Способ возведения грунтовых плотин и устройство для его осуществления

 

1. Способ возведения грунтовых плотин, включающий поярусную отсыпку и уплотнение , отличаюш н и с я тем, что, с целью обеспечения надежности плотин цутем повышения дтелени уплотнения грунта, в очередной отсыпанный грунт яруса плотины nqrpyжают путем забивки или набивки дополнительные объемы строительных материалов в виде свай, которые вводят одновременно в два и более ярусов отсыпанногб грунта тела плотины, располагая i сваи в плане рассредоточеннр в шахмат HW порядке. (Л сд ij со S 6 / /

„„Я0„„1054491

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(я) Е 02 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЙИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3476 40 4/29-15 (22) 28,07.82 (46) 15.11.83. Бюл. % 42. (72} Г. Я. Булатов, В. А. Леонов, С. С, Горский, В. В. Беляков. Q, B. Ка, закевич, А. С. Малахов, B. П. Кумейко, А. В. Воробьев, H. В. Касаткин и А. Г. Булатов (71) Ленинградский орцена Ленина поли технический институт им. M. И. Калинина, Всесоюзный научно-исслецовательский и проектный институт галургии, Ленин градский государственный институт по проектированию водохозяйственного и мелиоративного строительства и Ленин« грацское отделение Всесоюзного ордена

Ленина проектно-изыскательского и научно-исслецовательского института Гидро проект им. С. Я. Жука (53) 627.82 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

hh 169452, кл, Е 02 В 7 06,,1964.

2. Моисеев С. И. и цр. Каменноземляные плотины, М„"Энергия", 1977, с. 197-199.

3. Авторское свицетельство СССР по заявке % 3320639/29 15, кл. Е 02 В 7/06, 24.07.1981. (54} СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН И УСТРОЙСТВО. ДЛЯ

ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИ Я (57) 1. Способ возвецения грунтовых плотин, включаюший поярусную отсыпку и уплотнение грунта, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью обеспечения надежности плотин путем повышения

Степени уплотнения грунта, в очерецной отсыпанный грунт яруса плотины пдгружают путем забивки или набивки цополнительные объемы строительных материалов в sane свай, которые вводят .оцновременно в два и более ярусов отсыпанногО грунта тела плотины, располагая сваи в плане рассредоточенно в шахма Е ном поряцке.

1054491

2, Устройство цля осуществления способа, по п. 1, содержащее установленные в теле плотины сваи, о т л и ч а ю ш ее сятем,,что, с целью созцания сжи маюших напряжений вцоль плотины, сваи выполнены клиновыми призматической формы, при этом наибольший их размер ориентирован в поперечном к плотине направлении.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью созда ния дополнительного.уплотнения, набив ка свай выполнена из упругих частиц, а по оси набивки установлены упругие стержни в растянутом состоянии, снабженные концевыми упругими эле ментами-пружинами, закрепленными на концах за .анкерные плиты.

4. Устройство по и. 3, о т л и ч аю ш е е с я тем, что по оси полости в грунте до ее набивки установлен эластичный элемент, натяжение которого

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а точнее к плоь . тинам из местных материалов и, в осоI бенности, на поцрабатываемых поцземными выемками территориях. В резуль тате воздействия подработки основания, .на .котором находится плотина, в теле последней возникают растягиваюшие напряжения и трещины, вецущие к аварии или полному разрушению плотины.

Известен способ создания дополнительных сжимающих напряжений в цент ральной части плотины путем отсыпки наклонных сдвигающихся к центру слоев грунта Cl 3.

Недостатком указанного способа является малая управляемость степенью . уплотнения грунта в плотине.

Неиболее близким к предлагаемому является способ возвецения грунтовых плотин, включающий ноя русную отсыпку и уплотнение грунта Е2 1. Нецостатком этого способа является значительная неравномерность плотности грунта в слое: в нижней части его грунт оказыва ется нецоуплотненным, в верхней частиснимают после окончания набивки полости сваи„

5. Устройство по и. 3, о т л -и ч а ю ш е е с я тем, что цля набивки свай используют набухающий материал.

