2) Устройство системы земляных валов.
— замедляющие (задерживающие) земляные валы
Для задержания стока устраивают 2-3 ряда земляных валов, размещая вдоль горизонталей
Более пологий откос в сторону накопления воды.
Валы могут быть глухими (вода уходит только в результате переливания через вал) и открытие (вода уходит обтекая концы вала). Такие валы устраиваются не ближе 10-15 м от вершины оврага, а так же в их конструкции устраивают шпоры или перемычки, которые замедляют течение воды вдоль вала.
Направляют воду в головное приемное сооружение вблизи оврага, если вблизи находятся несколько отвершков, то отводящие валы строят направляя воду к одному из отвершков.
3) Для укрепления головной части оврага с целью обеспечения сброса воды на дно оврага устраивают специальные сооружения, к ним относятся: быстротоки, водобойные колодцы, шахтные водосбросы, консольные водосбросы и перепады. Данные сооружения устраивают из сборных железобетонных элементов, применение того или иного
сооружения зависит объема притока воды.
4) От размыва русел оврага устраивают систему закут высотой от 0,7 до 1 метра. Цель такого мероприятия уменьшить скорость течения воды в овраге и снизить размыв дна.
5) Эффективным методами борьбы с эрозионными процессами является строительство плотин с образованием искусственных водоёмов. Пересечение оврагов с устройством земляных плотин целесообразно в степных и лесостепных районах при глубине оврага 10¬15 метров. Устройство вдоль плотины водохранилищ должно обосновываться гидрологическими расчётами, которые подтверждают накапливание воды во время весеннего паводка без нарушения устойчивости земляного полотна плотины. На сильно водопроницаемых грунтах (лёссовых и песчаных) придорожное водохранилище не устраивается.
18. Проектирование плотин на пересечении оврагов, основные положения.
При пересечении автомобильной дороги небольших оврагов, когда высота насыпи не превышает 10-12 метров, в степных и лесостепных районах целесообразно устраивать пруды и водоёмы. Устройство придорожного водохранилища должно быть обосновано гидрологическими расчётами, доказывающими возможность накопления в нём во время паводка количества воды, обеспечивающего потребление в течение лета.При устройстве придорожного водохранилища овраг пересекают дорогой в наиболее узком месте по возможности перпендикулярно к общему его направлению. Бровка плотины должна возвышаться над ним на 0,75-1,0 метров. Ширину плотины поверху принимают равной ширине земляного полотна дороги.
19. Виды и элементы земляных плотин.
Земляные плотины – по конструкции тела и противофильтрационных устройств подразделяют на основные виды:
Однородные, неоднородные, с экраном из негрунтовых материалов, с грунтовым ядром (вертикальным или наклонным), с негрунтовой диафрагмой, с грунтовым экраном
Противофильтрационное устройство в основании плотины
С «зубом», с инъекционной завесой, со стенкой шпунтом
Для отсыпки земляных плотин используют как правило глины, супеси и суглинки, при этом тщательно уплотняют и насыпь возводят на коренных грунтах оврага.
20. Требования к поперечному профилю плотин.
Если кривая депрессии в теле плотины выходит па низовой откос или взону сезонного промерзания, для предотвращения вымывания грунта закладывают дренаж, перехватывающий и отводящий воду.
21. Основные конструкции земляного полотна плотин (схемы).
С противофильтрационным зубом
Поперечный профиль плотины с наклонным экраном
Поперечный профиль плотины с водонепроницаемым ядром
В некоторых случаях допускается устраивать негрунтовые противофильтровые устройства из а/б, ж/б, полимерных материалов или инвекционной диафрагмы.
На откосах предусматривают бермы, их количество зависит от высоты насыпи, условий производства работ, типов крепления откосов.
Также предусматривают укрепление откосов от воздействия воды и льда. Для защиты используют бетонные плиты, монолитные, каменную наброску, одерновку.
Устройство системы земляных валов.
— замедляющие (задерживающие) земляные валы
Для задержания стока устраивают 2-3 ряда земляных валов, размещая вдоль горизонталей
Более пологий откос в сторону накопления воды.
Валы могут быть глухими (вода уходит только в результате переливания через вал) и открытие (вода уходит обтекая концы вала). Такие валы устраиваются не ближе 10-15 м от вершины оврага, а так же в их конструкции устраивают шпоры или перемычки, которые замедляют течение воды вдоль вала.
— отводящие валы
Направляют воду в головное приемное сооружение вблизи оврага, если вблизи находятся несколько отвершков, то отводящие валы строят направляя воду к одному из отвершков.
3) Для укрепления головной части оврага с целью обеспечения сброса воды на дно оврага устраивают специальные сооружения, к ним относятся: быстротоки, водобойные колодцы, шахтные водосбросы, консольные водосбросы и перепады. Данные сооружения устраивают из сборных железобетонных элементов, применение того или иного
сооружения зависит объема притока воды.
4) От размыва русел оврага устраивают систему закут высотой от 0,7 до 1 метра. Цель такого мероприятия уменьшить скорость течения воды в овраге и снизить размыв дна.
