3. Конструкція гравітаційних гребель

Конструкція глухої гравітаційної греблі

Гребінь глухої греблі (1)

Гребінь глухої греблі – це її верхня частина, яка запобігає переливу води через споруду. Одночасно він може використовуватись для влаштування автомобільної, залізничної доріг, влаштування сховищ затворів водозливної бетонної греблі, що межує з нею, та колії козлового крану для їх переміщення та складування. Його ширина приймається виходячи із умов експлуатації, але не менше 2 м.

Відмітка гребеня греблі визначається з трьох умов:

, (1)

, (2)

, (3)

де - , підняття вершини вітрової хвилі 1%-ї забезпеченості відповідно при максимальній і середній швидкості вітру, яка підходить до споруди, над розрахунковим рівнем води, м; - підняття вершини сейсмічної хвилі, яка підходить до споруди, над , м; і - висота вітрового нагону відповідно при максимальній і середній швидкості вітру, м; - запас, який приймається в залежності від класу споруди (І кл. - 0,8 м, ІІ кл. – 0,6 м, ІІІ і ІV кл. -0,4 м).

1 – гребінь греблі; 2 – дренаж тіла греблі; 3 – поздовжні оглядові галереї; 4 – зв’язуючи цементація; 5 – укріплювальна цементація; 6 – протифільтраційна завіса; 7 - дренаж основи; - закладення верхової грані; - закладення низової грані; 8 – поперечні оглядові галереї; 9 – захисний екран.

Дренаж тіла греблі (2)

Дренаж тіла греблі влаштовується для перехвату фільтраційної води, яка фільтрує через напірну грань греблі, зниження протифільтраційного тиску і запобігання шкідливої фізико-хімічної і механічної дії води в тілі греблі. Відстань від верхньої грані становить 1/10 висоти греблі але не менше 2 м. Діаметр дрен 20…30 см, інколи це дренажні шахти діаметром 70…80 см. Відстань між дренами 2…4 м. Вода з дрен збирається у поздовжні оглядові галереї. З поздовжніх оглядових галерей вода по поперечних оглядових галереях виводиться в нижній б’єф.

Поздовжні (3) і поперечні (8) оглядові галереї

1 – дренаж тіла греблі; 2 – збірний кювет; 3 – дно галереї

Оглядові галереї служать для огляду внутрішніх частин бетонної греблі, для спостереження за ходом фільтрації, появою тріщин, для розміщення вимірювальної апаратури, а також для службового сполучення. Мінімальна ширина оглядових галерей – 1,25…2,00м, при необхідності проїзду – 2,5…3,00 м і більше, висота – 3,00 м і більше.

Протифільтраційна завіса (6)

Влаштовують під підошвою греблі в руслі і на схилах долини. Це ряд свердловин, в які нагнітається цементний розчин, що заповнює тріщини і після тверднення цементу утворює перешкоду для фільтраційного потоку. Глибина завіси складає від 0,5 до 0,8 напору на греблю. Свердловинні завіси роблять вертикальними або нахиленими в сторону верхнього б’єфу. Діаметр свердловин 45…76 мм. Для заповнення значних тріщин і порожнин застосовують цементно-глинистий розчин. При наявності агресивних вод в свердловини нагнітається бітум.

Дренаж основи (7)

Дренаж в основі греблі влаштовують для зменшення фільтраційного протитиску. Це ряд свердловин, галерей (штолень) або порожнин, заповнених крупнозернистим матеріалом, в підошві греблі, з’єднаних з нижнім б’єфом вивідним устроєм у вигляді труби. Дренажні свердловини, діаметром не менше 20..25 см, розташовуються на відстані 2…5 м одна від одної і не ближче, ніж 4 м від протифільтраційної завіси. Глибина свердловин складає 0,5…0,7 глибини протифільтраційної завіси.

