Калугина_Шлюзованные системы ВВП. Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
1.5.5 Устройство слипа Слипы относятся к числу наиболее капитальных судоподъемных сооружений, которые могут обслуживать одновременно группу судов. На речном транспорте применяют преимущественно поперечные слипы. Рассмотрим устройство и принцип работы поперечного слипа гребенчатого типа, получившего широкое распространение. В гребенчатом слипе рельсовые пути наклонного стапеля выведены несколько выше горизонтального стапеля, на котором уложены откатные пути. Откатные пути, в свою очередь, несколько продлены за пределы линии перелома профиля стапелей в сторону акватории. Таким образом, в месте перелома профиля стапелей образуется ряд выступов, напоминающих гребенку. Рис.44 Схема поперечного слипа: 1 — косяковые тележки; 2— судно; 3 — стальные канаты; 4—электролебедки; 5 — вагонеточные тележки; 6 — судовозные пути наклонного стапеля; 7 — откатные пути; 8 — пути к стапельным местам; 9— ось нулей; 10 —здание пульта управления 88 1.6 Плотины 1.6.1 Классификация плотин По основному материалу, из которого возводятся плотины, различают земляные, каменные, деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, из синтетических материалов и комбинированные (из нескольких материалов). По величине напора плотины в известной мере условно можно подразделить на низконапорные (с напором до 10м), средненапорные (от 10 до 40 м) и высоконапорные (свыше 40м). По способу пропуска воды плотины делят на глухие, когда воду через них не пропускают, и водосбросные, допускающие сброс воды. Если в водосбросной плотине отверстия для пропуска воды расположены на гребне плотины, то они называются поверхностными, или водосливными, а плотина — водосливной (Рис.45). Рис.45 Классификация плотин Отверстия для пропуска воды, расположенные ниже ее уровня, называются глубинными, или водоспускными (Рис.46). Рис.46 Классификация плотин 89 В некоторых случаях плотины могут иметь оба вида водосбросных отверстий. По конструктивным особенностям плотины классифицируют главным образом в зависимости от условий их работы на сдвиг. Применительно к этому различают следующие типы плотин: гравитационные— сроятся из земли, камня, дерева, бетона; контрфорсные — из бетона и железобетона; арочные и арочно-гравитационные — также из бетона и железобетона ( Рис.47). Рис.47 Классификация плотин 1.6.2 Земляные и каменные плотины Типы плотин.В поперечном сечении профиль земляной плотины представляет собой обычно трапецию, боковые стороны которой называются откосами, а верхняя горизонтальная — гребнем. Перелив воды через гребень земляной плотины может привести к размыву низового откоса и ее разрушению. Поэтому такие плотины строят глухими, а для пропуска воды из верхнего бьефа в нижний служат специальные водосбросы, расположенные вне тела плотины (Рис. 48). Рис.48 Тип плотины 90 Земляные и каменные плотины делятся на следующие основные типы: 1) Плотины однородные — из одного грунта, например из песка, супеси, суглинка. 2) Плотины из разнородных грунтов — глины, супеси, песка и других грунтов, располагаемых в определенном порядке. 3) Плотины с водонепроницаемым покрытием — экраном, который может быть пластичным из глины, суглинка, торфа или жестким— из бетона, металла. 4) Плотины с водонепроницаемым ядром из грунта, расположенным в центральной части. 5) Плотины каменно-земляные, когда часть профиля плотины выполняется из камня. К ним относятся такие плотины, объем наброски камня, в профиле которых составляет 50% и более. При объеме камня менее 50% плотины относятся к земляным. 6) Каменно-набросные плотины отсыпаются из камня, водонепроницаемость их, как и в предыдущем случае, достигается экраном или диафрагмой из дерева, железобетона, асфальтобетона и стали. 