УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОТИНЫ И УМЕНЬШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ

Полезная модель относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению железобетонных плотин.
Известны многочисленные факторы, неизбежно влияющие на процессы трещинообразования эксплуатируемых железобетонных плотин. Вполне очевидно, что фильтрация воды через трещины железобетонной плотины является негативным фактором, снижающим ее энергетическую эффективность и долговечность. Известно также, что температурные напряжения соизмеримы с напряжениями от гидравлического давления и могут привести к трещинообразованию бетонной кладки в строительный и эксплуатационный периоды. Неравномерные осадки основания также способствуют этому. Все эти факторы увеличивают фильтрацию. (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. М. Стройиздат, 1983 г. С.300).
Образование достаточно глубоких горизонтальных трещин со стороны напорной грани плотины отмечено на многих плотинах действующих крупных сооружений. На замоноличивание этих трещин для устранения фильтрации через них затрачиваются большие средства, чтобы бороться с данным явлением.
Известно устройство для гидроизоляции швов и трещин в гидротехнических сооружениях, бетонных конструкциях и конструкциях из каменной кладки, включающее, по меньшей мере, один опорный элемент, проходящий в продольном направлении по части шва или трещины, при этом опорный элемент прикреплен на одной стороне к имеющейся поверхности плотины с возможностью его скольжения относительно упомянутой поверхности, причем опорный элемент перекрывает указанный шов или трещину; гидроизоляционный экран, содержащий полосу из упругодеформируемого материала, расположенную в продольном направлении поверх опорного элемента и плотно прикрепленную к имеющейся поверхности по обеим сторонам шва или трещины; по меньшей мере, одно промежуточное защитное основание, расположенное между гидроизоляционным экраном и опорным элементом; крепежное устройство для водонепроницаемого крепления гидроизоляционной полосы экрана к имеющейся поверхности с обеих сторон, причем крепежное устройство содержит металлические профили (RU 2243318 С2, дата приоритета 06.12.1999, дата публикации 20.08.2003, автор Скуэро Альберто, СН).
Недостатком известного устройства является то, что оно не может регулировать напряженно-деформированное состояние плотины в процессе ее эксплуатации и тем самым предотвратить образование и развитие трещин и, как следствие, фильтрацию, так как этим устройством осуществляется только заделка трещин, причем достаточно трудоемкая и дорогостоящая, хотя и универсальная применительно к объектам.
Известна бетонная арочная плотины, принятая в качестве прототипа, при возведении которой использованы элементы, повышающие деформативность плотины в направлении действия консольного изгиба, при этом элементы выполнены поярусно в виде горизонтальных рядов несквозных радиальных каналов, открытых с низовой грани плотины, которые после наполнения водохранилища и стабилизации деформаций плотины заполнены бетонной смесью (SU 1700134 А1, заявлено 22.01.90, опубликовано 23.12.91, авторы Аничков Д.А., Костенко С.А., прототип).
Недостатком прототипа является то, что в процессе эксплуатации не представляется возможным регулировать напряженно-деформированное состояние плотины и тем самым предотвратить фильтрацию, а заделка трещин в процессе эксплуатации трудоемка и дорога и не достигает цели как по улучшению напряженно-динамического состояния плотины, так и по уменьшению фильтрации. Это приводит к снижению надежности в процессе эксплуатации плотины.
Задачей полезной модели является повышение надежности плотины путем регулирования в процессе эксплуатации напряженно-деформированного состояния плотины для уменьшения трещинообразования и фильтрации.
Для решения поставленной задачи в устройстве для регулирования напряженно-деформированного состояния и уменьшения фильтрации плотины, содержащем выполненные в плотине каналы, согласно полезной модели, каналы выполнены вертикально расположенными в области напорной грани с встроенными в них заанкеренными армотросами, выведенными на гребень плотины и снабженными в верхней части устройствами для фиксации и натяжения, при этом армотросы заложены в пробуренные в основании плотины вертикальные каналы, выполненные с уширением в нижней части и забетонированные высокопрочным бетоном до низа плотины, а в теле плотины устроены вертикальные каналы, в которые заложены и заанкерены армотросы на другом уровне.
На фиг.1 схематично представлен продольный разрез устройства для регулирования напряженно-деформированного состояния и уменьшения фильтрации плотины; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг 2.
Устройство для регулирования напряженно-деформированного состояния и уменьшения фильтрации плотины встроено в плотину 1 непосредственно при ее возведении и содержит заанкеренные армотросы 2, установленные с определенным расчетным шагом в теле плотины в области напорной грани. Часть армотросов 2 заложена в пробуренные в основании плотины вертикальные каналы 3, выполненные с уширением 4 в нижней части и забетонированные высокопрочным бетоном до низа плотины. Забетонированные каналы служат глухим анкером для армотросов 2, выведенных на гребень плотины при ее строительстве через вертикальные каналы, выполненные в теле плотины и являющиеся продолжением упомянутых вертикальных каналов 3. В верхней части армотросы 2 снабжены устройствами 5 для натяжения и фиксации. В чередующимся порядке с армотросами 2, заанкеренными в основании плотины, в теле плотины в вертикальные каналы 6 заложены и заанкерены на другом уровне армотросы 2, также выведенные на гребень плотины и снабженные устройствами 5 для натяжения и фиксации. Вертикальные каналы в теле плотины 1 могут быть выполнены в виде труб (например, пластмассовых).
Работа устройства для регулирования напряженно-деформированного состояния и уменьшения фильтрации плотины заключается в обжатии бетона с помощью преднапряженных армотросов 2, уложенных в каналах 3, 6 плотины на всю ее высоту и заанкеренных внизу плотины на разных уровнях, преднапряжение которых осуществляется на гребне плотины с помощью натяжных и фиксирующих устройств 5. В процессе эксплуатации плотины осуществляют слежение за ее состоянием с помощью имеющихся в плотине стационарных датчиков деформации и других приборов, фиксирующих уровень фильтрации, а также осуществляют дополнительное преднапряжение с фиксацией при помощи натяжных и фиксирующих устройств 5.
Таким образом, использование полезной модели в отличие от прототипа позволяет в процессе эксплуатации регулировать напряженно-деформированное состояние плотины путем донапряжения и фиксации армотросов, а также уменьшить трещинообразование и фильтрацию, и тем самым повысить надежность плотины в процессе ее эксплуатации.