Захисний екран при значній агресивній воді (9)

а) торкрет по металевій сітці;

б) – залізобетонні плити;

1 – ґрунтовка;

2 - підготовка основи із асфальтової мастики;

3 – торкрет;

4 – залізобетонні плити товщиною 8 см;

5 – захисна шайба діаметром 80 мм;

6 – анкерний болт

Конструкція водозливної гравітаційної греблі

Форми водозливних оголовків практичного профілю

а) – без вакуумного; б) – вакуумного, окресленого по кругу;

в) – вакуумного, окресленого по еліпсу

Форма оголовків водозливу визначає його коефіцієнт витрати, режиму тиску струмини на водозливну поверхню і характер течії води. Оголовки середніх і високих гребель , як правило, виконують практичного (вакуумного або безвакуумного) профілю, а в низьких греблях – у вигляді водозливу з широким порогом.

Безвакуумний оголовок будують за координатами Кригера-Офіцерова.

Вакуумні оголовки бувають кругового (Н/r<3) або еліптичного обрису з співвідношенням осей 2/3. Коефіцієнт витрати вакуумних оголовків становить 0,54…0,57. За рахунок збільшення коефіцієнту витрати зменшується напір на греблю і відповідно висота затвору.

1 – водозливний оголовок; 2 – сегментний затвор; 3 – роздільний бик; 4 – верхова грань; 5 – дренаж тіла греблі; 6 – поздовжні оглядові галереї; 7 – поперечні оглядові галереї; 8 – глибинний водоспуск; 9 – решітка глибинного водоспуску; 10 – затвор глибинного водоспуску зі сторони ВБ; 11 – протифільтраційна завіса; 12 - затвор глибинного водоспуску зі сторони НБ; 13 – носок-трамплін; 14 –водозливна грань; 15 - дорога

Бикі водозливної греблі

Служать для закріплення опорних затворів, опирання прогонних будівель мостів і підкранових шляхів

1 – паз для ремонтного (аварійного) затвора; 2 – паз для основного ( робочого) затвора 3

Спряження водозливної грані греблі з дном нижнього б’єфа

Плавне спряження

у вигляді криволінійної вставки

Спряження у формі

носка- уступу

Спряження у формі

носка- трампліна

При такому спряженні в нижньому б’єфі виникає донний режим в формі затопленого гідравлічного стрибка.

Виконується в низько- і середньо-напірних греблях, а також при слабких основах. Величина радіуса криволінійної вставки визначається за формулою

,

де - напір над порогом водозливу;

- висота греблі.

Довжина водобою становить

,

де і відповідно перша і друга спряжені глибини гідравлічного стрибка

При такому спряженні (при ) і в нижньому б’єфі встановлюється поверхневий режим. При цьому режимі лід, що скидається через греблю, не вдаряється в дно нижнього б’єфа, а рухається по поверхні води.

Виконується лише при пропуску через греблю льоду, в інших випадках вона менш економічна.

- висота носка-уступа;

- глибина води в нижньому б’єфі в період льодоходу.

При такому спряженні відбувається відкидання струмини з носка-трамліна на проектну відстань .

Виконується коли глибина нижнього б’єфа значно менша другої спряженої глибини гідравлічного стрибка і споруда розташована на основі, яка характеризується значною стійкістю розмиву. Висота носка-трампліна приймається більшою за глибину води в НБ - , кут нахилу носка-уступа до горизонту становить .

Зонування бетону в тілі греблі

Кріплення водозливної грані

Глуха гравітаційна гребля

Водозлвна гравітаційна гребля

Чавунними плитами 1

(металеві анкери не показані)

Старими рейками 2

Бутовим камінням

1 – бутовий камінь;

2 – металевий анкер;

3 – бетон; 4 - залізобетон

Бетон в кожній із зон профілю греблі зазнає різних напружень і піддається неоднаковій за характером фізико-хімічній дії. Тому укладання бетону диференціюється по зонах («зональний» бетон):

І – зовнішні частини гребель та їх елементів, що знаходяться під дією атмосфери але не омиваються водою;

ІІ – зовнішні частини гребель в межах коливання рівнів води у межах верхнього і нижнього б’єфів;

ІІІ – зовнішні і біля підошви частини гребель що розташовані нижче мінімальних експлуатаційних рівнів води у верхньому і нижньому б’єфах;

ІV – внутрішня частина гребель, що обмежена зонами І-ІІІ.

Твердою породою дерева

1 – тверда порода дерева;

2 – анкер; 3 - бетон