7) Плотины из каменной кладки, водонепроницаемость которых обычно достигается устройством экранов из дерева, бетона, стали. По способам возведения земляные и каменные плотины делятся на следующие типы: 1) Плотины насыпные, возводимые путем сухой насыпки грунта (камня), доставляемого транспортными средствами (автомобилями- самосвалами, скреперами и т. д.), и последующего его уплотнения; 2) Плотины намывные — в этом случае смесь грунта с водой оставляется по трубам и укладывается (намывается) в тело плотины; плотина возводится так называемым гидромеханизированным способом; 3) Плотины полу намывные, в которых при помощи гидромеханизации ведется только укладка грунта в ядро плотины, а внешние призмы отсыпаются насухо; 4) Плотины, возводимые направленными взрывами; 5) Плотины из сухой кладки, выполняемые из хорошо подобранных камней, укладываемых горизонтальными рядами с заполнением пустот щебнем. 1.6.3 Фильтрация воды в земляных плотинах Материал тела земляной плотины всегда в той или иной мере проницаем для воды. Поэтому в плотине создается поток фильтрующейся из верхнего бьефа в нижний воды со свободной поверхностью, постепенно понижающейся к нижнему бьефу, и называемой депрессионной поверхностью, а в вертикальном разрезе, поперек оси плотины — депрессионной кривой. Ниже депрессионной поверхности грунт плотины насыщен водой и взвешивается ею; выше депрессионной поверхности находится зона грунта с естественной влажностью, зависящей от климатических условий. 91 Фильтрация воды в теле плотины вызывает неблагоприятные явления в зоне насыщения водой, грунт подвержен действию фильтрационных гидродинамических сил, возможен вынос частиц грунта и оползание откосов. В целях уменьшения водонасыщенной зоны в плотинах и повышения устойчивости откосов применяется дренаж плотин, т. е. введение в тело плотин зон или полостей, заполненных гравием, щебнем, камнем, перехватывающих фильтрационный поток и понижающих депрессионную поверхность. Общий упрощенный метод расчета фильтрации воды в земляных плотинах из однородного грунта на водонепроницаемых основаниях заключается в установлении координат депрессионной кривой и величины фильтрационного расхода воды. Для решения этой задачи берется 1 м длины плотины, при этом профиль плотины делится на три части: Верховой клин — треугольник, отсекаемый вертикалью, проведенной через урез воды верхнего бьефа; Низовой клин — треугольник, отсекаемый вертикалью (в точке выхода кривой депрессии на низовой откос), Средняя часть - между указанными вертикалями. Материалами для земляных плотин могут служить самые разнообразные грунты, а также отходы металлургической промышленности и тепловых электростанций (золы, шлаки и пр.), находящиеся вблизи места постройки плотины. Конструкции земляных плотин. Основные размеры профиля (уклоны и форма откосов) плотины назначаются в зависимости от высоты ее, рода грунта, свойств основания и фильтрационных условий. Наиболее распространены откосы с уклоном от 1:2,5 до 1:3,5, но при слабых основаниях делают их иногда и более пологими. В плотинах небольшой высоты откосы могут быть и круче — с уклоном 1:1,5—1:2. Рис.49 Земляная плотина с грунтовым экраном: 1 — жирный суглинок, тщательно трамбованный; 2 — песок (защитный слой); 3 — пески и супеси; 4 — дренажный тюфяк; 5 —дренажная призма; 6 — берма; 7 — крепление верхового откоса 92 Верховой откос делают более пологим, чем низовой. Для защиты верховых откосов плотин от повреждений, которые могут возникнуть в результате действия волн, льда и колебания температуры, устраивают защитные покрытия. Защитные покрытия откосов выполняются в виде каменной наброски или мощения, бетонных или железобетонных плит. Конструкции этих креплений сходны с креплениями, применяемыми при защите берегов судоходных каналов. Гребень плотины предназначается для движения транспортных средств по плотине, ширина его задается в соответствии с нормами для проектирования автомобильных и железных дорог. Минимальную ширину гребня обычно принимают равной 3—4м, а при двустороннем движении автомобильного транспорта