КАМЕННО-НАСЫПНАЯ ПЛОТИНА С АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ ДИАФРАГМОЙ
ROCK FILL DAM WITH ASPHALT-CONCRETE DIAPHRAGM

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для высоких каменно-насыпных плотин.
Известна конструкция каменно-насыпной плотины с боковыми призмами из горной массы и с железобетонной диафрагмой, расположенной в центральной зоне плотины и разрезанной вертикальными и горизонтальными деформационными швами. Напорная грань диафрагмы покрывается гидроизоляцией, с верховой и низовой стороны диафрагмы выполняются переходные зоны (см. Розанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Стройиздат, 1983. - стр.91).
Недостатком такой конструкции является снижение надежности, так как в ней, практически, невозможно избежать появление деформационных трещин. Кроме того, при возведении таких плотин усложняется производство работ.
Известна конструкция каменно-насыпной плотины с боковыми призмами из горной массы и с асфальтобетонной диафрагмой, которая получила широкое распространение и применяется при высоте плотин до 150 м. Самая высокая плотина Капру высотой 139 м строится в Турции (см. Розанов Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Стройиздат, 1983. - стр.92).
Недостатком такой конструкции является невозможность ее применения для высоких плотин, так как при высоте плотин более 150 м из-за больших напряжений в диафрагме происходит выдавливание битума в переходные зоны, снижается прочность и водонепроницаемость диафрагмы.
В основу изобретения поставлена задача повышения герметичности и, в целом, надежности работы высоких каменно-насыпных плотин с асфальтобетонной диафрагмой.
Поставленная задача решается тем, что предложенная конструкция каменно-насыпной плотины включает расположенную в центральной части плотины диафрагму из асфальтобетона, причем диафрагма выполнена составной из верхней и нижней диафрагм, образованных металлическими листами, установленными один на другой и впритык один к другому, наружные грани металлических листов верхней диафрагмы покрыты водонепроницаемой пленкой с соединением между собой металлических листов и водонепроницаемой пленки покрытия смежных листов в горизонтальных и вертикальных швах между металлическими листами и образованием сплошного водонепроницаемого контура, а внутренняя полость между верхней и нижней диафрагмами заполнена асфальтобетоном.
Кроме того, наружные грани металлических листов нижней диафрагмы также могут быть покрыты водонепроницаемой пленкой.
Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.
При выполнении диафрагмы составной из верхней и нижней диафрагм, образованных металлическими листами, у которых наружные грани покрыты водонепроницаемой пленкой, с соединением между собой металлических листов и водонепроницаемой пленки покрытия смежных листов в горизонтальных и вертикальных швах между листами и образованием сплошного водонепроницаемого контура, с заполнением внутренней полости между верхней и нижней диафрагмами асфальтобетоном, обеспечивается гибкость в целом такой диафрагмы, благодаря деформации верхней и нижней диафрагм из металлических листов, водонепроницаемой пленки на наружных гранях, пластическим свойствам асфальтобетона, заполняющего внутреннюю полость диафрагмы, исключается возможность выдавливания битума при высоких напряжениях в асфальтобетоне диафрагмы высоких плотин высотой более 150 м. При этом повышается водонепроницаемость диафрагмы, имеющей три водонепроницаемых контура, в том числе внутренний из асфальтобетона, и повышается надежность работы высоких каменно-насыпных плотин с асфальтобетонной диафрагмой.
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, отсутствуют в других аналогичных решениях при изучении данной и смежной отраслей техники, что, соответственно, обеспечивает по мнению автора соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан поперечный разрез по плотине с диафрагмой;
на фиг.2 - план-разрез по диафрагме.
Составная диафрагма 1 выполнена в центральной части высокой каменно-насыпной плотины. Между боковыми призмами 2 из горной массы и диафрагмой 1 устроены переходные зоны 3 из песка, щебня и др. В основании диафрагмы 1 выполнен бетонный фундамент 4 с заглублением в скальное основание. В бетонном фундаменте 4 устроена галерея для выполнения цементационной завесы 5.
Верхняя 6 и нижняя 7 диафрагмы образованы металлическими листами 8, у которых наружные грани покрыты водонепроницаемой пленкой 9, с установкой металлических листов 8 один на другой и впритык один к другому. Пленка 9 может быть выполнена в виде геомембраны из полимерных материалов (например, полихлорвиниловая пленка) и других. В горизонтальных и вертикальных швах 10 металлические листы 8 сваривают между собой, водонепроницаемую пленку 9 смежных листов соединяют между собой с образованием сплошного водонепроницаемого контура. Соединение пленки 9 в швах 10 может выполняться склеиванием, сваркой или перекрытием швов 10 дополнительной пленкой и ее приклеиванием к пленке 9.
По длине верхней 6 и нижней 7 диафрагм выполняют вертикальные температурные компенсаторы, например в виде полукруга (в горизонтальном разрезе).
Внутренняя полость 12 между верхней 6 и нижней 7 диафрагмами заполняется асфальтобетоном.
Металлические листы 8 верхней 6 и нижней 7 диафрагм могут быть объединены между собой связями 11, например арматурными связями, что позволяет улучшить условия монтажа и раскрепления листов 8.
В предлагаемой конструкции каменно-насыпной плотины все зоны, включая диафрагму 1, переходные зоны 3, боковые призмы 2 должны возводиться равномерно. После установки в верхней 6 и нижней 7 диафрагмах следующего ряда металлических листов 8, у которых их наружные грани покрыты водонепроницаемой пленкой 9, соединяют между собой металлические листы 8 и пленку 9 в горизонтальных и вертикальных швах 10 между листами 8. Затем отсыпают с уплотнением слой переходных зон 3, боковых призм 2 и параллельно заполняют внутреннюю полость 12 слоем асфальтобетона с уплотнением виброкатками или с использованием самоуплотняющегося литого асфальтобетона.
В высоких каменно-насыпных плотинах составная диафрагма может быть выполнена по всей высоте плотины или только в нижней части плотины, и в этом случае в верхней части плотины асфальтобетонная диафрагма - обычной конструкции.
Предлагаемая конструкция высокой каменно-насыпной плотины работает следующим образом.
После возведения плотины и наполнения водохранилища под действием гидростатического давления на диафрагму происходит ее свободное перемещение в сторону нижнего бьефа без нарушения водонепроницаемости благодаря ее гибкости и совместной работе составных частей диафрагмы, что достигается:
- свободной деформацией гибких верхней 6 и нижней 7 диафрагм, образованных соединением металлических листов 8 и покрывающей их наружные грани пленки 9 в швах 10, с сохранением при этом сплошного водонепроницаемого контура;
- пластическим, вязкоупругим свойствам асфальтобетона, заполняющего внутреннюю полость 12, его сцеплению с внутренней поверхностью металлических листов 8.
При этом пленка 9 и асфальтобетон во внутренней полости 12 обеспечивают защиту от коррозии металла верхней 6 и нижней 7 диафрагм.
Таким образом в предлагаемой конструкции высокой каменно-насыпной плотины обеспечивается высокая водонепроницаемость благодаря созданию трех водонепроницаемых контуров, исключается возможность выдавливания битума при высоких напряжениях в диафрагме и, в целом, достигается высокая надежность работы плотины.