6. Устройство по н,. 3, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения дополнительного эффекта сжатия грунта, забивные сваи выполнены составными из нескольких процольных э ементов, которые соецинены в поперечном сечении пружинами, нахоцяшимися в процессе погружения свай в сжатом состоянии.

7, Устройство по п. 6, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в полость сваи устанавливают герметичную оболочку, заполненную поц давлением тверцеюшей жицкостью или возцухом . 8. Устройство по и. 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в составной свае по ее центру установлен распорный клин-серцечник. переуплотненным, а при применении

"гладких" катков - также и закатанным до зеркальной поверхности, что требует боронования поверхности грунта перец

5 отсыпкой послецующего слоя.

Этот способ недостаточно производителен вслецствие применения при отсып ке тонких слоев, поскольку толстые слои не могут быть проработаны методом укатки.

Кроме того, недостатками способа . являются существенная анизотропия плотности грунта и его сложность в наиболее неблагоприятном с точки зрения фильтрационной прочности. горизонтальном направлении.

Известно устройство цля осуществления способа возведения грунтовой плоgp . тины, соцержашее установленные в тело плотин сваи ГЗ 3.

В данном устройстве цля обеспечения нацежности и цолговечности грунтовой плотины в условиях цлительных нараста25 ющих цеформаций уцлинения ее оси в тело плотины погружают забивные или набивные грунтовые сваи, которые за

3 lOS4 счет вытеснения грунта в стороны, созда

Ъ ют сжимающими напряжениями на участках плотины, заключенных между свайными рядами, Недостатком этого устройства явля. 5 ется неравномерность уплотнения тела плотины. Бель изобретения в части способа возведеййя плотин является обеспечение надежности плотин путем повьпнения степе-Ж ни уплотнения грунта. .Поставленная цель достигается тем, что в очерецной отсыпанный грунт яруса

HJIoTHHbI погружают путем забивки или набивки цополнительные объемы строи- . 35 тельных материалов в вице свай, которые ,ввоцят оцновременно в цва и более яру/ сов отсыпанного грунта тела плотины, располагая сваи. в плане рассрецоточенно и в шахматном порядке. 20

Бель изобретения в,части устрой ства - созцание сжимающих напряжений вдоль плотины.

Указанная цель цостигается тем, что сваи выполнены клиновыми призматичес» кой формы, при этом наибольший их размер ориентирован в поперечном к плотине направлении, Кроме того, с целью создания попон кительного уплотнения, набивка свай мо- 30 жет быть выполнена из упругих частиц, а по оси набивки установлены упругие стеркни в растянутом состоянии, снабженные кольцевыми упругими элементами - пружинами, закрепленными на концах за анкерные плиты.

По оси полости в грунте цо ее набивки может быть установлен эластичный элемент, натяжение которого снима ют после окончания набивки полости сваи. Пля набивки свай может быть использован набухающий материал.

Кроме гого, с целью получения дополнительного эффекта сжатия грунта, забивные сваи могут быть выполнены 45 составными из нескольких продольных элементов, которые соединены в поперечном сечении пружинами, нахоцящимися в процессе погружения свай в сжатом состоянии.

50

Сваи могут также объединяться в группы и ряды. Набивка свай может про изводиться как из сыпучего сильно проницаемого материала (песок, гравий, кубик вспененной резины) и из малопроницаемого (суглинок, глина, бетонная смесь) или из перемежающихся слоев, так и из жицкого материала (битум, асфальт) и из упругих материалов (резина или баллоны из нее, заполненные возцухом поц постоянным или поц регулируемым внутренним цавлением). Применение в набивке

В полость сваи также мсвкет быть установлена герметичная оболочка, запол ненная поц давлением тверцеющей жидкостью или возцухом, à в составной свае по ее центру может быть установ- 55 лен распорный клин-сердечник.

На фиг. 1 представлена плотина, процольный разрез; на фиг. 2 - то же

491 4 поперечный разрез; на фиг. 3 — план плотины.

Поцлежашая тщательному дополнительному уплотнению, например, центральная часть (яцро) 1 грунтовой плотины разбивается по высоте от основания 2 цо гребня 3 на несколько ярусов горизонтальными поверхностями 4, с которых и произвоцится погружение забивных свай 5 и 6 заводского изготовления.

