Способ контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины с глиноцементобетонной диафрагмой
METHOD OF MONITORING THE FILTRATION STATE OF A GROUND DAM WITH A CLAY-CEMENT-CONCRETE DIAPHRAGM

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано в качестве способа контроля целостности противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений из грунтовых материалов.
Известен способ контроля глиноцементобетонной диафрагмы в грунтовой плотине (патент Российской Федерации №2628447, опубл. 16.08.2017), включающий прокладку волоконно-оптического датчика температуры вдоль всей площади глиноцементобетонной диафрагмы со стороны нижнего бьефа, и его подключение к считывающему волоконно-оптическому трансиверу, определяющему место повреждения и величину протечек через глиноцементобетонную диафрагму. В процессе возведения грунтовой плотины, по ее высоте, в зоне последующего создания глиноцементобетонной диафрагмы отсыпают водонепроницаемые полки из суглинка с шагом 1,0-3,0 м и уклоном i в сторону нижнего бьефа для направления потока воды в сторону места расположения волоконно-оптического датчика температуры, прокладываемого по краям водонепроницаемых полок.
Недостатками аналога являются необходимость устройства большого количества полок с шагом 1-3 м по всей высоте диафрагмы, что требует дополнительных расходов на грунтовый материал полок и контроля качества выполнения этих работ, большая длина кабеля волоконно-оптического датчика, прокладываемого непрерывно по всем полкам, невозможность ремонта волоконно-оптического датчика в период эксплуатации грунтовой плотины, использование дополнительного оборудования, например, трансивера и связанные с этим расходы на его эксплуатацию.
Известен традиционный способ отвода и контроля количества воды, фильтрующейся через тело, основание и береговые примыкания плотины в нижний бьеф (СП 39.13330.2012 Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84*, п. 5.52, 5.58). Суть способа заключается в том, что выполняют трубчатый дренаж со стороны нижнего бьефа грунтовой плотины по ее фронту, устанавливают вдоль дренажа смотровые водосборные колодцы, например, через 100-200 м, затем устраивают дренажный коллектор в виде отводящей канавы или канала и делают водовыпуски из смотровых колодцев в дренажный коллектор.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является невозможность контроля локальных участков фильтрационного потока по длине плотины (дренажные расходы) с учетом расстановки смотровых водосборных колодцев с шагом 100-200 м по длине дренажного коллектора.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в определении фильтрационного состояния грунтовой плотины с глиноцементобетонной диафрагмой, в определении мест локализации возможных повреждений в глиноцементобетонной диафрагме с точностью до 1-1,5 м, в количественной оценке объема (расхода) фильтрации воды через повреждения в глиноцементобетонной диафрагме, в снижении сроков и затрат на их обнаружение и устранение.
Для достижения указанного технического результата в способе контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины с глиноцементобетонной диафрагмой, включающем устройство со стороны нижнего бьефа трубчатого дренажа для сбора воды, фильтрующейся через плотину, и отвод дренажного стока в общий водоприемный коллектор, в процессе возведения грунтовой плотины устраивают водонепроницаемую полку по всему фронту фильтрации в нижней части обратного фильтра со стороны нижнего бьефа грунтовой плотины, укладывают дренажную трубу, состоящую из коротких участков длиной 1-1,5 м по всему фронту фильтрации, на расстоянии от оси диафрагмы в пределах 0,8-1,0 ее ширины, подключают водоотводную трубку к каждому локальному участку дренажной трубы и выводят каждую водоотводную трубку в общую смотровую потерну.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай:
- водонепроницаемую полку, например, из бентонитовых матов, укладывают внахлест так, чтобы один конец был в зоне глиноцементобетонной диафрагмы, а другой конец - заводят за дренажную трубу.
Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше прототипа являются устройство водонепроницаемой полки по всему фронту фильтрации, например, из бентонитовых матов, укладка дренажной трубы, на расстоянии от оси глиноцементобетонной диафрагмы в пределах 0,8-1,0 от ее ширины, разбивка дренажной трубы на короткие участки длиной 1,0-1,5 м, подключение водоотводной трубки малого диаметра к каждому локальному участку дренажной трубы и вывод водоотводных трубок в общую смотровую потерну.
Благодаря наличию этих признаков появляется средство контроля, позволяющее прямым методом вести контроль за фильтрационными расходам по локальным участкам по всему фронту глиноцементобетонной диафрагмы, также появляется возможность выявлять участок с повышенным фильтрационным расходом и с точностью до 1,0-1,5 м определять в плане его местонахождение. Поскольку все замеры расходов производятся фактически в одном месте, в специальной общей смотровой потерне, мониторинг может быть произведен в автоматическом режиме.
Предлагаемый способ контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины с глиноцементобетонной диафрагмой иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показан фрагмент плана грунтовой плотины.
На фиг. 2 - фрагмент поперечного разреза грунтовой плотины.
На фиг. 3 - продольный профиль грунтовой плотины.
На чертежах показаны грунтовая плотина 1, глиноцементобетонная диафрагма 2, обратный фильтр 3, водонепроницаемая полка из бентонитовых матов 4, дренажная труба 5, водоотводная трубка 6, общая смотровая потерна 7, верхний бьеф - ВБ, нижний бьеф - НБ.
Способ осуществляется следующим образом.
Для определения места повреждения и возможности его контроля в глиноцементобетонной диафрагме 2 в нижней части обратного фильтра 3 грунтовой плотины 1 со стороны НБ подготавливают основание под водонепроницаемую полку 4 путем очистки поверхности основания от камней, корней, мусора и его утрамбовки, затем выполняют водонепроницаемую полку 4, например, путем укладки бентонитовых матов так, чтобы ближняя к оси грунтовой плотины 1 сторона бентонитовых матов попадала в зону глиноцементобетонной диафрагмы 2. Далее прокладывают дренажные трубы 5 из коротких отрезков, например, длиной 1-1,5 м и водоотводные трубки 6, заглушают дренажные трубы 5 с обоих торцов, подключают водоотводные трубки 6 к каждому дренажному отрезку с одной стороны и общей смотровой потерне 7 с другой. Затем выполняют засыпку уложенных дренажных труб 5 и водоотводных трубок 6 дренирующим материалом обратного фильтра 3. Отсыпку и планировку грунта выполняют вручную, утрамбовывая, например, виброплитой, и увлажняя при необходимости.
Таким образом, предлагаемый способ контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины 1 с глиноцементобетонной диафрагмой 2 позволяет осуществить контроль ее фильтрационного состояния, определить место повреждения в глиноцементобентонной диафрагме 2 с точностью до 1-1,5 м, количество возникающих протечек, снизить сроки и затраты по их обнаружению и устранению, избежать устройства смотровых колодцев и дренажного коллектора, а также позволит иметь обоснованные проектные решения, которые могут быть адаптированы к проектам грунтовых плотин с глиноцементобентонными диафрагмами в различных природно-климатических условиях для различных вариантов конструкций глиноцементобентонных диафрагмам.
Заявляемый способ контроля фильтрационного состояния грунтовой плотины с глиноцементобетонной диафрагмой имеет следующие ограничения: неприменимость способа для высоконапорных плотин, вызванная требованием к прочности материала трубчатых дренажных элементов, которые должны выдерживать нагрузку от веса плотины; ограничение по отметке укладки рабочих элементов способа, которые проводятся в нижней части грунтовой плотины, выше уровня НБ.