5)Эффективным методами борьбы с эрозионными процессами является строительство плотин с образованием искусственных водоёмов. Пересечение оврагов с устройством земляных плотин целесообразно в степных и лесостепных районах при глубине оврага 1015 метров. Устройство вдоль плотины водохранилищ должно обосновываться гидрологическими расчётами, которые подтверждают накапливание воды во время весеннего паводка без нарушения устойчивости земляного полотна плотины. На сильно водопроницаемых грунтах (лёссовых и песчаных) придорожное водохранилище не устраивается.
18. Проектирование плотин на пересечении оврагов, основные положения.
При пересечении автомобильной дороги небольших оврагов, когда высота насыпи не превышает 10-12 метров, в степных и лесостепных районах целесообразно устраивать пруды и водоёмы. Устройство придорожного водохранилища должно быть обосновано гидрологическими расчётами, доказывающими возможность накопления в нём во время паводка количества воды, обеспечивающего потребление в течение лета.При устройстве придорожного водохранилища овраг пересекают дорогой в наиболее узком месте по возможности перпендикулярно к общему его направлению. Бровка плотины должна возвышаться над ним на 0,75-1,0 метров. Ширину плотины поверху принимают равной ширине земляного полотна дороги.
19. Виды и элементы земляных плотин.
Земляные плотины – по конструкции тела и противофильтрационных устройств подразделяют на основные виды:
| Элементы плотины | Виды плотин |
| Тело плотины | Однородные, неоднородные, с экраном из негрунтовых материалов, с грунтовым ядром (вертикальным или наклонным), с негрунтовой диафрагмой, с грунтовым экраном |
| Противофильтрационное устройство в основании плотины | С «зубом», с инъекционной завесой, со стенкой шпунтом |
Для отсыпки земляных плотин используют как правило глины, супеси и суглинки, при этом тщательно уплотняют и насыпь возводят на коренных грунтах оврага.
20. Требования к поперечному профилю плотин.
Если кривая депрессии в теле плотины выходит па низовой откос или в зону сезонного промерзания, для предотвращения вымывания грунта закладывают дренаж, перехватывающий и отводящий воду.
21. Основные конструкции земляного полотна плотин (схемы).
С противофильтрационным зубом
Поперечный профиль плотины с наклонным экраном
Поперечный профиль плотины с водонепроницаемым ядром
В некоторых случаях допускается устраивать негрунтовые противофильтровые устройства из а/б, ж/б, полимерных материалов или инвекционной диафрагмы.
На откосах предусматривают бермы, их количество зависит от высоты насыпи, условий производства работ, типов крепления откосов.
Также предусматривают укрепление откосов от воздействия воды и льда. Для защиты используют бетонные плиты, монолитные, каменную наброску, одерновку.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН
Насыпные грунтовые плотины — Укладка грунта
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Укладка грунтов представляет собой основную группу технологических процессов, выполняемых при возведении таких качественных насыпей, как грунтовые плотины. По этой причине укладка занимает наибольшее время и требует наибольших капиталовложений. Все основные параметры укладки задаются еще на стадии проектирования плотины.
Укладка грунтов включает в себя следующую цепочку последовательных технологических процессов:
– подготовка естественного основания;
– отсыпка грунтового материала (в пределах технологических карт);
– разравнивание грунтового слоя на расчетную толщину и его планировка;
– уплотнение грунтового слоя;
– контроль коэффициента уплотнения и подготовка спланированной поверхности к укладке вышележащего слоя.
Принципиальная схема разбивки на карты при возведении однородной земляной плотины
2 ПОДГОТОВКА ЕСТЕСТВЕННОГО ОСНОВАНИЯ
Качественное проведение работ по подготовке природного основания очень важно. Оно позволяет обеспечить заданное в проекте надлежащее сопряжение искусственного сооружения (плотины) и естественного грунтового массива.
В общем случае подготовка основания может включать в себя следующие этапы:
1. Лесосводка — удаление деревьев, зарослей кустарника, мусора, пней.
2. Выемка котлована — в соответствии с геометрией, заданной в проектной или рабочей документации. Выемка производится с недобором до проектной глубины на величину 0,2—0,3 м. Недобор необходим для предохранения непосредственной подошвы будущего гидротехнического сооружения от длительного атмосферного воздействия.
3. Удаление ослабленных и некондиционных естественных грунтов — производится в случае необходимости, устанавливаемой в проекте.
4. Составление акта готовности естественного основания. Акт подробно отражает характер и объем всех выполненных строительных работ, а также фактическое состояние основания.
