Плиты крепления откосов плотины

4.4 Крепление откосов

Крепление откосов земляных плотин устраивают для защиты их от размыва течением воды или ее волнового действия, разрушения льдом, размыва дождевыми и талыми водами, стекающими по откосам плотины и других разрушающих откосы факторов.

Крепление верхового откоса плотины делят на основное, расположенное в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и облегченное — ниже или выше основного крепления.

Верхнюю границу основного крепления (ВГК), чаще всего назначают на отметке гребня плотины. В случае значительного возвышения гребня плотины над расчетным уровнем воды, основное крепление заканчивают ниже гребня плотины на отметке высоты наката волны h_1% и далее до гребня доводят крепление в облегченном виде.

Нижнюю границу основного крепления (НГК) назначают ниже минимального уровня сработки водохранилища на глубине, равной двойной высоте волны, соответствующей условиям этого уровня

(4.12)

но не меньше чем 1,5t , где t – толщина ледяного покрова.

Вид крепления устанавливают исходя из технико-экономической оценки вариантов с учетом максимального использования средств механизации и местных материалов, характера грунта тела плотины и основания, агрессивности воды, долговечности крепления в условиях эксплуатации.

Для крепления верхового откоса наиболее часто применяют сборные и монолитные железобетонные покрытия, каменную наброску и несколько реже – асфальтобетонное и биологическое крепление.

Сборные крепления применяют при высоте волны 1%-й обеспеченности до 1,5м и толщине льда не более 0,8м. Сборные плиты изготавливают толщиной от 8 до 20 см размером 1,5×2,5 до 5×5м. Если высота волны более 1,5м, то применяют монолитное покрытие толщиной до 0,5м. Под плитами предусматривается обратный фильтр из песчано-гравелистых, галечных или щебеночных грунтов, а также из искусственных волокнистых материалов рисунок 7. Толщина одного слоя фильтра при ручной укладке не менее 0,1м, при механизированной укладке — 0,2м. Толщина однослойной фильтровой подготовки под каменной наброской или мощением принимается не менее 0,2м.

Толщина сборных железобетонных плит крепления определяется из условия

(4.13)

где — объемная масса бетона;— объемная масса воды,— размерплиты в направлении падения откоса,  — длина волны 1% обеспеченности.

Рисунок 7. Элемент крепления откоса железобетонными плитами

Толщину каменной наброски для предварительных расчетов можно определить по формуле

(4.14)

где — расчетная масса отдельного камня в наброске, кг;— объемная масса камня, кН/м 3 .

Вес камня определяют по формуле П.А.Шанкина

(4.15)

где — коэффициент, зависящий от длины волны, при,=7,2, а если, то=8,2;— коэффициент, принимаемый в зависимости от заложения верхового откоса, таблица 6

Таблица 6. Значение коэффициента

Конструкции гребня и крепления откосов

Гребень плотины укрепляют одеждой в соответствии с типом устраивае­мой на нем дороги (шоссе, мостовая, асфальтированная), он имеет обочины для пешеходного движения. С напорной стороны устраивают парапет в виде перил или сплошной стенки для защиты от всплесков воды (рисунок 20в). В некото­рых случаях применяли стенку специального вогнутого профиля, отбрасываю­щую волну.

Ширину гребня плотины, если по нему не предусмотрен проезд, назна­чают не менее 3 м для плотин низких и средних и не менее 6м- для плотин высоких. Если же по плотине предусмотрен проезд автомобильного транспор­та, гребень выполняют как дорогу в насыпи, и ширину его принимают в зави­симости от категории дороги. Ориентировочно ширину гребня можно прини­мать по таблице 8.

Таблица 8 — Ширина гребня плотины

Класс дорог	Высота плотины
до 15 м	свыше 15 м
1. Дорога в две ленты движения, хо­зяйственная с обочинами
2. Дорога в две ленты движения с тротуарами
3. Дорога в две ленты движения, ма­гистральная

Гребень плотины конструктивно оформляют в соответствии с типом до­роги, прокладываемой по плотине.

