Северный способ возведения грунтовой плотины

 

Изобретение относится к возведению грунтовых плотин преимущественно в условиях северной строительно-климатической зоны. Цель изобретения - повышение эффективности работ за счет ускорения оттаивания мерзлого грунта в процессе возведения плотины. Способ возведения грунтовой плотины включает поярусную отсыпку грунтового противофильтрационного элемента из мерзлых связных грунтов, возведение противофильтрационного элемента и устройство запитывающей траншеи между противофильтрационными элементами. При возведении упорных призм из несвязных грунтов подают воду в гребень каждого яруса, при этом воду подают в зону контакта упорной призмы и противофильтрационного элемента. Также производят подачу воды в запитывающую траншею и ее отведение. Противофильтрационный элемент устроивают путем промораживания грунта на период стабилизации прочности тела сооружения. После этого замораживающую систему отключают. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 Е 02 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4268422/29-15 (22) 25.06.87 (46) 30.04.89. Бюл. Н 16 (7 1) Красноярский инженерно-строительный институт (72) В.А. Шатыгин (53) 627,8 (088.8) (56) Блинов С. Н. Возведение земляных плотин в зимних условиях. Гидротехника и мелиорация", 1949, N - 1, с, 40-47.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1318641, кл. Е 02 В 7/06, 1986. (54) СЕВЕРНЫЙ СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ (57) Изобретение относится к возведению грунтовых плотин преимущественно в условиях северной строительноклиматической зоны. Цель изобретения — повышение эффективности работ

Изобретение относится к возведению грунтовых плотин, преимущественно в условиях северной строительноклиматической зоны.

Цель изобретения — повышение эффективности работ за счет ускорения оттаивания мерзлого грунта в процессе возведения плотины.

На фиг. 1 представлена плотина, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, при возведении плотины в летнее время.

Плотина содержит упорные призмы 1,в каждом ярусе отсыпки, центральную призму 2, запитывающую траншею 3.

ÄÄSU ÄÄ 1476049 А 1 за счет ускорения оттаивания мерзлого грунта в процессе возведения плотины. Способ возведения грунтовой плотины включает поярусную отсыпку грунтового противофильтрационного элемента из мерзлых связных грунтов, возведение противофильтрационного элемента и устройство запитывающей траншеи между противофильтрационными элементами. При возведении упорных . призм из несвязных грунтов подают воду в гребень каждого яруса, при

Ф этом воду подают в зону контакта упорной призмы и противофильтрационного элемента Также производят подачу воды в запитывающую траншею и ее отведение. Противофильтрационный элемент устраивают путем промораживания грунта на период стабилизации прочности тела сооружения. После этого замораживающую систему отключают.

2 ил.

Центральная призма 2 функционально разделена запитывающей траншеей 3 на противофильтрационный экран 4 и ядро 5. Плотина включает также противофильтрационный элемент 6. В про-! цессе строительства устраивают прудок 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Летом известными способами подготавливают основание.

Если оно мерзлое, то отсыпают слой талого грунта по всей ширине плотины с уплотнением для создания теплоизоляции

1476049, от охлаждающего действия мерзлого основания.

Зимой отсыпают первый ярус грунта по всей ширине плотины высотой, например, 20 м (контур АВСД). В упорные призмы 1 укладывают мерзлые несвязные грунты без уплотнения. В центральную призму 2, в экран 4 и ядро 5 укладывают мерзлые связные грунты 10 без уплотнения, в запитывающую траншею 3 отсыпают мерзлые несвязные грунты без уплотнения.. Противофильтрационный элемент 6 возводят, например, из сборного железобетона.. !5

Летом 1-й ярус плотины оттаивают гидравлическим способом путем залива воды в гребень насыпи с переливом воды через кромку откосов — 1-й цикл оттаивания. 20

Гидрооттаивание по 1-му циклу проводят в течение ограниченного времени, например за месяц. В оставшееся теплое время до наступления зимы в течение 2-3 мес, отсыпают плотину из талого грунта с уплотнением (контуры AA KL BL ) и одновременной подачей воды в прудки 7, устроен-ные на контакте упорных призм 1 и грунтовых противофильтрационных эле- 30 ментов (экрана и ядра) 4, 5 — второй цикл гидрооттаивания.

