Бетонная плотина и способ ее возведения Советский патент 1987 года по МПК E02B7/10 

Изобретение относится к гидротехническому строительству массивных бетонных сооружений, возводимых с применением мало- цементного укатанного бетона.

Целью изобретения является повышение надежности сооружения путем обеспечения совместной статической работы зон плотины, а также повышение эффективности производства работ.

На фиг. 1 показан профиль графитацион- ной плотины в целом; на фиг. 2 и 3 - узлы 1 и II на фиг. 1 соответственно.

Плотина содержит верховую напорную зону 1, выполненную из плотного вибрируе- мого бетона, состоящего из блоков высотой 0,75-1,0 м, среднюю основную зону плотины из малоцементного указанного бетона 2 и низовую теплозащитную зону 3, выполненную из сборных элементов 4, включающих в себя теплоизоляцию 5. Стыки 6 зон плотины в целях их полной совместной работы имеют пилообразный вид. На контакте зон 1 и 2 вдоль откоса 3-4 слоев малоцементного бетона расположены участки 7 недоуплот- ненного бетона, имеющие наклон в сторону нижнего бьефа с заложением 1:0,6-1:1. Участок пилообразного стыка 6 между зонами 1 и 2 имеет ширину порядка 1 -1,5 м при метровой высоте блоков 8 в напорной зоне 1. Ширина участков 7 составляет 0,3- 0,5 м.

Специально выполненные расчеты напряженного состояния фрагмента плотины с воспроизведением пониженной жесткости недоуплотненных участков 7 показали, что прочность сооружения обеспечивается даже при снижении жесткости недоуплотненного бетона в 10 раз. С точки принимается равным 1:0,6-1:1 в зависимости от свойств бетонной смеси. На следующем ярусе плотины расположение откоса смещается в сторону напорной грани так, чтобы пилообразный стык 6 напорной и средней зон плотины размещался в вертикальной плоскости.

Плотина работает следующим образом.

В строительный период благодаря равномерному возведению сооружения по всему профилю плотины напряжения от собственного веса распределены строго в соответствии с геометрией плотины. Температурные напряжения строительного периода имеют низкий уровень ввиду пониженной экзо- термии в малоцементном бетоне. В эксплуатационный период благодаря совместной работе напорной 1 и средней 2 зон плотины и наличию тепловой защиты с низовой стороны плотина работает как монолитное сооружение без ослабления его вертикальными и горизонтальными строительными швами в отличие от известных плотин, в которых между напорной и средней зонами раскрывается строительный шов и могут иметь место растягивающие напряжения, раскрытия горизонтальных блочных швов или трещины. Низовая теплозащитная зона 3 обеспечивает снижение или отсутствие растягивающих температурных напряжений в теле плоти- ны, исключая раскрытие горизонтальных блочных швов как со стороны верховой грани, так и в низовой зоне малоцементного бетона. Теплоизоляционный слой 3 в статической работе плотины может не учитывать ся, поскольку под сборными элементами 4 имеются горизонтальные швы глубиной 1,8 м. С учетом уменьшения среднего объемного веса теплозащитного слоя 3 для компенсации собственного веса плотины, обеспечивающего зрения противофильтрационной ус5 тойчивости бетона участки 7 опасности не представляют, так как они расположены за линией дренажа 9, расположенного в напорной зоне 1. В этой же зоне располагаются уплотнения межсекционных температурно усадочных швов, выполненных известными способами. Обычным решением является также цементрационная завеса 10 и дренаж 11 в основании, выполняемые из галереи 12.

Особенностью предлагаемой плотины яв5 ляется конструкция низовой теплозащитной зоны 3, выполненной из сборных элементов 4 треугольного профиля, имеющих полости, заполненные теплоизоляционным материалом 5 при изготовлении сборных элементов на полигоне. В качестве теплоизоляционного материала может быть использован пенопласт, ячеистый бетон и др. Указанные на фиг. 3 размеры теплозащитного слоя 3 относятся к случаю использования сборных элементов 4 высотой 1 м. Средняя эффективная толщина теплозащитного слоя 1 м. При необходимости она может быть увеличена путем замены части малоцементного бетона 2 под сборным элементом 4 теплоизоляционным материалом 13 (вариант, показанный в верхней части фиг. 3).

Высота слоев малоцементного укатанного бетона 2 обычно составляет 25-35 см. Высота блоков 8 послойного бетонирования в напорной зоне 1 может быть принята, равной 0,75-1 м и более, в зависимости от

5 имеющихся мощных глубинных вибраторов. В итоге получается, что в каждом ярусе плотины высотой 0,75-1 м размещается 3-4 слоя малоцементного бетона, образующие откос со стороны напорной зоны 1. Для того, чтобы траектории главных сжимаю0 щих напряжений были направлены по нормали к участку 7 недоуплотненного бетона, заложение откоса устойчивость, ее профиль, должен быть увеличен на 0,5-0,7 м с низовой стороны.

5 Сущность предлагаемого способа возведения заключается в применении двух близких высокомеханизированных технологий бетонирования: послойного метода укладки

0

вибрируемого плотного бетона в напорную зону и метода виброукатки малоцементного бетона в основную среднюю зону плотины. Низовая теплозащитная зона собирается из сборных элементов, являющихся одновре- менно несъемной опалубкой, при этом треугольный профиль сборных элементов обеспечивает оптимальные условия для виброукладки малоцементного бетона в низовой части профиля плотины.

Предлагаемый способ бетонирования иллюстрируется примером (фиг. 1) для бетонной гравитационной плотины на скальном основании.

