4.3. На скальных основаниях в условиях широких створов (при , где - ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины, h - высота плотины) надлежит проектировать бетонные гравитационные и контрфорсные плотины, а в условиях узких створов (при ) предпочтение должно отдаваться арочным и арочно-гравитационным плотинам. При могут рассматриваться бетонные плотины разных видов: гравитационные, контрфорсные, арочно-гравитационные и арочные.
В зависимости от топографических и геологических условий в одном створе могут одновременно применяться плотины разных видов.
На нескальных основаниях бетонные и железобетонные плотины следует проектировать, как правило, в качестве водосбросных; для глухих участков напорного фронта бетонные и железобетонные плотины могут проектироваться только при надлежащем обосновании.
4.4. При проектировании плотин и их оснований в ССКЗ следует принимать один из следующих принципов строительства:
принцип I - многолетнемерзлые грунты в основании и береговых примыканиях сохраняются в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации, а талые грунты замораживаются, обеспечивая водонепроницаемость и фильтрационную прочность противофильтрационных элементов подземного контура плотины, в том числе на контакте плотины с основанием; предусматриваются меры по охлаждению основания в эксплуатационный период;
принцип IIа - многолетнемерзлые грунты в основании и береговых примыканиях искусственно оттаиваются на определенную расчетную глубину до начала или в процессе возведения плотины;
принцип IIб - допускается оттаивание многолетнемерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации; сооружение возводится и эксплуатируется без искусственного охлаждения или подогрева основания.
4.5. При проектировании плотин следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие минимальное нарушение окружающей природной среды.
4.6. Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать в соответствии с СП 58.13330.
Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью без учета местных заглублений в основании забетонированных крупных трещин, пробок, служащих основанием расположенной на них плотины.
5. Требования к строительным материалам
5.1. Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и их элементов должны удовлетворять требованиям строительных норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций СП 41.13330, национальных стандартов на строительные материалы и требованиям настоящего раздела.
5.2. В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона в отдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четыре зоны (рисунок 3):
I - наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием и не омываемые водой бьефов;
II - наружные части плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, а также части и элементы плотин, периодически подвергающиеся действию потока воды: водосбросы, водоспуски, водовыпуски, водобойные устройства и др.;
III - наружные, а также примыкающие к основанию части плотин, расположенные ниже минимальных эксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов;
IV - внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I - III.
а)
б)
а - глухая плотина; б - водосливная плотина;
I - IV - зоны плотины
Рисунок 3. Распределение бетона в теле плотины по зонам
5.3. К бетону различных зон бетонных и железобетонных плотин всех классов необходимо предъявлять требования, приведенные в таблице 2.
Таблица 2
Требования, предъявляемые к бетону различных зон плотины
Параметр
|
Зоны плотин
|
бетонных
|
железобетонных
|
Прочность на сжатие
|
I, II, IIа, III, IV
|
I, II, IIа, III, IV
|
Водонепроницаемость
|
II, IIа, III
|
II, IIа, III
|
Морозостойкость
|
I, II, IIа
|
I, II, IIа
|
Стойкость против агрессивного воздействия воды
|
II, IIа, III
|
II, IIа, III
|
Сопротивляемость истиранию потоком воды при наличии взвешенных и влекомых наносов, а также стойкость против кавитации при скорости воды по поверхности бетона 15 м/с и более
|
II
|
II
|
Тепловыделение при твердении бетона
|
I, II, IIа, III, IV
|
Предъявляется при соответствующем обосновании
|
Примечание. Для плотин IV класса требование к бетону по тепловыделению допускается не предъявлять.
|
Требования к бетону необходимо устанавливать дифференцированно, в соответствии с фактическими условиями работы бетона различных зон в период строительства и эксплуатации. При этом следует учитывать различие в уровне требований к бетону наружных и внутренних зон по высоте плотин.
5.4. Толщину наружных зон плотин следует принимать с учетом вида плотин, напряженного состояния, размеров конструктивных частей и элементов плотин, величины действующего напора, но не менее 1,0 м.
5.5. Возраст (срок твердения) бетона, соответствующий его проектному классу по прочности на сжатие и растяжение и марке по водонепроницаемости, следует назначать с учетом сроков возведения сооружения и наполнения водохранилища по СП 41.13330.
Как правило, возраст монолитного бетона плотин, отвечающий его классу по прочности и марке по водонепроницаемости, следует принимать равным 180 сут, возраст по морозостойкости - 28 сут.
