Способ строительства бетонной плотины в речном каньоне
METHOD OF CONCRETE DAM CONSTRUCTION IN RIVER CANYON

Область техники
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может найти применение при строительстве бетонных гравитационных плотин на горных реках, протекающих в узких каньонах.
Уровень техники
Известные способы строительства речных плотин могут быть разделены на три группы [В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон, «Гидроэлектростанции», Красноярск, 2002 г., раздел «Последовательность возведения гидроузлов», Доступен как электронный ресурс по ссылке: http://engineeringsystems.ru/gidroelektrostancii/posledovatelnost-vozvedenija-gidrouzlov.php/]:
- без отвода реки из ее бытового русла (перемычечный метод с поэтапным перегораживанием русла реки);
- с отводом реки и пропуском строительных расходов (т.е. расходов реки в период строительства) по каналам, туннелям, трубам;
- пойменный способ (с перемещением русла).
Первый и третий из этих способов не применимы на реках, протекающих в узких каньонах, а второй выбран в качестве прототипа и характеризуется следующей последовательностью строительных работ [Электронный ресурс: http://hydrotechnics.ru/hidrousel/hidrousel6.html, дата доступа: 10.02.2017].
- проходка водосбросных туннелей для пропуска строительных расходов, отсыпка верховой и низовой временных перемычек (работы могут выполняться одновременно);
- отвод реки в водосбросные туннели;
- осушение котлована, образованного между верховой и низовой перемычками;
- возведение в осушенном котловане бетонной плотины, основанием которой помимо дна реки служат береговые склоны каньона.
Недостаток способа-прототипа - длительный срок строительства, обусловленный невозможностью начать возведение бетонной плотины (укладку в нее бетона) до завершения вышеуказанных предыдущих работ.
Раскрытие существа изобретения
Предметом изобретения является способ строительства бетонной плотины в речном каньоне, включающий проходку водосбросных туннелей для пропуска строительных расходов, отсыпку верховой и низовой перемычек, отвод реки в водосбросные туннели, осушение котлована, образованного верховой и низовой перемычками, возведение бетонной плотины, и перекрытие водосбросных туннелей, отличающийся тем, что бетонную плотину возводят в два этапа, на первом из которых сооружают над рекой на отметке, достаточной для пропуска паводков, железобетонную платформу и укладывают на нее бетон верхней части плотины, а на втором - укладывают бетон в нижнюю часть плотины, при этом первый этап начинают до завершения, а второй этап - после выполнения работ по проходке водосбросных тоннелей, отсыпке верховой и низовой перемычек, отводу реки в водосбросные тоннели и осушению котлована.
Технический результат изобретения - сокращение сроков строительства плотины, за счет более раннего начала работ по укладке бетона в ее тело.
Изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что работы по отводу реки в водосбросные туннели, укладке бетона в нижнюю часть плотины и последующему перекрытию водосборных туннелей выполняют в меженный период.
Осуществление изобретения с учетом его развития
Осуществление предлагаемого способа иллюстрируют фиг. 1-3, на которых схематично показаны:
1 - русло реки;
2 - направление течения реки;
3 - склоны каньона;
4 - верховая перемычка;
5 - низовая перемычка;
6 - котлован, образованный перемычками 4 и 5;
7 - бетонная плотина;
8 - водосбросные туннели для пропуска строительных расходов;
9 - железобетонная платформа;
10 - верхняя часть плотины 7;
11 - нижняя часть плотины 7;
12 - бетонные опоры под платформу 9;
13 - нижние секции стальных ферм;
14 - верхние секции стальных ферм;
15 - транспортный туннель;
16 - люки в платформе 9.
Строительство бетонной плотины по предлагаемому способу осуществляют, например, следующим образом.
После выполнения необходимых подготовительных работ (включая строительство транспортного туннеля 15) приступают к возведению плотины 7 и к прокладке водосбросных туннелей 8.
Первый этап строительства плотины 7 начинают с сооружения платформы 9, которую располагают над рекой на незатапливаемой отметке, т.е. на высоте, достаточной для пропуска паводков. В обоих бортах 3 каньона (имеющих, как правило, скальный характер) вырубают площадки для бетонирования опор 12. После бетонирования и набора бетоном опор 12 проектной прочности на них устанавливают стальные фермы из секций 13 и 14, соединяющие склоны 3 каньона. Платформу 9 сооружают с использованием опалубки перекрытия. Стальные фермы из секций 13 и 14 при этом выполняют функцию несущей конструкции опалубки перекрытия, на которую настилают палубу, например, из листов фанеры. На палубу послойно укладывают бетон и арматуру. Бетон, арматуру и секции 13, 14 стальных ферм подвозят по транспортному туннелю 15.
Для соединения левобережной и правобережной проезжих частей туннеля 15 могут быть использованы стальные фермы из секций 13, несущая способность которых достаточна для транспортных нагрузок. Над секциями 13, соединяющими левобережную и правобережную части туннеля 15, также сооружают монолитное перекрытие с использованием готовых опалубочных комплексов.
Для обеспечения необходимой прочности опор 12 и платформы 9 в них используют вибрированный бетон.
После набора бетоном, уложенным в платформу 9, проектной прочности приступают к сооружению верхней части 10 плотины 7. На платформу 9 послойно укладывают укатанный бетон, который в отличие от обычного (вибрированного) бетона допускает, подобно грунтовым смесям, движение строительных машин по поверхности свежеуложенного слоя и способен воспринимать нагрузки сразу после его уплотнения катками.
На первом этапе возведения плотины 7 расходы реки, включая весенние паводки, пропускаются через ее бытовое (естественное) русло, над которым на платформе 9 возводится верхняя часть 10 плотины 7. При этом одновременно могут выполняться работы по проходке водосбросных тоннелей 8.
После готовности туннелей 8 отсыпают перемычки 4 и 5, перекрывающие русло 1 реки с отводом воды в туннели 8, и осушают котлован 6.
После осушения котлована 6 начинают второй этап возведения плотины 7 - укладку бетона в нижнюю часть 11 плотины 7.
Бетон доставляют по туннелю 15 к люкам 16, через которые его послойно укладывают (начиная с дна реки) в нижнюю часть 11 плотины 7, перекрывающую русло 1. Нижняя часть 11 плотины 7 может быть выполнена из укатанного или вибрированного бетона.
После завершения укладки бетона в нижнюю часть 11 плотины 7 перекрывают водосбросные туннели 8, затапливая котлован 6 и перемычки 4, 5. При этом расходы реки начинают проходить через водопропускные отверстия, выполненные в теле плотины 7 в соответствии с ее проектом.
Как видно из вышеописанного, предлагаемый способ позволяет выполнить основной объем работ по бетонированию плотины 7, не дожидаясь завершения длительных строительных работ, необходимых для временного отвода реки из ее русла 1 (работы по проходке туннелей 8, отсыпке перемычек 4 и 5 с отводом реки в туннели 8 и осушению котлована 6), и тем самым существенно сократить сроки строительства плотины.
При этом отсыпка перемычек 4 и 5, осушение котлована 6, укладка бетона в нижнюю часть 11 плотины 7 (имеющую существенно меньший объем, чем верхняя часть 10), и последующее перекрытие водосбросных туннелей 8 с возвратом реки в русло 1 могут быть выполнены в меженный период (т.е. между весенними паводками). Это позволяет уменьшить требуемую пропускную способность туннелей 8 и тем самым удешевить строительство плотины.