Способ возведения грунтовых плотин и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 7/О САНИЕ ИЗОБРЕ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП КА но-исслпроек(56) по закл. Е ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский орцена Ленина политехнический институт им, М, И. Калинина, Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт галургии, Ленин"градский государственный институт попроектированию водохозяйственного имелиоративного строительства и Ленинграцское отделение Всесоюзного орденаЛенина проектно-изыскательского и научецовательского института Гидрот им. С, Я. Жука627.82 (088,8)1. Авторское свидетельство СССР% 169452, кл, Е 02 В 7/061964,2, Моисеев С, И. и цр. Каменноземляные плотины, М"Энергия",1977, с, 197-199,3. Авторское свицетельство СССявке Я 3320639/29 15,02 В 7/06, 24,07.1981. 801954491(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН И УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИ Я(57) 1. Способ возвецения грунтовых плотин, включающий поярусную отсыпку и уплотнение грунта, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью обеспечения надежности плотин путем повышения Степени уплотнения грунта, в очерецной отсыпанный грунт яруса плотины погру. жают путем забивки или набивки цопол нительные объемы строительных материалов в вице свай, которые вводят .оциовременно в цва и более ярусов отсыпан- ногО грунта тела плотины, располагая сваи в плане рассрецоточенно в шахматном порядке.1054491 2, Устройство цля осуществления способа, по и. 1, содержащее установленные в теле плотины сваи, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью созцания сжи мающих напряжений вдоль плотины, сми выполнены клиновыми призматической формы, при этом наибольший их размер ориентирован в поперечном к плотине направлении.3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью созда ния дополнительного.уплотнения, набив ка свай выполнена из упругих частиц, а по оси набивки установлены упругие стержни в растянутом состоянии, снабженные концевыми упругими элементами-пружинами, закрепленными на концах за .анкерные плиты. 4. Устройство по и. 3, о т л и ч аю щ е е с я тем, что по Оси полости в грунте до ее набивки установлен эластичный элемент, натяжение которого Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а точнее к пдоь. тинам иэ местных материалов и, вособенности, на поцрабатываемых поцземными выемками территориях. В резуль тате воздействия подработки основания, .на .котором находится плотина, в теле последней возникают растягиваюшие напряжения и трещины, вецущие к амрии или полному разрушению плотины.Известен способ создания дополнительных сжимающих напряжений в центральной части плотины путем отсыпки наклонных сдвигающихся к центру слоев грунта Г 1 3 . Недостатком указанного способаявляется малая управляемость степеньюуплотнения грунтав плотине,Неиболее близким к предлагаемомуявляется способ возвецения грунтовыхплотин, включающий ноя русную отсыпкуи утщотненне грунта 12 1. Нецостаткомэтого способа является значительнаянеравномерность плотности грунта вслое; в нижней части его грунт оказывается нецоуплотненным, в верхней частиснимают после окончания набивки полости сми5. Устройство по и. 3, о т л и ч аю ш е е с я тем, что цля набивкисвай используют набухающий материал,6. Устройство по н,. 3, о т л и ч а,ю ш е е с я тем, что, с целью получения дополнительного эффекта сжатиягрунта, эабивные сми выполнены смтавными из нескольких продольныхаементов, которые соецинены в поперечном сечении пружинами, нахоцяшимися в процессе погружения свай всжатом состоянии,7, Устройство по п. 6, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в полость сваиустанавливают герметичную оболочку,заполненную поц давлением твердеющейжицкостью или возцухом. 8. Устройство по и. 6, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в составной смепо ее центру установлен распорныйклин-сердечник,переуплотненным, а при применении"глацкнхф катков - также и закатаннымдо зеркальной поверхности, что требуетборонования поверхности грунта перец 5 отсыпкой послецующего слоя.Этот способ недостаточно производителен вследствие применения при отсыпке тонких слоев, поскольку толстые слоине могут быть проработаны методомукатки.Кроме того, недостатками способа. являются существенная анизотропияплотности грунта и его сложность В наиболее неблагоприятном с точки зрения 15 фильтрационной прочности. горизонтальном направлении. Известно устройство цля осуществления способа возведения грунтовой пло О тины, соцержащее установленные в телоплотин смй 3 .В данном устройстве цля обеспечениянацежности и цолговечности грунтовой плотины в условиях цлительных нараста ющнх цеформаций уцлинения ее оси втедо плотины погружают забивные иди набивные грунтовые сми, которые за3 1 ОБсчет вытеснения грунта в стороны, созда"ют сжимающими напряжениями на учась.ках плотины, заключенных между свайными рядами,Недостатком этого устройстВа ЯВЛЯ 5ется неравномерность уплотнения телаплотины.Цель изобретения в части способавозведеттйя плотин является обеспечениенадежности плотин путем повьпнения степе ни уплотнения грунта.Поставленная цель достигается тем,что в очередной отсыпанный грунт ярусаплотины погружают путем забивки илинабивки дополнительные обьемы строи- . 15тельных материалов в вице свай, которые/сов отсыпанного грунта тела плотины,располагая сваи. в плане рассредоточеннои в шахматном порядке. 20Цель изобретения в ,части устрой ства - создание сжимающих напряженийвдоль плотины.