На рисунке 19 приведена схема конструктивного оформления гребня.

Рисунок 19 — Конструкция гребня плотины (размеры в м): 1 — проезжая часть; 2 — обочины, покрытые щебнем

С низовой стороны в целях безопасности гребень плотины ограждают перилами или просто надолбами, т.е. отдельными столбами, закопанными в грунт.

Крепления откосов. Согласно СНиП 2.06.05-84 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)» для защиты верхового откоса допускается предусматривать следующие виды креплений:

• бетонные монолитные, железобетонные сборные и монолитные с обыч­ной и предварительно напряженной арматурой;

Крепление верхового откоса плотины делится на основное, располагае­мое в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и на облегченное, ниже и выше основного крепле­ния, вплоть до гребня плотины.

Рисунок 20 — Крепления откосов и гребня

Верховой откос укрепляют от действия волн в пределах сработки верхне­го бьефа и на 2-5 м выше и ниже крайних горизонтов воды верхнего бьефа в малых плотинах посредством двойной мостовой (0,4-0,5 м) из крупных камней (в невысоких плотинах небольших водохранилищ может быть одиночная мос­товая) на слое щебня толщиной 0,15-0,2 м (рисунки 20а, 21), или наброской не­скольких рядов камня, так же на щебенистой или гравелистой подготовке (ри­сунок 206). При отсутствии камня, и в крупных сооружениях, где особенно не­обходимо применять механизацию работ, крепление следует выполнять либо из готовых бетонных плит, укладываемых на слое щебня или гравия (рисунок 20), либо из крупных железобетонных плит, бетонируемых на месте; применя­ют также железобетонные плиты иногда с волнобойными гребнями (рисунок 20в).

Рисунок 21 — Пример крепления откоса каменной наброски (размеры в м):

1 — обратный фильтр, 2 — гравий или щебень (толщина слоя 0,3 м);

D — диаметр камня крепления

Низовой откос обычно крепится путем посева трав или покрытия дерном с предварительной укладкой слоя растительной земли в 20-30 см; в более ред­ких случаях низовой откос укрепляют одиночной мостовой. В случае возмож­ности волнения в нижнем бьефе, низовой откос приходится крепить до высоты подъема (вкатывания) волн с некоторым запасом, аналогично верховому.

Защитные, или отепляющие, слои на откосах для защиты глинистого грунта экрана или тела плотины от промерзания, если грунт пучинистый, уст­раивают из песчаного или песчано-гравелистого грунта, толщина слоя 2-3 м.

Нижнюю границу основного крепления следует назначать ниже УМО (уровня мертвого объема) на величину 2И_в (где И_в — высота волны 1 % обеспе­ченности).

Каменные материалы для крепления откосов следует применять из плот­ных изверженных и метаморфических пород. Каменную наброску следует применять во всех случаях, когда на месте строительства или вблизи имеется камень, пригодный для крепления, так как каменная наброска позволяет меха­низировать работы и получить достаточно гибкое крепление.

Каменное крепление устраивается при высоте волны до 2,5 м. При зало­жении откоса т=1н-3 расчетный вес камня, согласно СНиП 2.06.04-82 можно определять по формуле

где кф — коэффициент, равный для бетонных массивов 0,021 и каменной набро­ски 0,025;

Yk — объемный вес отдельных камней или массивов;

Yo — объемный вес воды;

т — заложение откоса;

h, A — соответственно расчетные значения высоты и длины волны.

Толщина слоя камня в наброске из несортированного камня / ^ 3£>_ш, где D_w — диаметр камня весом Q , приведенного к шару (условно)

В сортированной наброске допускается 25% камней, неполномерных по весу, в несортированной наброске — камней расчетного размера и крупнее — не менее 50% от общего количества. Покрытия из наброски камня укладывают на однослойную подготовку из щебенистого материала с коэффициентом неодно­родности η=5÷20 и максимальным размером фракций 100 мм и более. Толщину подготовки принимают в зависимости от высоты волны не менее 35 см и не менее 10 D₅₀.