Для бетонных плотин высотой более 60 м и объемом бетона более 500 тыс. м3 указанный возраст по прочности и водонепроницаемости следует принимать, как правило, равным одному году.
5.6. Марки бетона по водонепроницаемости должны назначаться в зависимости от градиентов напора в соответствии с требованиями СП 41.13330.
При защите напорной грани гидроизоляцией (экраном) водонепроницаемость бетона зоны III допускается принимать на марку ниже по сравнению с маркой при незащищенной напорной грани.
Для частей и элементов плотин, периодически омываемых водой (зона II), марка бетона по водонепроницаемости принимается не ниже W8; при действии на бетон потока воды с влекомыми наносами, а также при предъявлении к бетону требований по стойкости к кавитации марка бетона по водонепроницаемости принимается в соответствии с 5.14.
В агрессивной воде-среде марку бетона по водонепроницаемости следует принимать выше требуемой по СП 28.13330 на одну ступень.
5.7. В сооружениях, возводимых в северной строительно-климатической зоне, марки бетона по водонепроницаемости для зоны III должны быть не ниже: для бетонных конструкций - W4, для железобетонных конструкций - W6. При этом срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его проектной марке по водонепроницаемости, следует принимать равным: для железобетонных конструкций - 28 сут, для массивных конструкций, возводимых в теплой опалубке, - 60 сут.
5.8. Марки бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от климатических условий района строительства плотины и расчетного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания в год в соответствии с требованиями СП 41.13330.
5.9. Для сооружений в северной строительно-климатической зоне марки бетона по морозостойкости должны назначаться с учетом эффективности применения теплозащиты напорной или низовой грани плотины.
5.10. Классы бетонов по прочности на сжатие и растяжение следует принимать в соответствии с указаниями СП 41.13330 в зависимости от значений расчетных сопротивлений бетона, определенных согласно указаниям 5.13.
5.11. Число и зональное размещение различных классов бетона в сооружении должны приниматься так, чтобы на каждом этапе возведения плотины требовалась одновременная укладка не более четырех классов бетона; увеличение их числа допускается только при надлежащем обосновании.
5.12. Для бетона плотин с объемом бетона более 1,0 млн. м3 следует наряду с установленными в СП 41.13330 классами бетона по прочности на сжатие принимать промежуточные значения классов. Характеристики этих бетонов (расчетные и нормативные сопротивления, модуль упругости и др.) следует принимать интерполяцией.
Классы бетона по прочности определяются напряженным состоянием материала сооружений в конкретных сечениях, а составы бетона должны соответствовать предъявляемым требованиям к морозостойкости, прочности, водонепроницаемости и к прочности ко времени распалубки бетонного массива, если такое требование указано в проекте.
5.13. Расчетные сопротивления бетона плотин в возрасте 180 сут (или 1 год) следует определять исходя из устанавливаемых при проектировании расчетных сопротивлений бетона, требуемых ко времени нагружения сооружения эксплуатационными нагрузками, с учетом реального возраста, который будет иметь бетон к указанному времени, и условий возведения плотины, по формулам:
на сжатие
; (1)
; (1')
на растяжение
; (2)
; (2')
где , , и - расчетные сопротивления бетона на сжатие и растяжение соответственно для предельных состояний первой и второй групп в возрасте 180 сут (или 1 год);
, , и - сопротивления бетона на сжатие и растяжение соответственно для предельных состояний первой и второй групп, требуемые по расчетам плотины на прочность ко времени нагружения сооружений эксплуатационными нагрузками;
, - коэффициенты, учитывающие влияние возраста бетона на его прочность при сжатии и растяжении соответственно, определяемые по таблице 3;
- коэффициент, учитывающий различие в прочности бетона контрольных образцов и сооружений и принимаемый равным:
1,0 - при механизированном изготовлении, транспортировке и подаче с распределением и уплотнением бетонной смеси ручными вибраторами;
1,1 - при автоматизированном приготовлении бетонной смеси и полностью механизированных транспортировке, укладке и уплотнении бетонной смеси.