по плотине т 6 до 12м. Возвышение гребня плотины над самым высоким уровнем воды верхнего бьефа принимают равным высоте ожидаемого наката волны по откосу плюс запас 0,3—1,0м. В целях безопасности движения по плотине, ее гребень ограждают перилами или надолбами. Низовой откос обычно укрепляют, засевая его травами или покрывая дерном. В зоне возможного выхода фильтрационных вод на откосе устраивают крепление в виде слоя гравия или щебня. На низовых откосах нередко устраивают через 10—15м по высоте горизонтальные площадки — бермы — шириной от 2м, предназначенные для увеличения устойчивости откоса. Для отвода дождевых вод, стекающих сверху, у внутреннего края бермы устраивают кювет, входящий в общую систему дренажа плотины. Для снижения уровня депрессионной поверхности в теле плотины, когда она возводится из водопроницаемых грунтов, применяют противофильтрационные устройства в виде экранов, понуров, ядер и диафрагм. Экраном называется слой малопроницаемого материала, который размещен по верховому откосу плотины. При устройстве экрана кривая депрессии проходит в верховой части плотины значительно ниже, чем в плотинах с ядром, что способствует увеличению устойчивости сооружения. Материалом для экрана служат: глина, суглинок, торф, глинобетон, дерево и железобетон, так как они обладают водонепроницаемостью и некоторой гибкостью на случай осадки плотины. Сверху экран покрывают защитным слоем из несвязного грунта во избежание размыва водой и промерзания в период зимней сработки водохранилища. Для надежного снижения фильтрационного расхода воды в основании плотины экран сопрягают с водонепроницаемым основанием. При водопроницаемом основании или глубоком его залегании устраивают понур, который является продолжением экрана и укладывается по дну 93 водоема перед плотиной. Понуры делают из тех же материалов и теми же способами, что и экраны. Ядром называется противофильтрационное устройство из малопроницаемого (глинистого) грунта, расположенное в центральной части плотины. Ядро имеет обычно форму высокой трапеции. Ядро, как и экран, доводят до водонепроницаемого слоя в основании. Если водоупор находится на значительной глубине от подошвы плотины, сопряжение с основанием делают при помощи завесы из глиноцементного раствора, нагнетаемого в основание. Ядро лучше защищено от промерзания и меньше в объеме по сравнению с пластичным экраном на плотинах с одинаковым напором. В последнее время высокие плотины делаются обычно с ядрами. Диафрагма, как и ядро, располагается в центральной части плотины, но выполняют ее из твердого материала. Бетонные, железобетонные, металлические и деревянные диафрагмы применяют в тех случаях, когда близ места постройки плотины отсутствует глина или суглинок для ядра. В настоящее время подобные диафрагмы применяют относительно редко. Дренаж тела плотины устраивают для снижения кривой депрессии и недопущения выхода ее на откос. Обычно для этого у основания низового откоса плотины располагают дренажную призму, состоящую из камня или щебня с обратным фильтром по ее контуру. Сопряжение тела плотины с основанием и берегами должно обеспечить плотное примыкание тела плотины к грунту основания и берегов. Для этого удаляют верхний растительный слой грунта толщиной 0,3—1,0м, пронизанный корнями растений и сильно фильтрующий. 1.6.4 Способы возведения земляных плоти Насыпные плотины являются самыми распространенными сооружениями. Уплотнение насыпного грунта плотины делают во избежание опасной неравномерной фильтрации воды и для уменьшения осадок и деформации ее тела после принятия напора. В современных условиях строительства грунт тела плотины уплотняют чаще всего самоходными или прицепными катками. Катки могут быть гладкими, ребристыми и кулачковыми, а также с трамбующими или вибрационными устройствами. Наибольший эффект уплотнения суглинистых грунтов дают ребристые или кулачковые катки. Для уплотнения