12.2 Реконструкция бетонных плотин

Реконструкцию глухих бетонных плотин в основном проводят с целью повышения отметки гребня, омоноличивания бетонной кладки, повышения устойчивости плотины, устранения повышен­ной фильтрации и др. При наращивании плотины основной трудностью является сложность обеспечения ее общей прочно­сти, устойчивости и надежности контакта сопряжения между старой и новой кладками плотины в условиях совместной рабо­ты. Наращивание бетонных плотин выполняют путем рекон­струкции гребня, уширения плотины в сторону нижнего, верх­него бьефа или в обе стороны, устройства контрфорсов, бетонной пригрузки (Фархадская плотина) и т. д. Работы по реконструк­ции выполняют при полном или частичном опорожнении или без опорожнения водохранилища.

Если плотина обладает достаточным запасом устойчивости и прочности, то ее наращивают в верхней части, обеспечивая на­дежный контакт между старой и новой кладкой (рис. 12.5, а, см. форзац).

При недостаточной прочности и устойчивости наращивают гребень и заанкеривают плотину в основание. Возможны слу­чаи, когда наращенную часть прианкеривают к старой пло­тине (рис. 12.5,6). При значительном повышении плотины или низком запасе устойчивости и прочности наращивание выпол­няют с низовой грани и гребня, сохраняя вертикальность напор­ной грани (рис. 12.5, в), или путем устройства консоли, располо­женной в верхнем бьефе (рис. 12.5,г). Осуществление работ на низовом откосе и гребне плотины позволяет эксплуатировать сооружение без снижения уровня воды. Профиль реконструиро­ванной плотины может быть принят обжатым в результате ан- керовки ее к основанию (рис. 12.5, д). Если водохранилище можно опорожнить, то плотину наращивают со стороны нижнего и верхнего бьефов (рис. 12.5, е,ж). Уширение профиля бетонной плотины в сторону верхнего бьефа снижает водопроницаемость старой плотины. При уширении плотины с низовой стороны строительные швы по возможности ориентируют по траектории главных напряжений. Весьма экономично устраивать вертикаль­ную (рис. 12.5, з) или наклонную (рис. 12.5,и) железобетонную стенку, поддерживаемую контрфорсами с низовой стороны. В от­дельных случаях, когда бетон имеет неудовлетворительное со­стояние, а в основании — прочная скала, со стороны верхнего бьефа устраивают наклонную железобетонную стенку, снабжен­ную одним или несколькими раскосами. На рисунке 12.5, к приведена схема реконструкции плотины Месван (Норвегия), выполненной таким образом. В этом случае обычно в осно­вании железобетонной стенки предусматривают надежную це­ментационную завесу. Рассмотренная схема позволяет в зна­чительной мере освободиться от излишнего фильтрационного и гидростатического давления, действующего на бетонную пло­тину.

Если плотина становится неустойчивой после наращивания гребня, то, чтобы снизить растягивающие напряжения на верхо­вой грани, со стороны нижнего бьефа отсыпают грунт, который выполняет роль пригрузки (рис. 12.5,л). Рассмотренные схемы наращивания плотин можно, применять также в комбинации. При этом в ряде случаев оправдывает себя анкеровка плотины с основанием. Примером может служить плотина Гауден в Ан­глии, усилия в анкерах которой составляли 1400 т и более.

В отечественной практике имеются примеры восстановления плотин, разрушенных во время Великой Отечественной войны. На Запорожском гидроузле (Днепрогэс) в период восстановлен ния плотины был увеличен напор на 1 м, что позволило полу­чить дополнительную мощность 100 тыс. кВт. На рисунке 12.6 приведен пример реконструкции левобережных водосливных сек­ций плотины Днепрогэс с установленной мощностью 828 тыс. кВт.

Контрфорсные плотины наращивают теми же способами, что и гравитационные, однако при этом учитывается специфика, обу­словленная особенностями конструкции. Плотины с массивными

Р ис. 12.6. Схема реконструкции левобережных водосливных секций пло­тины Днепрогэс:

/ — бывшая водосбросная плотина; 2 — бык; 3 — водовод; 4 — здание ГЭС.

Размеры в м

оголовками наращивают путем реконструкции гребня и заполне­ния бетоном пространства между контрфорсами (рис. 12.7,а). Расчеты показывают, что устойчивость плотины обеспечивается при увеличении ее первоначальной высоты на 15...25% (7]. Такой способ применяли на плотине Бургомиллодо (Италия). Иногда контрфорсные плотины наращивают путем удлинения контрфор­сов и повышения отметки гребня (рис. 12.7, б, в, г). При этом утолщают контрфорсы, напорные перекрытия старой плотины (плиты, арки или оголовки) или омоноличивают пространства между сдвоенными контрфорсами, а также устраивают допол­нительные ребра жесткости. Без опорожнения водохранилища контрфорсные плотины наращивают также путем реконструкции гребня и отсыпки грунтовой призмы со стороны нижнего бьефа, (рис. 12.7, д,е).

На рисунке 12.8 приведен пример реконструкции водосброс­ной плотины Поссум-Кингдом (США), в результате чего отмет­ку НПУ повысили на 3 м и поменяли крышевидные затворы на сегментные.

Арочные плотины реконструируют чаще всего для того, что­бы повысить напор или омоноличить бетон. При этом бывает необходимо увеличить толщину арки ранее выполненной плоти­ны. При наращивании возводят новую арочную плотину, при-

Р ис. 12.7. Схемы наращивания контрфорсных плотин:

/ — старая плотина; II — конструкции, усиливающие плотину

мыкающую вплотную к существующей арке со стороны нижнего или верхнего бьефа (рис. 12.9, а, б). Однако надо иметь в виду, что из-за сложной врезки арки в каньон без опорожнения водо­хранилища располагать ее со стороны нижнего бьефа нежела­тельно, так как опоры старой арки могут ослабиться и плотина разрушится. Вследствие усадочных явлений бетон арки, расположенной со стороны нижнего бьефа, может

Рис. 12.8. Схема реконструкции плотины Поссум-Кингдом:

а и б — гребень и затворы

до реконструкции и после нее

отделиться от ста­рого бетона и тем самым вызвать локальную перегрузку старой и новой арок. Наращивать арочную плотину можно поочередно с последующим усилением со стороны низовой грани (рис. 12.9,в). Имеются предложения по усилению арочных пло­тин путем наращивания их высоты и устройства со стороны нижнего бьефа ребер жесткости в вертикальной и горизонталь­ной плоскости [7].

Рис. 12.9. Схемы реконструкции арочных плотин:

I — старая плотина; II, III и IV — очереди наращивания плотины

Сквозная арочно-консольная решетка может быть урилена сплошной железобетонной купольной или цилиндрической обо­лочкой, устроенной со стороны нижнего бьефа (рис. 12.9, г, д). Причем конструкция арки будет более жесткой, если сплошную- оболочку разместить, как показано на рисунке 12.9, е.