СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные

Плотины бетонные и железобетонные

СНиП 2.06.06-85

РАЗРАБОТАНЫ институтами ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (канд. техн. наук А.П. Пак - руководитель темы, д-р техн. наук И.Б. Соколов, А.В. Караваев, д-р техн. наук А.А. Храпков, кандидаты техн. наук А.Я. Иохельсон, М.С. Ламкин), Гидропроект им. С.Я. Жука (А.Г. Осколков, д-р техн. наук С.А. Фрид, кандидаты техн. наук Ю.Б. Мгалобелов, В.М. Липкинд)

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР ( Д.В. Петухов).

С введением в действие СНиП 2.06.06-85 "Плотины бетонные и железобетонные" с 1 июли 1986 г. утрачивают силу СНиП II-54-77 „Плотины бетонные и железобетонные".

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале "Бюллетень строительной техники", "Сборнике изменений к строительным нормам и правилам" Госстроя СССР и информационном указателе "Государственные стандарты СССР" Госстандарта.

© ЦИТП Госстроя СССР. 1986

Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных плотин, входящих в состав сооружений энергетического и воднотранспортного назначения, мелиоративных систем, систем водоснабжения и переброски стока, а также сооружений для борьбы с наводнениями.

При проектировании бетонных и железобетонных плотин, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в условиях распространения вечномерзлых, просадочных, набухающих и закарстованных грунтов, надлежит учитывать дополнительные требования, предъявляемые к таким сооружениям соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными с Госстроем СССР.

Основные буквенные обозначения и индексы к ним, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В зависимости от конструкции и технологического назначения бетонные и железобетонные плотины подразделяются на следующие основные виды, приведенные в табл. 1.

1.2. Вид бетонной или железобетонной плотины следует выбирать в зависимости от топографических, инженерно-геологических и климатических условий с учетом сейсмичности района, компоновки гидроузла, намечаемых способов и сроков строительных работ, наличия местных строительных материалов и условий эксплуатации плотины на основании технико-экономических показателей вариантов.

1.3. Бетонные плотины на скальных основаниях надлежит проектировать следующих видов:

в условиях широких створов — гравитационные и контрфорсные;

в условиях скальных ущелий (при l_ch/h £ 5) — арочно-гравитационные и арочные, где l_ch — ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины, h — высота плотины.

В зависимости от топографических и геологических условий в одном створе могут одновременно применяться плотины разных видов, например, гравитационная и контрфорсная, арочная и гравитационная и т.д.

Бетонные и железобетонные плотины на нескальных основаниях следует проектировать, как правило, в качестве водосбросных. Для глухих участков напорного фронта бетонные и железобетонные плотины следует применять только при надлежащем обосновании.

Таблица 1.

Черт 1. Основные виды плотин на скальных основаниях

Гравитационные: а - массивные; б - с расширенными швами; в - с продольной полостью у основания; г - с экраном на напорной грани; д - с анкеровкой в основание

Контрфосные: ж - массивно-контрфосные; з - многоарочные; и - с плоским перекрытием

Арочные: к - защемленными пятами: л - с периметральным швом; м - из трехшарнирных поясов; н - с гравитационными устоями; 1 - расширенный шов; 2- продольная полость; 3 - экран; 4 - предварительно напряженный анкер; 5 - массивные оголовки; 6 - контрфорсы; 7 - арочное перекрытие; 8 - плоское перекрытие; 9 - периметральный шов; 10 - трехшарнирные пояса; 11 - шарниры; 12 - гравитационные устои

Черт. 2. Основные виды водосбросных плотин на нескальном основании

а - водосливная; б - с глубинными водосбросами: в - двухъярусная

1.4. Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать а соответствии со СНиП 11-50-74.

При определении класса плотины ее высота принимается равной высоте плотины в наиболее заглубленном участке створа. Длина такого участка вдоль гребня плотины принимается равной:

для плотин на нескальном основании — длине одной секции;

для плотин на скальном основании — длине одной секции или 1/50 длины плотины по гребню (принимается меньшее значение).

Высота плотины определяется по разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховой гранью (без учета местных заглублений в основание для заделки крупных трещин, устройства зуба и т.п.).

Если наиболее глубокая часть створа выполнена в виде массивной пробки, служащей основанием для расположенной на ней плотины, то высота плотины определяется от верха пробки до гребня плотины.