Таблица 3
Коэффициенты, учитывающие влияние возраста бетона
на его прочность
┌────────────────┬─────────────────────────────────────────┬──────────────┐
│ Возраст бетона │ Коэффициент гамма │ Коэффициент │
│ ко времени │ тау c │ гамма │
│ нагружения ├────────────────────┬────────────────────┤ тау t │
│сооружения, год │ для районов │ для районов │ │
│ │ со среднегодовой │ с отрицательной │ │
│ │ температурой │ среднегодовой │ │
│ │ наружного воздуха │ температурой │ │
│ │ 0 °C и выше │ наружного воздуха │ │
├────────────────┼────────────────────┼────────────────────┼──────────────┤
│ 0,5 │ 1,0/0,9 │ 1,0/0,9 │ 1,0/0,9 │
├────────────────┼────────────────────┼────────────────────┼──────────────┤
│ 1,0 │ 1,1/1,0 │ 1,05/1,0 │ 1,05/1,0 │
├────────────────┼────────────────────┼────────────────────┼──────────────┤
│ 2,0 │ 1,15/1,10 │ 1,10/1,05 │ 1,10/1,05 │
├────────────────┼────────────────────┼────────────────────┼──────────────┤
│ 3,0 и более │ 1,20/1,15 │ 1,15/1,1 │ 1,15/1,1 │
├────────────────┴────────────────────┴────────────────────┴──────────────┤
│ Примечания. 1. В числителе приведены значения коэффициентов│
│гамма и гамма при возрасте бетона 180 сут, в знаменателе - при│
│ тау c тау t │
│возрасте бетона 360 сут. │
│ 2. При секционной разрезке коэффициент гамма следует принимать│
│ тау c │
│как для районов со среднегодовой температурой наружного воздуха 0 °C│
│и выше. │
│ 3. Для плотин I класса коэффициенты гамма и гамма │
│ тау c тау t│
│рекомендуется уточнять путем экспериментальных исследований бетонов│
│принятых составов. │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
5.14. При предъявлении к бетону зоны II требований к сопротивляемости истиранию потоком воды с влекомыми наносами или стойкости к кавитации марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W10, по морозостойкости не ниже F200, а класс бетона по прочности на сжатие не ниже B25.
5.15. Прочность бетона конструкций, предназначенных для эксплуатации в особо суровых климатических условиях (со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца - минус 20 °C и ниже) к моменту замерзания бетона должна быть:
для немассивных элементов плотин в зоне переменного уровня воды и в зонах сооружения, контактирующих с мерзлым грунтом - не менее 100% проектной прочности; для других зон и частей плотины - не ниже 70% проектной прочности;
для массивных элементов плотин: в зонах переменного уровня воды и контакта бетона с мерзлым грунтом - не ниже 70% проектной прочности, а в надводной и подводной зонах - не ниже 50% проектной прочности.
5.16. Класс бетона и раствора омоноличивания должен быть не ниже класса бетона омоноличиваемых конструкций, если последний не ниже B25. В других случаях класс бетона и раствора омоноличивания должен быть на одну ступень выше класса бетона омоноличиваемой конструкции.
5.17. Для возведения плотин следует применять портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками и пуццолановый портландцемент, а для подводной (зона III) и внутренней (зона IV) зон, кроме того, - шлакопортландцемент. Рекомендуется ограничивать содержание в клинкере величиной 8%.
Число видо-марок цемента должно быть, как правило, не более двух-трех, причем следует ограничиваться одним или двумя заводами - поставщиками цемента.
5.18. Для плотин I и II классов рекомендуется разрабатывать специальные технические условия на цемент, согласовывая и утверждая их в установленном порядке.
5.19. Для обеспечения требуемой морозостойкости бетона марок F200 и выше, а также для повышения плотности и водонепроницаемости бетона и его технологических свойств следует предусматривать применение поверхностно-активных и комплексных добавок в соответствии с ГОСТ 26633.
Для внутренних зон гравитационных и арочно-гравитационных плотин необходимо рассматривать возможность применения жестких бетонных смесей, уплотняемых укаткой (укатанных бетонов).
5.20. Металлические конструкции и механическое оборудование плотин, строящихся в северной строительно-климатической зоне, следует проектировать с учетом требований, предъявляемых к металлу, работающему в условиях низких отрицательных температур.
6. Общие конструктивные требования
6.1. Конструкцию гребня глухой плотины следует принимать в зависимости от вида плотины, условий производства работ, использования гребня в эксплуатационный период для проезда, прохода или других целей, и шириной не менее 2 м.
6.2. Превышение гребня глухой плотины над уровнем воды в верхнем бьефе при ФПУ следует принимать: для плотин I класса - 0,8 м; II класса - 0,7 м; III и IV классов - 0,4 м.
6.3. Размеры быков водосбросных плотин следует назначать в зависимости от типа и конструкции затворов, размеров водосбросных отверстий, эксплуатационных и аварийных выходов из продольных галерей, размеров и конструкции мостовых пролетных строений. При этом толщина пазового перешейка быка во всех случаях должна назначаться не менее 0,8 м.
|