Каменное мощениепо слою гравийной или щебенистой подготовки тре­бует значительно меньше камня, его толщина определятся по формуле

Это крепление менее гибко, требует большей затраты ручного труда, толщина дверного мощения t=0,2-0,5 м. Это крепление применяют при малой высоте волны и наличии дешевого камня.

Бетонные и железобетонные покрытиявыполняют в виде монолитных плит или сборных плит. Целесообразно применять бетонное покрытие при крупности камня D_ш > 0,4-0,5 м.

Монолитные плиты толщиной 15-50 см имеют размеры от 5 Х 5 до 20 х 20 и более, швы между ними бывают открытые и закрытые. Сборные плиты делают толщиной от 8-10 до 15-20 см и размерами 1,5 х 1,5 до 5 Х 5 м. Плиты укладыва­ются на сплошном обратном фильтре. Плиты соединяются друг с другом шар-нирно (рисунок 22).

Рисунок 22 — Пример конструкции крепления откоса бетонными плитами (размеры в м): 1 — доски (просмоленные); 2 — втрамбованный щебень толщиной 0,1 м; 3 — ленточный дренаж под швом; 4 — мелкий камень; 5 — гравий или щебень толщиной 0,2 м; 6 – плиты

Толщина железобетонных плит определяется по формуле

где t_n — толщина плиты;

В — длина плиты по нормали к урезу воды;

к₃ — коэффициент запаса, равный 1,25-1,51;

у₆ — объемный вес бетона (обычно 2,4 т/м 3 ).

Под температурно-осадочными швами железобетонных покрытий уст­раивают многослойные подготовки типа обратных фильтров. В этом случае под покрытие укладывают слой однородного материала, с tj b, где Ъ — размер поперечного сечения отверстий в покрытии. Для нижнего слоя, как и при однослойной подготовке, используют материал с 7

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Крепление дна и откосов каналов сборными железобетонными и сталефибробетонными плитами массой: до 1,5 т

НОРМАТИВ ГЭСН 42-01-014-02

Наименование	Единица измерения
Крепление дна и откосов каналов сборными железобетонными и сталефибробетонными плитами массой: до 1,5 т	100 м3 плит
Состав работ
01. Укладка плит с разметкой мест укладки.

ЗНАЧЕНИЯ РАСЦЕНКИ

В расценке указаны прямые затраты работы на период 2000 года (Федеральные цены), которые рассчитаны на основе нормативов 2014 года с дополнениями 1. К данной стоимости нужно применять индекс перехода в текущие цены.

Вы можете перейти на страницу этого же норматива ГЭСН в редакции 2009 года
Для определения состава и расхода материалов, машин и трудозатрат применялись ГЭСН-2001

ТРУДОЗАТРАТЫ

№	Наименование	Ед. Изм.	Трудозатраты
1	Затраты труда рабочих-строителей Разряд 3,2	чел.-ч	259
2	Затраты труда машинистов (справочно, входит в стоимость ЭМ)	чел.-ч	94,29
Итого по трудозатратам рабочих		чел.-ч	259
Оплата труда рабочих = 259 x 8,74		Руб.	2 263,66
Оплата труда машинистов = 1469,54 (для начисления накладных и прибыли)		Руб.	1 469,54

Составляем ресурсную смету по ГЭСН своими руками.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

Нажав на ссылке в шифре или наименовании ресурса,
Вы перейдёте на страницу с указанием оплаты труда машиниста
и списком шифров расценок, в которых используется данный ресурс.

№	Шифр	Наименование	Ед. Изм.	Расход	Ст-сть ед. Руб.	Всего Руб.
1	021141	Краны на автомобильном ходу при работе на других видах строительства 10 т	маш.-ч	11,29	111,99	1 264,37
2	021243	Краны на гусеничном ходу при работе на других видах строительства до 16 т	маш.-ч	83	96,89	8 041,87
3	400001	Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т	маш.-ч	16,95	87,17	1 477,53
Итого			Руб.	10 783,77

РАСХОД МАТЕРИАЛОВ

Нажав на ссылке в шифре или наименовании ресурса,
Вы перейдёте на страницу с указанием веса единицы измерения материала
и списком шифров расценок, в которых используется данный материал.