Укладку бетона выполняют сразу по всей длине плотины либо в пределах определенного ее участка, длина которого кратна ширине секций. Межсекционные темпе- ратурно-усадочные швы выполняют известными способами. Доставку бетонной смеси к месту укладки осуществляют автобетоновозами или автосамосвалами и разравнивают до требуемой высоты слоя бульдозером. Уплотнение малоцементного бетона осуществляют катками, обычный бетон уплотняют пакетом мощных вибраторов, навешенных на тракторе или манипуляторе. Все вышеназванные механизмы перемешаются по ранее уложенному бетону, что требует применения малоподвижных и жестких бетонных смесей.

Возведение плотины начинают с закрытия основания слоем 14 из обычного плотного бетона, укладываемого, например, послойным методом. Поверхность слоя 14 может быть выполнена с небольшим уклоном (1:200) в сторону напорной грани. Далее плотину возводят равномерно по всему профилю ярусами, высотой 0,75-1,0 м, равными высоте блоков 8 послойной укладки в напорной зоне 1 и высоте сборных элементов 4 треугольного профиля в низовой зоне 3. Каждый ярус возводится начиная с монтажа сборных элементов 4 на низовой грани. Затем производится укладка и укатка 3-4 слоев малоцементного бетона в средней зоне плотины 2 (высота слоя 25- 30 см) с образованием свободного откоса, обр.ашенного в сторону напорной зоны 1. Укладку слоев 2 в пределах одного яруса целесообразно вести с перерывами в пределах сроков схватывания цемента для того, чтобы свести к минимуму количество горизонтальных блочных швов в плотине. Сразу после окончания укатки 3-4-х слоев малоцементного бетона 2 укладывают бетонную смесь в напорную зону 1 однослойным блоком 8 с применением послойного метода. На следуюшем ярусе плотины откос 3-4 слоев малоцементного бетона смещают в сторону напорной грани так, чтобы образовался пилообразный стык напорной и средней зон плотины.

0

5

0

5

0

0

5

0

5

Опалубка напорной грани может быть обычной скользящей либо несъемной железобетонной. Ее монтаж ведется с обычным опережением перед бетонированием яруса плотины. В зимний период работы могут производиться под зашитой шатра известными способами. Длина сборных элементов определяется конкретными условиями строительства в зависимости от транспортной схемы и монтажного оборудования. Она должна быть кратна расстоянию между межсекционными швами или швами-надрезами. Путем укатки малоцементного бетона слоями высотой 0,25-0,35 м было уложено 200 м, послойным методом было забетонировано два блока высотой по 0,9 м, общим объемом 146 м. Стык укатанного и обычного бетона моделировался путем присыпки к укатанному бетону бетонной смеси, а послойные блоки бетонировали в выемке с откосом более 1:1.

Формула изобретения

1.Бетонная плртина, включающая напорную зону из обычного бетона, среднюю зону из малоцементного бетона и низовую зону из сборных элементов, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности сооружения путем обеспечения совместной статической работы зон плотины, а также повыщения эффективности производства работ, стыки зон выполнены пилообразными, причем высота блоков напорной зоны и сборных элементов низовой зоны равняется высоте 3-4-х слоев малоцементного бетона средней зоны, образующих откос с заложением 1:0,6-1:1, обращенный в сторону напорной грани, а низовая зона выполнена теплозащит ной из сборных элементов треугольного профиля с полостями, заполняемыми теплоизоляционным материалом, типа пенопласта или ячеистого бетона.

2.Плотина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффективной толщины теплозащитной низовой зоны, она выполнена с дополнительными полостями треугольного профиля, образованными между сборными элементами и откосом малоцементного бетона, обращенным в сторону низовой грани, при этом полости заполняются теплоизоляционным материалом.

3.Способ возведения бетонной плотины, заключающийся в ее поярусном наращивании послойным бетонированием и применении укатки малоцементного бетона в средней зоне плотины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сооружения путем обеспечения совместной статической работы зон плотин, а также повышения эффективности производства работ, возведения яруса плотины выполняют последовательно путем монтажа на низовой грани сборных элементов, укладки и укатки в средней зоне 3-4 слоев малоцементного бетона с образованием откоса, обращенного в сторону напорной зоны, с последующей укладкой в ней бетона до совмещения со средней зоной, причем на следующем ярусе бетонирования откос 3-4 слоев малоцементного бетона смещают в сторону напорной грани плотины для образования пилообразного стыка между напорной и средней зонами плотины.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении массивных гидросооружений с применением малоцементного бетона. Цель изобретения - повышение надежности сооружения путем обеспечения совместной статической работы зон полотна, а также повышение эффективности производства работ. Плотина содержит верховую напорную зону 1, выполненную из плотного виб- рируемого бетона, среднюю основную зону 2 из малоцементного укатанного бетона и низовую теплозащитную зону 3, выполненную из сборных элементов 4, включающих в себя теплоизоляцию 5. Стыки 6 зон плотины в целях их полной совместной работы имеют пилообразный вид. Возведение плотины начинают со средней зоны, которую сооружают методом укатки малоцементного бетона с образованием откоса, обращенного в сторону напорной зоны. Последнюю закрывают плотным вибрируемым бетоном со стороны напорной зоны 1 сразу после укатки 3-4-.х слоев малоцементного бетона. На следующем ярусе откос 3-4-х слоев малоцементного бетона смещают в сторону напорной зоны 1 для образования пилообразного стыка напорной и средней зон плотины. В эксплуатационный период благодаря совместной работе напорной и средней зон плотины и наличию тепловой защиты с низовой стороны плотина работает как монолитное сооружение без ослабления его строительными швами.- 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (О W INO ;о О5 а 4: / -/

7- 7О

12- 3м фиг-г

а 33м

/,лг,

ifus