Часть мерзлого грунта первого яруса плотины по всей ее ширине оттаяла в течение первого цикла, образовался талик — фильтрующий слой грунта (контур АВСС ЕД Д), обеспечивающий необходимые условия для успешного оттаивания оставшегося мерзлого грунта (контур Д ЕС ) во втором цик- 40 ле гидрооттайки — во время подачи воды в прудки, устроенные на контакте упорных призм 1 и противофильтрационных элементов 4 и 5.

В предлагаемом способе возведе-45 ния плотины подача воды и запитывающую траншею 3 как самостоятельный цикл гидрооттайки будет малоэффективен: вода будет фильтровать через противофильтрационные элементы 4, 5 малым расходом, что обусловит низкую скорость оттаивания упорных призм 1, сложенных из несвязных грунтов. Для повышения скорости оттаивания воду нужно подавать в зону контакта упорных призм 1 с противофильтрационными элементами 4 и 5, т.е, в прудки 7. В этом месте устраивают переходную зо.ну, сопрягающую упорные призмы с противофильтрационными элементами. Подавая воду в пруток, устроенный в указанном месте, можно оттаивать с высокой скоростью мерзлые несвязные грунты упорных призм 1 и мерзлые связные грунты противофильтрационных элементов 4, 5 с наружных сторон.

При этом часть воды может фильтровать через противофильтрационные элементы 4, 5 в запитывающую траншею 3.

Затем организуют оттаивание противофильтрационных элементов 4, 5 изнутри со стороны запитывакщей траншеи 3. Если откачивать воду из запитывающей траншеи 3, которая профильтровала по талику в противофильтрационных элементах 4, 5, то противофильтрационные элементы 4 ° 5 постепенно оттаят. Для повышения скорости оттаивания нужно организовать циркуляцию воды в эапитывающей траншее 3—

3-й цикл оттаивания: для этого, например, в бортах плотины в запитывающую траншею 3 .подают воду, она самотоком фильтрует в несвязном талом грунте талика и оттаивает мерзлый . несвязный грунт запитывающей траншеи 1 .3 (днище потока) и мерзлый связный грунт противофильтрационных элементов 4 и 5 (борта потока). В русловой части плотины воду из эапитывающей траншеи 3 откачивают. В силу того, что несвязный грунт оттаивает быстро

4 в сравнении со связным грунтом, грунт запитывающей траншеи 3 быстро оттаивает на всю высоту и таким образом грунтовые противофильтрационные элементы 4,5 начинают оттаивать изнутри.Организацию циркуляции воды в эапитывающей траншее 3 можно осуществлять и другими известными способами.

Гидрооттайку противофильтрационных элементов 4, 5 со стороны запитывающей траншеи 3 (3-й цикл) можно осуществлять независимо от первого и второго цикла оттаивания.

Деление гидрооттайки на два первых цикла и очередность их исполнения по примеру 1 рациональна. Если гидрооттайку начать с выполнения 2-го цикла то вследствие отепляюп его воздействия поданной в прудок воды (в середину мерзлого массива) образуется замкнутый талик ограниченных размеров.

Дальнейшая передача тепла от воды к мерзлому грунту будет происходить

5 1476049 6

Оттаявший грунт 1-го яруса плотины до наступления морозов буфет самоуплотняться. За это время реализуется просадочная часть осадки связного грунта противофильтрационных элементов 4, 5 (гарантированного оттаивания можно добиться, используя подогрев воды, подаваемую в запитывающую траншею). Осадка доуплотнения будет протекать в зимнее время. От промерэания его будет защищать слой талого грунта, отсыпанного с уплот-, нением в оставшееся теплое время (по 1-му примеру контуры AAr KL u

К В BL, фиг. 1 и по 3-му примеру контуры А А KL и К В B L фиг. 2).