Если отдельные участки напорного фронта выполнены из плотин разных видов, то класс их принимается равным классу плотины, расположенной в наиболее глубокой части створа.

НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ

1.5. В бетонных и железобетонных плотинах I, II, III классов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений и исследований за состоянием сооружений и их оснований как в период строительства, так и в процессе эксплуатации. Для плотин IV класса и их оснований установку КИА следует обосновывать. Состав и объем натурных наблюдений и исследований должны предусматриваться проектом, включающим программу наблюдений, схему размещения КИА.

1.6. Натурные наблюдения на бетонных и железобетонных плотинах подразделяются на контрольные и специальные.

1.7. Контрольные наблюдения в строительный период следует проводить за деформациями основания, температурным режимом, термонапряженным состоянием, раскрытием швов и за трещинообразованием в блоках бетонирования, фильтрацией в основании.

1.8. Контрольные наблюдения в эксплуатационный период следует проводить за вертикальными (осадка) и горизонтальными (прогибы, наклоны) перемещениями, противодавлением и фильтрационными расходами, напряженным и термонапряженным состоянием сооружения и его основания, напряжениями в арматуре, за контактным швом сооружение — основание, раскрытием постоянных и временных швов, гидравликой потока на водосбросных сооружениях и в бьефах, за состоянием сооружения при сейсмических и других динамических воздействиях.

1.9. Специальные наблюдения за плотинами проводятся в целях получения данных, связанных с необходимостью подтверждения проектных решений, совершенствования методов расчета, модельных исследований, выбора оптимальных методов производства работ и условий эксплуатации.

2. ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

2.1. Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и их элементов должны удовлетворять требованиям СНиП II-56-77, СНиП II-23-81 и настоящего раздела.

22. В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона в отдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четыре зоны (черт. 3) :

Черт. 3. Распределение бетона тела плотины по зонам

а - глухая плотина; б — водосливная плотина; I — IV — зоны плотины

I — наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосферным воздействием, не омываемые водой;

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.;

Ill — 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, в том числе бетон конструкций, прилегающий к замкнутым полостям контрфорсных плотин.

К бетону различных зон бетонных и железобетонных плотин всех классов необходимо предъявлять требования, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

2.3. Толщину наружных зон плотин следует принимать с учетом вида плотин, напряженного состояния, размеров конструктивных частей и элементов плотин, величины действующего напора, глубины проникновения суточных перепадов температур, но не менее 2,0 м.

2.4. Требования к бетону плотин по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и т.д. необходимо устанавливать дифференцировано, в соответствии с фактическими условиями работы бетона различных зон.

Марку бетона по водонепроницаемости следует принимать в соответствии с табл. 3.

Таблица 3

2.5. Для частей и элементов плотин, периодически омываемых водой (зона II), марка бетона по водонепроницаемости принимается не ниже W4; при воздействии на бетон потока воды с влекомыми наносами, а также при предъявлении к бетону требований к стойкости против кавитации марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W8.

В агрессивной воде-среде марку бетона по водонепроницаемости следует устанавливать в соответствии со СНиП 2.03.11-85.

2.6. При наличии на низовой грани плотины железобетонной облицовки толщиной более 15 см морозостойкость бетона зоны I допускается принимать на марку ниже по сравнению с маркой для незащищенных наружных поверхностей. Морозостойкость бетона облицовки должна отвечать требованиям ГОСТ 10060-76. Конструкция стыков облицовки должна исключать прямое попадание влаги на бетон тела плотины.

2.7. Возраст (срок твердения) бетона, соответствующий его проектным классу по прочности на сжатие и марке по водонепроницаемости, следует назначать с учетом сроков возведения сооружения и наполнения водохранилища.

Для бетонных плотин высотой более 60 м и объемом бетона более 500 тыс. м³ указанный возраст следует принимать, как правило, равным одному году.

2.8. Число различных классов бетона в сооружении, как правило, надлежит принимать не более четырех, при этом увеличение числа классов бетона допускается при надлежащем обосновании.

2.9. Для плотин I и II классов допускается разрабатывать специальные технические условия на цемент, согласовывая и утверждая их в установленном порядке.

2.10. Для бетонных плотин объемом бетона более 1 млн. м³ следует наряду с установленными в СНиП II-56-77 нормативными сопротивлениями бетона на сжатие принимать также и промежуточные их значения.

3. ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Ширину и 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, но не менее 2м.

3.2. Превышение гребня глухой плотины над уровнем воды в верхнем бьефе следует определять в соответствии со СНиП 2.06.05-84. При этом величину запаса возвышения гребня плотины а (с учетом парапета), м, следует принимать: для плотин I класса - 0,8; II - 0,6; III и IV - 0,4.

3.3. 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 толщину пазового перешейка быка во всех случаях необходимо назначать не менее 0,8 м.

3.4. Отметку верха быков водосливной плотины со стороны верхнего бьефа следует назначать с учетом отметки гребня глухой плотины, типа затворов, условий маневрирования ими, подъемных и транспортных механизмов, наличия мостового перехода и его габаритов по высоте.

Отметку верха быков следует принимать наивысшей из определенных по каждому из перечисленных условий.

3.5. Очертание быков в плане со стороны верхнего бьефа должно обеспечивать плавный вход воды в водосбросное отверстие и минимальное сжатие потока.

В случае пропуска льда оголовок быка следует проектировать заостренной формы.

3.6. Очертание в плане и высоту быков со стороны нижнего бьефа следует определять общими конструктивными требованиями с учетом прочностных и гидравлических условий, расположения мостовых конструкций и других сооружений, а также незатопления верха быков.

3.7. Лицевую грань раздельных и береговых устоев в пределах водосброса следует конструировать аналогично граням быков.

3.8. При проектировании автомобильных или железнодорожных мостов по быкам и устоям плотин к быкам и устоям следует предъявлять дополнительно требования как к мостовым опорам.

3.9. При сопряжении отдельных частей плотины (водосбросной части с глухой) надлежит избегать выступов напорной грани одной части плотины по отношению к другой.

3.10. Вдоль верховой грани плотин следует предусматривать устройство дренажа в виде вертикальных скважин (дрен), имеющих выходы в продольные галереи, или горизонтальных дрен, приуроченных к ярусам бетонирования и имеющих выходы в смотровые шахты, расположенные в межсекционных швах плотины.

3.11. Диаметр вертикальных дренажных скважин следует принимать 10 - 30 см; расстояние между осями дрен - 2-3 м.

Горизонтальные дрены трапецеидального или прямоугольного сечения площадью 400 — 800 см² следует располагать по высоте плотины через 2—3 м.

3.12. Расстояние от напорной грани плотины до оси дренажа a_dr, а также до верховой грани продольной галереи следует назначать не менее 2 м при соблюдении условия

,

где H_d — напор над расчетным сечением;

g_n — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый в соответствии с п. 5.13.

I_cr,m — критический средний градиент напора для бетона плотины;

Величину критического среднего градиента напора надлежит принимать:

для гравитационных и массивно-контрфорсных плотин - 25;

для арочных и арочно-гравитационных плотин и для арочных напорных перекрытий многоарочных плотин - 50.

3.13. В основании плотин при необходимости следует предусматривать устройство дренажа.

3.14. В теле плотины необходимо предусматривать продольные и поперечные галереи. По высоте плотины галереи следует располагать через 15 - 40 м.

Одну из продольных галерей следует проектировать выше максимального уровня нижнего бьефа для обеспечения самотечного отвода воды из всей вышележащей части плотины. Из нижележащих галерей необходимо предусматривать откачку воды. Выпуск воды в нижний бьеф во всех случаях должен осуществляться ниже минимального уровня.

3.15. Размеры галерей, устраиваемых для цементации основания и строительных швов плотины, создания и восстановления вертикального дренажа, следует принимать минимальными, обеспечивающими провоз и работу бурового, цементационного и другого оборудования, с учетом размещения трубопроводов для охлаждения бетона и кабельных коммуникаций.

Ширину галерей, предусмотренных для сбора и отвода воды, контроля за состоянием бетона плотины и уплотнения швов, размещения КИА и различного рода коммуникаций следует назначать не менее 1,2 м, высоту не менее - 2,0 м.

Пол галереи, предусмотренной для сбора и отвода воды, следует проектировать с уклоном не более 1:40 в сторону водосливного лотка.

3.16. В плотинах, имеющих несколько ярусов галерей, необходимо предусматривать сообщение между ними путем устройства маршевых лестниц или лифтов.