Указанная цель достигается тем, чтосваи выполнены клиновыми призматичес" 25кой формы, при этом наибольший их размер ориентирован в поперечном к плотиненаправлении,Кроме того, с целью создания дополкительного уплотнения, набивка свай мо- ЗОжет быть выполнена из упругих частиц,а по оси набивки установлены упругиестеркни в растянутом состоянии, снабженные кольцевыми упругими элементами - пружинами, закрепленными на концах за анкерные плиты.По оси полости в грунте до ее набивки может быть установлен эластичный элемент, натяжение которого снимают после окончания набивки полостисваи, Для набивки свай может бытьиспользован набухающий материал.Кроме гого, с целью получениядополнительного эффектасжатия грунта,забивные сваи мот ут быть выполнены 45составными из нескольких продольныхэлементов, которые соединены в поперечном сечении пружинами, находящимися в процессе погружения свай всжатом состоянии.50 В полость сваи также мякет быть установлена герметичная оболочка, запол- ненная под давлением твердеющей жидкостью или воздухом, а в составной свае по ее центру может быть установ лен распорный клин-сердечник.На фиг. 1 представлена плотина, продольный разрез; на фиг. 2 - то же 491 Ьпоперечный разрез; на фиг. 3 - планплотины,Подлежащая тщательному дополнительному уплотнению, например, центральная часть (ядро) 1 грунтовой плотны разбивается по высоте от основания 2 до гребня 3 на несколько ярусовгоризонтальными поверхностями 4, скоторых и производится погружениезабивных свай 5 и 6 заводского изготовления.В плане (фиг. 3) сваи 6 забиваются,преимущественно в шахматном порядке.Однако густоту свай предпочтительноувеличивать в направлении к верхнемубьефу плотины. В продольном разрезев зонах повышенной опасности трешинообразования частота свай также увеличивается,Сваи применяются преимущественноклиновые и призматического сечения сцелью создания более равномерного иориентированного поля сжимающих напряжений в уплотняемом ярусе. Достигаемое при этом уплотнение и дополнительные сжимающие усилим в горизонтальных направлениях резки снижают вероятность возникновения наиболее опасных вертикальных поперечныхк гребню плотины трещин.Получаемая при этом повышеннаяжесткость ядра превращает отрицательный эффект "зависания" в положительный (т.е. зависание призм на ядре),создает дополнительные вертикальныесжимающие напряжения в ядре и темсамым повышает его фильтрационнуюпрочность.Сваи могут погружаться как вертикально, так и наклонно, что особенножелательно, например, при возведениинаклонных ядер или экранов плотин.При этом возможна также лучевая забивкасвай, например, из галерей в Основанииплотины или ее теде, из смотровых шахтколодцев и пр. Сваи могут также объединяться в группы и ряды. Набивка свай может про изводиться как из сыпучего сильно проницаемого материала (песок, гравий, кубик вспененной резины) и из малопроницаемого (суглинок, глина, бетонная смесь) или из перемежающихся слоев, так и из жидкого материала (битум, асфальт) и из упругих материалов (резина или баллоны из нее, заполненные воздухом под постоянным или под регулируемым внутренним давлением). Применение в набивкеэластичных элементов, например, в вице натянутых резиновых шнуров из сплош ной или вспененной резины; позволяет получить дополнительные сжимающие напряжения в грунтовой насыпи. Это мож но цостигнуть размещением по оси на бивной грунтовой сваи остальных стержней или канатов, которые поцвергаются натяжению с помощью переносных цомкратов, стержни и канты снабжены кон. цевыми упругими элементами и закреплены за анкерные плиты. Для свай эффективно применение набухающего материала, например, церева, опилок, сухой глины и пр. Эффект уплотнения буцет суше ственно повышен, если цля забивки применить.сваи с расширяющимся поперечным сечением. Этого можно постичь, изготовив сваю, составленную из цвух или, более процольных частей, между кото рыми установлены пружины, нахоцящиеся в сжатом состоянии. во время погру жения сваи. Аналогичный пружине эффект дает резиновый шнур, натянутый по оси составной сваи и отпускаемый после ее 25 погружения.С целью повышения равномерности распрецеления сваи применяется метоц про бивки сваями сразу цвух и более ярусов отсыпки плотины. 30Способ может быть эффективно при- . менен цля защиты существующих плотин, в особенности нахоцящихся под возцействием цеформаций уцлинения земной поверхности - нац горными выработками. В этом случае. З 5 забивка свай с гребня и откосов, а также иэ внутренних полостей (шахт, гаО ц ППП "Патент",д,ул, Прое ктная,4филиа г.Ужг ВНИИПИ Заказ 9054/37Тираж 673 Поцписное 10544916лерей) плотины по мере нарастания цеформации уцлинения ее оси, может полностью исключить образование трещин,которые без применения защиты неизбежно привоцят плотину к аварии.В случае набивки свай фильтруюшимматериалом;устройства открывают не"ограниченные воэможности созцанияразнообразнейших систем цренированияпротивофильтрационного элемента и тела плотин.Эффективность прецлагаемого способа опрецеляется расширением существующих воэможностей уплотнения грунтов,благоприятным цля повышения нацежносги плотин направлением сжимающяхнапряжений.в грунте насыпи, высокойстепенью управляемости и регулируемости процесса уплотнения, применениемпростой и эффективной технологии..Прецлагаемый способ особенно эффективен цля возведения плотин в сложныхгицрогеопогических условиях, в томчисле на поцрабатываемых территориях,гце другие способы не постигают главной цели - обеспечения безаварийностисооружений. Способ может быть эффективно применен цля защиты.существующих плотин от трешинообразования иразрушения.Отличительной особенностью способаявляется воэможность точного позирования его положительного цействия, чтои обусловливает его экономичность, Экойомический эффект от внедрения способасоставляет .более 100 тыс. руб. ежегоцно.