№	Шифр	Наименование	Ед. Изм.	Расход	Ст-сть ед. Руб.	Всего Руб.
1	403-0902	Плиты для облицовки каналов, берегоукрепления гидротехнических сооружений и крепления откосов плотин и земляного полотна	м3	100	896,9	89 690,00
Итого			Руб.	89 690,00

ИТОГО ПО РЕСУРСАМ: 100 473,77 Руб.

ВСЕГО ПО РАСЦЕНКЕ: 102 737,43 Руб.

Посмотрите данный норматив в редакции 2020 года открыть страницу

Сравните значение расценки со значением ФЕР 42-01-014-02

Для составления сметы, расценка требует индексации перехода в текущие цены.
Расценка составлена по нормативам ГЭСН-2001 редакции 2014 года с дополнениями 1 в ценах 2000 года.
Для определения промежуточных и итоговых значений расценки использовалась программа DefSmeta

Плиты крепления откосов плотины

Кошумбаев М.Б., Касымбеков Ж.К.

Казахский Национальный Аграрный Университет

Повышение безопасности грунтовых плотин

Плотины из местных материалов, допускающие перелив воды в период строительства и при эксплуатации, имеют железобетонное крепление низового откоса из плит клиновидного очертания [1, 2]. При этом устойчивость на откосе обеспечивается гидродинамическим давлением самого потока.

В зарубежной практике наибольшее распространение получило крепление грунтовых откосов, подверженных воздействию переливающейся или фильтрующей воды, в виде габионов, тонких заанкеренных металлических сеток и арматурных стержней [ 3 ].

Особенностью клиновидных плит является наличие пазов с двух сторон, что позволяет укладывать их в нахлест друг другу в двух направлениях. Такое расположение плит создает откос ступенчатого профиля, способствующий обеспечению условий для дополнительного гашения энергии сбросного потока. В тоже время поток, двигаясь по ступенчатому откосу, получает приращение скорости, что сказывается на глубине потока. Увеличение скорости потока приводит к уменьшению его глубины, т.к. гидростатическое давление воды на плиты снижается и возникает риск потери устойчивости крепления водосливного откоса.

Как показывают опыты, сужение низового откоса в плане в виде конфузора с центральным углом 10-50° поддерживает постоянную глубину потока по откосу и в нижнем бьефе, создает безотрывное обтекание водосливной поверхности, а также обеспечивает одинаковую величину давления воды на плиты. При углах больше 50° сужение потока позволяет обеспечить большую глубину, но в то же время происходит отрыв струи и потеря устойчивости крепления откоса.

Устойчивость крепления теряется также из-за вымывания грунта из- под плит, что приводит к проседанию и поломке плит на низовом откосе и угрозе размыва самой плотины.

По нашему предложению безопасность конструкции и повышение надежности работы сооружения, устойчивости покрытия водосливного откоса достигается тем, что в водосливную грунтовую плотину, включающую защитное крепление откосов, устанавливается железобетонный каркас (рис.1), представляющий собой полую призму, ребра 1 которой выполнены из железобетонных стержней. Боковые грани 2 призмы представляют прямоугольные треугольники, а самая большая грань призмы дополнительно снабжена перегородками 3 с шагом равной длины плиты перекрытия [4].

Рис. 1. Полый каркас грунтовой плотины

Ступенчатая форма низового откоса, а также дополнительная шероховатость на поверхностях плит вызывают сильную турбулизацию потока и воздействие скоростного напора и его пульсации на плиты. Под воздействием вышеназванных факторов вода проходит между плитами и появляется возможность промыва грунта и его фильтрации. Но проседания плит не происходит, т.к. они жестко закреплены на железобетонном каркасе плотины. Режим течения потока по низовому откосу не изменяется, т.е. форма покрытия поверхности водослива приводит к высокотурбулентному потоку и гашению избыточной энергии сбросного потока.

