставной опалубки последовательность работ следующая (рис. 10.2.3.):

· очищается поверхность асфальтобетона нижнего яруса;

· устанавливается опалубка блока (секция);

· осуществляется укладка асфальтобетонной смеси в отдельные блоки;

· демонтируется опалубка после охлаждения асфальтобетона;

· проверяется качество и составляется акт на скрытые работы;

· отсыпается и уплотняется грунт переходных зон с обеих сторон.

Рис. 10.2.3. Технологическая последовательность возведения ярусов монолит­ной диафрагмы из литого асфальтобетона

/ — очистка поверхности нижнего яруса; // — установка опалубки; /// — перегрузка горячей асфальтобетонной смеси из автосамосвала в бадью; IV — заливка смеси в ярус; V — охлаждение асфальтобетона; VI — разборка опалубки; VII — засыпка яруса грунтом; VIII — уплотнение грунта; 1 — грунт переходных зон; 2 — нижний ярус; 3 — асфальтобетонная смесь; 4 — разборно-переставная опалубка; 5 — бадья с секторным винтовым затвором

Рекомендуемая высота блока определяется возможностями уплотнения грунта переходных зон, но не менее минимальной толщины слоя, достаточного для самоуплотнения асфальтобетона. Температура асфальтобетонной смеси должна быть не ниже 140°С. Остывание – до температуры не выше 40°С. Время охлаждения может составлять до 1 суток зимой и 3 суток летом.

Контроль качества производства работ состоит из трех этапов: входного, операционного и приемочного.

На всех этапах производятся необходимые испытания в строительной лаборатории, а на сооружении необходимые геодезические съемки.

В отечественной практике наиболее высокой плотиной с асфольтобетонной диафрагмой является плотина Ирганайской ГЭС (рис. 10.2.4). Строится плотина Богучанской ГЭС. Та и другая плотины возводятся с применением литого асфальтобетона.

Рис 10.2.4 Плотина Ирганайской ГЭС с асфальтобетонной диафрагмой.

1- асфальтобетонная диафрагма , 2-переходная зона, 3- упорные призмы, 4- галерея, 5-плотина первой очереди , 6- стенка в грунте, 7- цементационная завеса, 8-аллювиальные отложения, 9- скала

2-

В заграничной практике наиболее распространенно применение жесткого уплотняемого асфальтобетона, укладываемого с помощью специального асфальтобетоноукладочного комплекса (Рис. 10.2.2.). Этот комплекс предусматривает одновременную укладку асфальтобетона и переходных слоев с необходимым их уплотнением.

Среди специалистов нет единого мнения о преимуществах литого асфальтобетона или жесткого уплотняемого асфальтобетона. Опыт укладки литого асфальтобетона на строительстве Ирганайской ГЭС оказался положительным, а на строительстве Богучанской ГЭС в суровых климатических условиях выявились ряд недостатков, являющихся, в основном, следствием серьезных нарушений технологии. Это ещё раз подтверждает необходимость неукоснительного точного соблюдения технологии выполнения всех элементов.

В принципе, каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому применение того или иного типа асфальтобетона должно быть итогом проектных проработок с учетом конкретных условий строительства.

Плотины с экранами

Монолитный асфальтобетонный противофильтрационный экран – это бесшовное покрытие, располагающееся на поверхности откоса или дна бассейна. Конструктивно экран включает основание под асфальтобетон, покрытие (подготовку), само асфальтобетонное покрытие и поверхностный (защитный) слой.

Основанием экрана является специально подготовленная поверхность защищаемого сооружения. Основанием может служить: спланированный, обработанный гербицидом и уплотненный слой грунта тела сооружений; подготовка из песчано-гравийного грунта с обработкой или без обработки разжиженным битумом или эмульсией; переходный слой из пористого асфальтобетона или битумно-минеральной смеси. Выбор конструкции основания зависит от конкретных условий, от типа, свойств и грансостава тела сооружения.

При устройстве экрана на откосах каменно-набросных плотин из крупнообломочного материала требуется укладка по откосу выравнивающего уплотненного слоя по типу фильтра. Поверхность этого слоя проливается битумом.