Во вторую зиму отсыпают второй ярус грунта по всей ширине плотины с одновременным возведением противофильтрационного элемента 6. Летом производят гидравлическое оттаивание второго яруса с одновременным наращиванием тела плотины.

Таким путем строят плотину в несколько сезонов с превышением гребня на высоту строительного подъема.

Плотину можно ставить под напор.

Противофильтрационный элемент 6 по своей сущности является временным конструктивным элементом: он нужен на период доуплотнения грунта экрана 4. Срок его эксплуатации можно совместить с наступлением другого события, например землетрясения, после наступления которого он может разрушиться в плановом порядке.

Противофильтрационный элемент 6 можно устраивать как в процессе строительства, так и после его окончания.

Например, его можно устроить в виде. ледогрунтовой завесы .с эаглублением в основание на расчетную глубину оттаивания. Непрерывное искусственное охлаждение проводят до полной консолидации грунта экрана совместно с

oTTRRBmHN основанием, на что потребуется 5-15 л. По завершении фформирования текстуры грунта экрана 4 необходимость в ледогрунтовой завесе отпадает, и замораживающую систему отключают в проектном режиме. кондуктивно. При наличии же талого фильтрующего слоя грунта по всей ширине плотины, образующемся при 1-ом цикле оттаивания, эффективность второго цикла оттаивания возрастает до предельной величины (для данного способа оттаивания) .

Предлагаемая последовательность работ необходима для случая, когда 10 упорные призмы сложены преимущественно из песчаных грунтов, а каменная наброска выполняет роли пригрузки.

Пример 2. Летом подготавли-; вают основание по способу аналогич- 15 но примеру 1.

Зимой отсыпают первый ярус грунта по всей ширине плотины, (контур АВСД) (фиг. 1). В упорные призмы 1 укладывают талые несвязные грунты с уплот- 20 нением, в противофильтрапионные элементы 4, 5 центральной призмы 2 укладывают мерзлые связные грунты без уплотнения, в запитывающую траншею 3 также укладывают талые несвязные 26 грунты с уплотнением.

В процессе укладки талые грунты неизбежно промерзнут. Таким образом техника гидрооттайки противофильтрационных элементов 4, 5 с целью уп- 30 лотнения мерзлого связного грунта полностью совпадает со способом, изложенным в первом примере.

Пример 3. Зимой отсыпают первый ярус грунта но всей ширине плотины (контур АВСД, фиг. 2) по тех- . нологии и из тех же грунтов, приведенных в 1-м примере.

В летнее время наращивают тело 40 плотины из талых грунтов по всей ширине (см. фиг. 2) †-контур АА"В В, с целью создания фильтрующей зоны.

Проведение этих работ позволяет исключить 1-й цикл гидрооттайки — за- 45 топление насыпи с переливом воды через откосы, а гидрооттайку начать со .

2-ro цикла путем подачи воды в нрудки

7, устроенные на контакте упорных призм 1 и противофильтрационных эле- я0 ментов 4 и 5. Одновременно ведут гид-— рооттайку мерзлого несвязного грунта запитывающей траншеи 3, например гидроигловым способом, путем закачки и откачки воды (3-й цикл).

Приведенная в примере 3 последовательность работ пригодна и для случая, когда упорные призмы сложены преимущественно из каменной наброски.

Формула изобретения

Северный способ возведения грунтовой плотины, включающий поярусное возведение одного грунтового проти1476049!

О г г ()) I ) I

Фце. 2

Составитель В. Казаков

Техред М.Ходанич Корректор И. Иуска

Редактор А. Долинич

Заказ 2133/28 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводствс н к.- издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 вофильтрационного элемента из мерзлых связных грунтов, возведение другого противофильтрационного элемента, устройство запитывающей траншеи между противофильтрационными элементами, поярусное возведение упорных призм из несвязных грунтов с гидравлическим оттаиванием каждого возведенного яруса плотины, о т л и ч. а— ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности работ за счет ускорения оттаивания мерзлого грунта в процессе возведения плотины, воду подают в зону контакта упорных призм с противофильтрационными элементами и в запитывающую траншею, а также производят отведение воды из запитывающей траншеи.