Жесткое крепление плит на железобетонном каркасе позволяет полностью устранить перемещение плит в различных направлениях, создать единый режим на водосливе, исключить поломку плит при размыве грунта под ним, обеспечить заданную степень гашения кинетической энергии сбросного потока, повысить эффективность и надежность работы сооружения.

Положительным моментом является то, что ступенчатая форма низового откоса, а также дополнительная шероховатость на поверхностях плит вызывают сильную турбулентность потока и повышают степень гашения избыточной энергии сбросного потока.

Использование полого каркаса повышает возможность использования грунтовых плотин с клиновидными плитами перекрытия водосливной поверхности в горных и предгорных районах. Конструкция позволяет допустить фильтрацию потока и осуществлять перелив воды через водоподпирающее устройство.

Оказалось, что в условиях северного и центрального Казахстана наиболее выгодным является строительство гидротехнических перепадов, состоящих из нескольких ступеней. Для сокращения длины водобоя (длины ступени), и, следовательно, удешевления стоимости перепада, сопряжения бьефов по типу затопленного прыжка рекомендуется создать на водобое усиленную шероховатость или установить водобойную стенку перпендикулярно к оси потока.

Исключение застойных зон можно добиться путем проделывания на каждой ступени сквозных отверстий, соединяющие горизонтальную и вертикальную поверхности соседних ступеней [5].

Схема такого перепада представлена на рис.2.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом. Поток, двигаясь по перепаду, на каждой ступени 1 образует гидравлический прыжок, который также обуславливается подпором потока водобойной стенкой 3. Валец гидравлического прыжка представляет собой объем воды с определенной циркуляцией и поперечной к потоку осью вращения.

1 2

Рис. 2. Гидротехнический перепад: 1 – ступени перепада, 2 – сквозные отверстия на ступенях, 3 – водобойная стенка.

Наносы, попадая в область вальца, также совершают вращательное движение, что может привести к износу поверхностей ступеней перепада. При наличии застойных зон наносы откладываются в них, уменьшая степень гашения кинетической энергии сбросного потока. Однако присутствие сквозных отверстий 2 на ступенях устраняют эти недостатки. Поток, двигаясь по отверстиям 2, поступает на горизонтальную поверхность ступеней, устраняя застойные зоны. Имея большую скорость, поток отодвигает валец от горизонтальной поверхности, тем самым, устраняя попадание наносов на поверхность ступеней.

Исключение застойных зон увеличивает степень гашения кинетической энергии сбросного потока, уменьшает износ поверхностей перепада, повышает безопасность и надежность работы сооружения.

Внедрение конструкции гидротехнического перепада целесообразно для проектируемых сооружений. Применение ее на существующих перепадах также возможно, т.к. по нормам эксплуатации обязательна приостановка работы сооружен ия и ее реконструкция, а также восстановление ступеней перепада. Техническое исполнение не требует больших затрат и при существующих технологиях выполнимо в короткий срок.

А.С. 968150 СССР, МКИ Е 02 В 7/06. Водосливная плотина. / Правдивец Ю.П. Опубл . Б.И., 1982. — № 30. – 5 с.

Патент 2912 KZ, МКИ Е 02 В 7/06. Водосливная грунтовая плотина. / Кошумбаев М.Б. и др. Заявлено: 08.10.93. Опубл . Б.И. 1995. — № 4. – 5 с.

Thomas H.H. The Engineering of Large Dams. Johu Wiley and Sons. London , 1976. – p. 526-547.

Предварительный патент №13045 KZ, МКИ Е 02 В 7/06. Водосливная грунтовая плотина. / Кошумбаев М.Б. Заявлено 21.02.2002. Опубл . 15.05.2003, бюл . № 5. – 3с.

Предварительный патент №13051 KZ, МКИ Е 02 В 8/06. Гидротехнический перепад. / Кошумбаев М.Б. Заявлено 21.02.2002. Опубл . 15.05.2003, бюл . № 5. – 3с.