4. Крепление откосов

Для защиты верхового откоса земляной плотины от разгрушающего воздействия ветровых воли, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов СНиП 2.06.05-84 рекомендует крепление следующих видов: каменное, бетонное и железобетонное, асфальтобетонное, биологическое.

При соответствующем обосновании допускают применение других облегченных конструкций крепления (торообразные, ящикообразные, грунтоцементные, конструкции и др.), а также устройство уположенного верхового откоса с заданным, сроком размыва, предусматривая эксплуатационные ремонты.

Крепление верхового откоса делится на основное и облаченное. Верхней границей основного крепления обычно служит гребень плотины. Нижнюю границу основного крепления принимают на глубине , считая от наинизшего уровня воды в водохранилище (обычно УМО). В то же время эта граница должна быть не выше наинизшево уровня, уменьшенного на 1,5 t, где t – расчетная толщина льда в водохранилище. Нижняя граница облегченного крепления определяется условиями неразмываемости грунта плотины течением или волнами.

Задавшись типом крепления, определяют его границы, основные параметры (размеры камня, плит и др.) и подбирают состав подготовки под покрытие.

При креплении откосов каменной и наброской массу отдельных камней Q находят из условия устойчивости против размывающего действия ‘волн в зоне их обрушения по формуле

(6)

где плотность воды и камня, т/м; h и – высота и длина волны, м; m₁ – коэффициент заложения верхового откоса.

Зная массу камня, его диаметр, приведенный к диаметру шара, можно определить следующим образом:

(7)

Толщину крепления откоса камнем принимают не менее 3D_ш,85 где D_ш,85 – крупность камня (меньше которой содержится 85% по массе), приведенная по его объему к шару.

При высоте волны не более 3 м и коэффициенте заложения откоса 3 ≤ m₁ ≤ 5 для проверки возможности крепления откоса каменной наброской из несортированного камня можно использовать график на рисунке 5, предварительно вычислив значение коэффициента зернового состава наброски:

(8)

где Q – мacca камня, определенная по формуле (6); Q₁ – масса камня, большая или меньшая расчетной; D_ш, D_шi – диаметры камня, приведенные к диаметру шара, имеющие массу Q и Q_i.

Рис. 5. График для определения допустимого зернового состава несортированной каменной наброски для крепления откосов.

Под креплением из каменной наброски предусматривают однослойную подготовку из щебенистого материала с коэффициентом неоднородности η= =5...20. Толщину подготовки принимают в зависимости от высоты волны, но не менее 35 см.

Бетонное и железобетонное крепление выполняют в виде монолитных или сборных плит. Монолитные плиты толщиной 0,15...0,5 м имеют размеры от 5×5 до 20×20 м и более. Сборные плиты делают толщиной от 0,08...0,1 до 0,15...0,2 м и размером от 1,5×1,5 до 5×5 м, в зависимости от грузоподъемности транспортных средств и подъемных механизмов. Часто отдельные плиты объединяют в карты больших размеров, швы между ними омоноличивают. Между картами устраивают деформационные швы, воспринимающие деформации от температурных воздействий.

Наибольшее распространение из бетонных креплений получило монолитное покрытие. Крупные монолитные плиты применяют тогда, когда не ожидается значительных деформаций откоса плотины. В противном случае откос предпочтительнее покрывать плитами меньших размеров, сборными или сборно-монолитными. На выбор типа и размера плит также влияют сроки выполнения крепления и производственные возможности строительства.

Расчетную толщину плит определяют по формуле

(9)

где η_пл – коэффициент, принимаемый для монолитных плит равным 1, а для сборных плит – 1,1; γ_пл – объемная масса плиты, т/м³; В – размер плиты или карты в направлении, нормальном к урезу воды, м.

Расчет устойчивости бетонных и железобетонных покрытий на вырывающее действие ледяного покрова выполняют в там случае, когда толщина льда превышает 4δ_пл, или 0,5 м и возможен поворот покрытия вокруг нижнего упора.

Подготовка под проницаемым креплением из бетонных и железобетонных плит может состоять из одного слоя разнозернистого материала, из которого сформируется обратный фильтр, или двух-трех слоев материала с различными по крупности частицами. Толщина однослойной подготовки обычно составляет не менее 0,2 м. Многослойные подготовки устраивают под температурно-осадочными швами железобетонных покрытий. Для упрощения производства работ их делают сплошными. В этом случае непосредственно под покрытие укладывают слой однородного материала с η ≤ 2 Отношение средних диаметров соседних слоев принимают равным 3...4. Размер наименьшей фракции верхнего слоя подготовки должен удовлетворять соотношению 0,6D_min ≥ S, где S — размер поперечного сечения отверстий в покрытии. Для нижнего слоя, как и при однослойной подготовке, используют разнозернистый материал с η ≤ 20.

Если верховой откос выполнен из разжижающихся грунтом (глина, мелкий песок), то под плиты облицовки следует уложить слой пригрузки из песка.

При пологих откосах плотины (m₁ = 7... 12) и высоте волны не более 1 м можно применять облегченное крепление в виде слоя крупнообломочного грунта.

Низовой откос крепят посевом трав по растительному слою грунта толщиной 0,2 ... 0,3 м или отсыпкой гравия (щебня) слоем толщиной 0,2 м. В случаях, когда в нижнем бьефе возможны волнообразоваие и воздействие льда, нижнюю часть откоса крепят до высоты наката волны также, как и верховой откос.