11.2 Особенности возведения намывных плотин

1. Если насыпные плотины можно возводить практически из любых грунтов при выборе определенной конструкции, то возведение намывных плотин ограничено использованием песчаных и супесчаных грунтов. Это обстоятельство объясняется тем, что способ гидромеханизации совмещает в едином процессе разработку, гидротранспорт и укладку грунта.

Начальной головной операцией является разработка грунта, но эффективная высокопроизводительная разработка способом гидромеханизации ограничена только мягкими несвязными грунтами: песчаными, песчано-гравийными, супесчаными, илистыми грунтами. При разработке глин, а тем более глин с валунами (мореные грунты), производительность установок гидромеханизации снижается во много раз по сравнению с разработкой песчаных грунтов, и даже может быть вообще невозможной. А илистые грунты непригодны для возведения плотин.

Учитывая опыт возведения намывных и полунамывных плотин в США и России, пригодными для намыва плотин следует считать те грунты, у которых кривые гранулометрического состава находятся между крайними кривыми, показанными на рис. 11.2.1. [12].

Примечание: Пунктиром показаны рекомендуемые границы гранулометрического состава карьерных грунтов для однородных плотин, сплошными линиями — то же в отношении грунтов ядер намывных плотин.

Рис. 11.2.1. Контрольные кривые гранулометрического состава грунтов карьеров, пригодных для намыва плотин и ядер плотин.

На рис. 11.2.1. приведены кривые гранулометрического состава карьеров намывных плотин России и некоторых зарубежных. Из него видно, что в большинстве случаев, материалом для намыва плотин в России служили супеси, пески и песчано-гравийные грунты. [2].

2. Намыв плотины выполняется обычно без дренажа, который закладывают уже после окончания намыва и обезвоживания намытого тела плотины. Это приводит к уменьшению устойчивости откосов плотины в процессе намыва, особенно при водонепроницаемом основании, когда вода из прудка карты намыва и водонасыщенного тела фильтруется только через откосы плотины. Условия фильтрации при производстве намыва коренным образом отличаются от эксплуатационного расчетного случая, и они являются критическими для устойчивости откосов, суффозии и последующего оползания грунтов откоса, особенно на водонепроницаемом основании. Многие ученые и практики считают, что критический случай устойчивости откосов плотины возникает при его намыве, а не при эксплуатации готового сооружения, на который производится расчет устойчивости и проектирование плотины.

Рис. 11.2.2. Кривые гранулометрического состава грунтов карьеров намывных плотин: 1 — Угличская; 2 — Сестринские дамбы; 3 — дамбы Волгостроя; 4 — Шекснинская; 5 — Иваньковская; 6—7 — Мингечаурская; 8 — Цимлянская; 9 — Волжская (Сталинградская); 10 — Жигулевская (Куйбышевская); 11 — Александер (США); 12. Форт-Пек (США); 13 — Плотина из суглинков (СССР).

Случаи оползания откосов при намыве наблюдались неоднократно на различных объектах.

Так, например, для прекращения суффозии и обрушения откосов при намыве Цимлянской плотины, применяли иглофильтровые установки и глубинные насосы АТН-10 и АТН-12, с помощью которых производилось откачивания воды из тела плотины и снижение выклинивания депрессионной кривой на откосе [5].

При намыве земляной плотины Куйбышевской ГЭС в сопряжении плотины с береговой частью Волги на ПК 29 произошло большое оползание низового откоса во время интенсивного намыва [6].

Сначала образовался небольшой вынос песка из откоса. Намыв был прекращен, но оползание откоса быстро прогрессировало, углубившись до 30 м в тело плотины. Были приняты срочные меры по отсыпке гравия, который погружался в разжиженный грунт оползня. Оползень был остановлен только после откачки воды из тела плотины глубинными насосами.

Необходимо отметить, что теория расчета устойчивости откосов плотины при намыве плотины разработана только для намывной плотины с ядром (Л. Гришин. с. 423).

Еще в начале использования способа намыва плотин у специалистов вызывало сомнение в принципиальной возможности его применения из-за возможного оползания откосов и самого тела плотины, но практика доказала возможность его использования с принятием определенных мер по отводу фильтрационных вод.

Для предотвращения оползня откосов плотины при намыве, особенно на водонепроницаемом основании, вероятно, нужно до начала намыва закладывать временный дренаж, или прикрывать откос наслонным дренажем по мере намыва.

3. Характерной особенностью при намыве плотин являются ограничение производства работ периодом положительных температур воздуха, сложность, а иногда и невозможность, выполнения намыва зимой при устойчивых отрицательных температурах ниже -5⁰ — 10⁰. Это связано как с ограниченным перемещения земснаряда в акватории с ледяным покровом, гидротранспортом по трубам, в которых замерзает гидросмесь при длительном перерыве работ, так и с образованием и замывом льда в тело плотины, что совершенно недопустимо.

Если нет крайней необходимости, суровой зимой намывать ответственные плотины не рекомендуется.

Но в ряде случаев такая необходимость возникает при позднем прекращении судоходства на реке и перекрытии русла реки банкетом и намывом. В этом случае главным условием успешного производства работ является непрерывность всего процесса от разработки грунта до его намыва. Это непременное условие весьма трудно выполнить, хотя есть и примеры успешной работы. Так зимой 1955—1956 г. было намыто в плотину и дамбы на строительстве Куйбышевской ГЭС до 6 млн. м³ грунта при выполнении специальных мероприятий и строгой дисциплине персонала. Себестоимость этих работ была много выше, чем в летний период.