супесчаных, песчаных, песчано- гравелистых, обломочных грунтов применяют гладкие катки. Толщину уплотняемых слоев принимают равной 15—20см. Чем глинистее грунт, тем меньше должна быть высота уплотняемого слоя, причем в экранах и ядрах она не должна превышать 10—15см. Степень 94 уплотнения грунта в плотине характеризуется получаемой величиной объемной массы грунта и зависит главным образом от его влажности. Влажность грунта задается в проекте так, чтобы получить минимальную последующую осадку плотины и более устойчивые и экономичные откосы плотины. Степень уплотнения грунта контролируют с помощью особых полевых плотномеров и лабораторным определением объемной массы проб грунта. На практике грунты уплотняют до объемной массы 1,7—1,9т/м 3 , в высоких плотинах — до 2т/м 3 . Осадка насыпных плотин складывается из осадки тела плотины и осадки ее основания. В соответствии с ожидаемой осадкой задается строительный запас высоты плотины. Намывные плотины выполняются с использованием метода гидромеханизации для операций по добыче, транспортированию и укладке грунта. Применяются два способа намыва — эстакадный ибез эстакадный. При эстакадном способе плотину из грунта с ядром намывают с помощью двух боковых пульповодов, т. е. лотков или трубопроводов, подающих пульпу — смесь грунта и воды, расположенных : вдоль откосов на эстакадах. Пульпа выпускается из трубопроводов через особые выпуски, размещенные через каждые 5—10 м по их длине. При эстакадном намыве с одного положения трубы намывают слой грунта высотой до 5—6м, а после этого трубопроводы перемещают на эстакады следующего яруса. При без эстакадном способе пульповоды укладывают непосредственно на грунте у откоса или на небольших дамбах из того же грунта. Рис.50 Плотина, возведенная отсыпкой грунта в воду на неразрываемое основание: 1 —банкет из камней; 2— первый слой обратного фильтра из разнозернистой щебеночной или гравийной смеси крупностью 2,5—80 мм; 3—второй слой обратного фильтра из песка крупностью более 1 мм; 4 — супесь; 5 — крепление верхового откоса Плотины, возводимые направленными взрывами. В последние годы в нашей стране успешно проводятся работы по возведению гидротехнических сооружений с помощью направленных взрывов 95 крупных зарядов взрывчатого вещества, соответствующим образом расположенных в массиве породы. Такой способ возведения земляных гидротехнических сооружений значительно сокращает сроки строительства и уменьшает затраты на приобретение механизмов и транспортных средств, на временное жилищное строительство и устройство временных водоотводных сооружений. Направленными взрывами возводятся земляные и каменно-набросные плотины практически любой степени капитальности (временные и постоянные), но при благоприятных геологических, гидрогеологических и топографических условиях. 1.6.5 Деревянные плотины Деревянные плотины, как правило, устраивают водосбросными (водосливными); глухие деревянные плотины оказываются дороже земляных или каменно-набросных. Рис.51 Водосливная деревянная плотина: а — ппоперечный разрез; б — план свай и шпунтов; 1 — глиняная подушка; 2 — понур; 3— водобой; 4 — слив; 5 — рисберма; каменное крепление на обратном фильтре; 7—свайный частокол; 8 — обратный фильтр; 9—водобойный шпунт; 10 — глинобетон; 11—королевой шпунт; 12 — глина; /3 — понурный шпунт; 14—мост;15 — стойка; 16 — щитки Основным материалом, используемым для строительства деревянных плотин, является сосна, наиболее стойкая против загнивания порода, особенно в условиях переменной влажности. Такими же качествами обладает лиственница, но она трудна в обработке. Дуб — самая стойкая против загнивания порода, вследствие дороговизны используется лишь в особо ответственных частях 96 сооружений. Лесоматериал для деревянных плотин применяют обычно сырой, с влажностью более 23%. Водосливная деревянная плотина состоит из флютбета, устоев и промежуточных опор (стоек). Водосливные отверстия плотины перекрывают