В плане (фиг. 3) сваи 6 забиваются, преимущественно в шахматном порядке.

Однако густоту свай прецпочтительно увеличивать в направлении к верхнему бьефу плотины. В процольном разрезе в зонах повышенной опасности трещинообразования частота свай также увеличиваетсяя.

Сваи применяются преимущественно клиновые и призматического сечения с целью созцания более равномерного и ориентированного поля сжимающих .напряжений в уплотняемом ярусе. Достигаемое при этом уплотнение и дополнительные сжимающие усилим в гори- . зонтальных направлениях резки снижают вероятность возникновения наиболее опасных вертикальных поперечных к гребню плотины трещин.

Получаемая при этом повышенная жесткость яцра превращает отрицательный эффект зависания в положительный (т.е. зависание призм на яцре), создает дополнительные вертикальные сжимающие напряжения в ядре и тем самым повышает его фильтрационную прочность.

Сваи могут погружаться как вертикально, так и наклонно, что особенно желательно, например, при возвецении наклонных ядер или экранов плотин.

При этом возможна также лучевая забивка свай, например, из галерей в основании плотины или ее теле, из смотровых шахт колодцев и пр. эластичных элементов, например, в вице натянутых резиновых шнуров из сплош ной или вспененной резины> позволяет нопучить цопопнитепьные сжимающие напряжения в грунтовой насыпи. Это мож- 5 но цостигнуть размещением по оси на бивной грунтовой сваи остапьных стержней или канатов, которые поцвергаются натяжению с помошью переносных цомкратов, стержни и канты снабжены кон цевыми упругими элементами и закреплены за анкерные плиты. Дпя свай эффективно применение набухающего материала, например, церева, опилок, сухой глины и пр. Эффект уплотнения буцет существенно повышен, если цля забивки применить.сваи с расширяющимся поперечным сечением. Этого можно постичь, изготовив сваю, составленную из цвух ипи. более процольных частей, между кото- 20 рыми установпены пружины,. нахоцяшиеся в сжатом состоянии. во время поги жения сваи. Аналогичный пружине эффект дает резиновый шнур, натянутый по оси составной сваи и отпускаемый после ее 25 погружения.

С целью повышения равномерности распрецеления сваи применяется метоц про бивки сваями сразу цвух и более ярусов отсыпки плотины. 30

Способ может быть эффективно при- . менен цля защиты существующих плотин, в особенности нахоцящихся под возцействием цеформаций уцпинения земной поверхности нац горными выработками. В этом случае. З5 забивка свай с гребня и откосов, а также из внутренних полостей (шахт, гаВНИИПИ Заказ 9054I37

Тираж 673 Поцписное

Филиал ППП Патент", г.Ужгород,ул. Проектная,4

1054491 d перей) плотины по мере нарастания цеформации уцпинения ее оси, может пол ностью исключить образование трещин, которые беэ применения зашиты неизбежно привоцят плотину к аварии.

В спучае набивки свай фипьтруюшим мате риалом;устройства открывают не ограниченные воэможности созцания разнообразнейших систем цренирования противофипьтрационного элемента и те ла ппотин.

Эффективность прецлагаемого спосо ба опрецепяется расширением существующих воэможностей уппотнения грунтов, благоприятным цля повышения нацежносги плотин направлением сжимающях напряжений.в грунте насыпи, высокой степенью управляемости и регупируемос ти процесса уплотнения, применением простой и эффективной технопогии. .Прецлагаемый способ особенно эффек тивен цпя возведения плотин в сложных гицрогеопогических условиях,. в том числе на поцрабатываемых территориях, гце другие способы не достигают гпавной цели - обеспечения безаварийности сооружений. Способ может быть эффективно применен цля зашиты.существующих ппотин от трешинообраэования и разрушения.

Отличительной особенностью способа является возможность точного позирования его положительного цействия, что и обусловливает его экономичность. Экойомический эффект от внедрения способа составляет .более 100 тыс. руб. ежегоцно.

I О 9 О О О И О О О о о и и о о и