3 ОТСЫПКА ГРУНТОВОГО МАТЕРИАЛА
Отсыпка любых типов грунтов в тело грунтовой плотины производится по технологическим картам. Каждая технологическая карта представляет собой отдельную огороженную площадку (участок), в пределах которой выполняется обособленный вид работ. Количество и состав таких карт определяется в проекте организации строительства (ПОС), и во многом зависит от размеров плотины и принятой интенсивности земляных работ. Как правило, стремятся сравнять количество технологических карт и количество технологических операций. Равенство этих двух параметров позволяет обеспечить непрерывность всего цикла земляных работ: отсыпка → разравнивание → уплотнение → контроль качества. Это достигается благодаря полному исключению простоев и пауз в работе строительной техники и рабочих. Например:
– технологическая карта на отсыпку;
– технологическая карта на разравнивание;
– технологическая карта на уплотнение;
– технологическая карта на контроль качества выполненных работ.
Между собой технологические карты должны сопрягаться достаточно пологими откосами (около 1:3). Это необходимо, чтобы между картами не образовывались строительные грунтовые швы. Наличие таких швов после постановки плотины под напор водохранилища ведет к возникновению в её теле сосредоточенной фильтрации, что крайне опасно. Если сопряжение технологических карт происходит вдоль линий тока будущей (предполагаемой) фильтрации воды, то необходимо устройство прямо на поверхности сопрягающихся откосов борозд или штраб. Такие борозды должны располагаться поперек направления фильтрации. Борозды способствует удлинению пути фильтрации, что благоприятно влияет на фильтрационную прочность тела плотины.
По высоте технологические карты желательно отсыпать, выдерживая примерно одну общую высотную отметку. Разница между картами по высоте не должна превышать 3 м.
Наиболее ответственной работой по отсыпке является устройство переходных фильтровых зон, которые разделяют основные призмы плотины и глинистое ядро или экран. Сопряжение разных материалов данных зон по высоте происходит зигзагообразно — в форме «ёлочки». Основные требования к укладке грунтов переходных зон и фильтров, определяемые в проекте организации строительства:
– грунт ни в коем случае не должен быть загрязнен;
– в грунте не должна происходить сегрегация по его гранулометрическому составу (т.е. расслоение крупных и мелких фракций в конкретном объеме отсыпки); для предотвращения сегрегации применяются предварительный полив отсыпаемого грунта, и ограничение толщины слоя отсыпки.
Также очень важно качество отсыпки тела плотины в области верхового откоса. Это связано с возможным разуплотнением грунта вдоль плоскостей откосов. Отсыпка таких зон производится с временным уширением (сдвижкой) насыпи за пределы откосов. Величина уширения составляет около 30 см. В дальнейшем, при производстве работ по креплению откосов, грунт выполненных уширений срезается — до восстановления профилей откосов, заданных в проектной документации.
4 РАЗРАВНИВАНИЕ И ПЛАНИРОВКА ГРУНТОВОГО СЛОЯ
Разравнивание отсыпанного грунта ведется до получения расчетной толщины грунтового слоя. Толщина грунтового слоя — важный параметр, определяемый при разработке проекта плотины. На строительной площадке принятая в проектной или рабочей документации толщина грунтового слоя может быть скорректирована (на основании уточненных данных по карьерным грунтам).
Для разравнивания и планировки грунта в пределах технологической карты по её периметру устанавливаются маяки (вешки). При разравнивании могут также выполняться дополнительное кондиционирование, боронование, удаление или дробление валунов. Разравнивание грунта глинистого ядра или экрана осуществляется вдоль оси ядра, а не поперек.
5 УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВОГО СЛОЯ
Для уплотнения разравненного и спланированного слоя применяются два метода — статический (статическими катками, оборудованными гладкими вальцами) и вибрационный (вибрационными катками, оборудованными кулачковыми вальцами). Статический метод используется для уплотнения связных (глинистых) грунтов, динамический — для несвязных (песчаных). Иногда уплотнение производится гружеными самосвалами, а в стесненных местах — виброплитами (100—400 кг) и даже ручными трамбовками.
Уплотняющая техника должна уплотнить грунт до достижения так называемого коэффициента уплотнения kупл. Коэффициент уплотнения определяется в проекте грунтовой плотины и обычно находится в пределах 0,92—0,98. При выполнении уплотнения грунт должен иметь оптимальную влажность Wопт.
Наилучшая схема движения катков по технологической карте — челночная, реже применяется круговая схема. Катки перемещаются вдоль оси плотины, начиная от бровок верхового и низового откосов с постепенным приближением к центру плотины. Скорость уплотняющих катков — не более 0,4 м/с.
6 ИНТЕНСИВНОСТЬ УКЛАДКИ
Интенсивность работ по укладке и связанная с этим скорость роста грунтовой плотины, как правило, не ограничивается. Ограничение интенсивности задается при проектировании плотины только в двух случаях:
– если в тело плотины укладываются глинистые грунты пластичной консистенции;
– если в естественном основании присутствуют глинистые грунты, также находящиеся в пластичном состоянии.
Наложение ограничения по интенсивности связано с возможным появлением в описанных грунтах порового давления, которое резко возрастает при увеличении нагрузки на грунт от вышележащих слоев. При превышении поровым давлением определенной величины происходит резкая потеря несущей способности грунта и переход его в текучее состояние. Для снижения порового давления требуется завершение процессов консолидации, т. е. оттока из пор глинистого грунта определенного объема воды.