простейшими плоскими затворами (щитками). Опорами для затворов водосливной деревянной плотины служат устои и стойки. Стойки ставят на расстоянии 1,0— 1,6м друг от друга. Стойки могут быть постоянными или съемными, последние на время прохода половодья и льда убирают, а затем устанавливают вновь. Внизу стойки упираются в поперечный брус флютбета, а вверху — в балку служебного моста. Для производства операций по подъему или опусканию затворов на плотине служебный мост делают шириной 1,5—2,5м. На этом мосту устанавливают механизмы для подъема затворов. В необходимых случаях рядом со служебным располагают проезжий мост. Флютбет деревянной плотины состоит из понура, водобоя, слива и рисбермы. Понур обладает водонепроницаемостью и служит для гашения напора фильтрующейся под сооружением воды, а также для укрепления русла реки перед сооружением. Водобой предназначен для воспринятая ударов воды, падающей на него через затворы, а также, как и понур,— для гашения оставшейся части напора при движении фильтрационной воды под водонепроницаемой частью водобоя. Слив является непосредственным продолжением водобоя и служит для отвода воды от плотины. За сливом располагается рисберма, защищающая дно реки от размыва. Конструкция флютбета зависит от грунтовых условий. При проектировании флютбетов деревянных плотин стремятся, прежде всего добиться наибольшей их водонепроницаемости, надежно защитить основание от размыва и обеспечить устойчивость сооружения. Флютбеты плотин бывают свайные, ряжевые и смешанные. Свайный флютбет устраивается при незначительном возвышении его над дном (не более 1м), если грунт допускает забивку свай. Он образуется рядами свай, забитых в грунт основания и перекрытых поверху связывающими брусьями и деревянными полами. Подземный водонепроницаемый контур флютбета образуется обычно понуром, удлиняемым иногда за счет глиняной подушки впереди, водонепроницаемой загрузкой водобоя и шпунтовыми рядами: понурным, устраиваемом в начале понура, королевым, располагаемом в начале водобоя под линией затворов, и водобойным — в конце водобоя. В отдельных случаях у конца водослива забивают четвертый поперечный ряд, который обычно представляет собой частокол из круглых свай. Королевой шпунт является основным и важнейшим в подземном контуре деревянной плотины, второй по значению — понурный шпунт, а остальные могут и отсутствовать. 97 Под понурный и водобойный полы для водонепроницаемости флютбета укладывают пластичную глину или суглинок, трамбуя их тонкими слоями. Во избежание фильтрации по контакту пола и глиняной загрузки под полом по сваям устанавливают на ребро поперечные горизонтальные доски. Под сливными полами, которые делают водопроницаемыми, загрузка представляет собой каменную наброску на слое грубого обратного фильтра. За деревянной плотиной для гашения энергии потока при малых напорах обычно устраивают крепление рисбермы в виде при груженных камнем фашинных тюфяков или камня в клетках. Длина отдельных частей флютбета зависит от характеристик грунта и величины напора. Ряжевый флютбет устраивают в тех случаях, когда в грунт основания нельзя забить сваи, например при скальном грунте или нескальном, но с большим количеством валунов. Ряжевые флютбеты представляют собой бревенчатые или брусчатые срубы, заполненные балластом и прикрытые сверху деревянными полами. Ряжи располагают непосредственно на грунте основания, при этом вместо забиваемых шпунтовых стенок, устраивают рубленые стенки, которые заглубляют в траншеи, заполняемые потом глиной. В свайно-ряжевом (смешанном) флютбете сваи и шпунт забивают так же, как и в свайном флютбете, но на уровне основания их срезают по горизонтальной плоскости и на них ставят ряжи так, что пересечения ряжевых стен приходятся как раз над сваями. Заполнение клеток ряжей делают так же, как и подполья свайных флютбетов. Рис.52 Сопряжение ряжевого флютбета с основанием: 1 — рубленая стенка ряжа; 2 — глина |