Само асфальтобетонное покрытие может быть трех типов: однослойное, двухслойное и трехслойное. Выбор типа покрытия и его конструкция зависит от типа сооружения, его высоты, возможных осадок и др.

При выполнении экрана из уплотняемого асфальтобетона смесь укладывают при помощи асфальтоукладчиков слоями 5-10 см при температуре 140-170°С.

Уплотнение смеси производится непосредственно вслед за ее укладкой в две стадии. Первая стадия – предварительное уплотнение при высокой начальной температуре смеси (140-170°С) до плотности 0,97-0,99, определяемой в лаборатории. Уплотнение обеспечивается уплотняющими рабочими органами асфальтоукладчика и самостоятельными уплотняющими машинами, перемещающимися вслед за асфальтоукладчиками.

Механизмы для предварительного уплотнения не должны «утопать» в слое, для чего они должны иметь малые статические и динамические давления на смесь.

Вторая стадия – окончательное уплотнение смеси при более низких температурах (менее 130°С) до требуемого коэффициента уплотнения. Для этого используется серийно выпускаемые дорожные вибрационные и гладкие катки.

Технологическая схема и применяемые механизмы зависят от длины уплотняемой полосы. Например, для откосов длиной 25-200 м применяется следующая схема (Рис.10.2.5):

· грунтовая поверхность откоса планируется автогрейдерами или бульдозерами, для перемещения грейдера по откосу используется тяговый трос экскаватора-драглайна;

· откос обрабатывается водным раствором гербицида;

· грунт на откосе уплотняется прицепным вибратором, перемещаемым на пологих откосах трактором, а на крутых – тяговым тросом экскаватора;

· укладка переходных слоев и асфальтобетона основного слоя осуществляется дорожным асфальтоукладчиком, предварительное уплотнение – двумя легкими виброкатками, а окончательное – виброкатком массой 6-8 т. Перемещение асфальтоукладчика, виброкатков, автосамосвала или перегрузочной тележки (на крутых откосах) осуществляется с помощью специальной эстакады с лебедками;

· поверхностная обработка при необходимости наносится автогудронатором, распределение каменной крошки или песка шлангом набрызг-машины;

· при устройстве двух, трехслойных экранов применяются два-три комплекта машин, работающих последовательно на укладке каждого слоя;

· на всех стадиях строительства экранов должен осуществляться технический контроль качества производства работ.

Рис. 10.2.5. Технологическая схема строительства асфальтобетонного экрана на откосах 25—200 м комплексом ЭДС-1

а — коэффициент заложения откосов 3>m>1,5; б – то же 4≥m≥3; 1 — грейдер; 2 — экскаватор; 3 — поливо-моечная машина; 4 — виброкаток; 5 — вибро­катки дорожные 1,5 т; 6 — автосамосвал; 7 — асфальтоукладчик дорожный; 8 — тележка перегрузочная; 9 — платформа; 10 — виброкаток дорожный 6 т; 11 — автогудронатор; 12 — набрызг-машина; 13 — компрессорная станция

Асфальтобетонные экраны могут выполняться и из сборных асфальтобетонных элементов, укладываемых непосредственно на грунтовое основание. Дополнительно в производственном процессе, кроме элементов присущих монолитным экранам, добавляются элементы изготовления асфальтобетонных сборных элементов, транспортировка их к месту укладки и укладка в экран.

Транспортировка элементов осуществляется или автомобилями или трейлерами отдельными плитами в штабелях или тюфяками, намотанными на барабан.

Укладка сборных элементов осуществляется в один или несколько слоев вдоль откоса обычно встык с шириной швов между элементами 5-15 см. Швы заполняются горячей литой асфальтобетонной смесью.

Имеет место также выполнение экранов из литых асфальтовых бетонов и растворов (в том числе подводная заливка). При подводной заливке асфальтовоз размещается на гребне откоса и из него подается асфальт, стекающий вниз по откосу. Для подводной заливки используют размещенную на понтоне бетонолитную трубу, по которой асфальт доставляется непосредственно к метсу укладки.