Каждый нижележащий ярус галерей должен иметь аварийные выходы в вышележащий. Каждая продольная галерея должна иметь не менее двух аварийных выходов, расположенных на расстоянии не более 300 м друг от друга.

3.17. В растянутой зоне на напорной грани бетонных, а при обосновании и железобетонных плотин, следует рассматривать целесообразность устройства гидроизоляции (асфальтовой штукатурной, литой асфальтовой, пропиточной битумной, штукатурной минеральной, окрасочной полимерной и полимербитумной).

3.18. При среднемесячной температуре наружного воздуха в наиболее холодном месяце года ниже минус 25 °С в зоне переменного уровня воды следует рассматривать целесообразность устройства по бетонным поверхностям (кроме водосливных) теплогидроизоляции из легкого асфальтобетона, эпоксидно-каменноугольных и поливинил-хлоридных пенопластов и других теплогидроизоляционных материалов.

3.19. Для плотин, возводимых в Северной строительно-климатической зоне, следует рассматривать целесообразность устройства постоянной теплоизоляции открытых поверхностей.

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ ПЛОТИН И ИХ УПЛОТНЕНИЕ

3.20. При проектировании бетонных и железобетонных плотин следует предусматривать постоянные (межсекционные и вертикальные швы-надрезы) и временные (строительные) деформационные швы.

Размеры секций плотин и блоков бетонирования следует определять в зависимости от:

вида и высоты плотин, размера секции здания ГЭС, а также расположения в плотинах водопропускных отверстий, в том числе турбинных водоводов;

методов возведения плотины;

формы поперечного сечения русла, геологического строения и деформируемости основания плотины, климатических условий района строительства с учетом обеспечения монолитности бетона секций плотины между швами.

3.21. При выборе вида деформационных швов и расстояний между ними следует соблюдать требования СНиП II-56-77.

3.22. Ширину постоянного деформационного шва следует назначать на основе сопоставления расчетных данных по ожидаемым деформациям смежных секций плотин с учетом предусматриваемой проектом конструкции шва, деформативных свойств материала его заполнения и обеспечения независимости перемещения секций плотины относительно друг друга.

При предварительном назначении конструкций постоянных деформационных швов их ширину следует принимать (черт. 4):

температурных — 0,5 - 1 см на расстоянии не более 5 м от лицевых граней и гребня, а внутри тела плотины — 0,1 - 0,3 см;

температурно-осадочных — 1 - 2 см в пределах фундаментной плиты плотины и водобоя при любых нескальных и полускальных грунтах основания;

выше фундаментной плиты плотины на нескальных грунтах основания — не менее 5 см.

1-1

2-2

Черт. 4. Схемы расположения уплотнении в постоянных деформационных швах плотин на скальном (а, б) и нескальном (в, г) основаниях

1 - шов, t = 0,5 - 1 см; 2 - шов, t = 0,1 - 0,3 см; 3 - шов, t = 1 - 2 см; 4 - шов, t ³ 5 см; 5, 6, 7 - соответственно вертикальное, горизонтальное и контурное уплотнения; 8 - дренажное устройство; 9 - смотровая шахта: 10 - смотровая галерея

3.23. В конструкциях постоянных деформационных швов следует предусматривать:

уплотнение, обеспечивающее его водонепроницаемость;

дренажное устройство для отвода профильтровавшейся через уплотнение или в его обход воды;

устройство смотровых шахт и галерей для наблюдения за состоянием шва и ремонта уплотнения.

3.24. Уплотнения постоянных деформационных швов плотин следует подразделять:

по расположению в шве — на вертикальные, горизонтальные и контурные (см. черт. 4);

по конструкции и материалам — на диафрагмы из металла, резины и пластических масс (черт. 5. а), шпонки и прокладки из асфальтовых материалов (черт. 5. б), инъекционные (цементация и битуминизация) (черт. 5, в). брусья и плиты из бетона и железобетона (черт. 5, г).

Для плотин III и IV классов в зонах ниже уровня мертвого объема (УМО) допускается применять уплотнения из антисептированных деревянных элементов, изготовленных из древесины, устойчивой к воздействию воды.

Черт. 5 Схемы основных уплотнений деформационных швов бетонных и железобетонных плотин

а - диафрагмы из металла, резины и пластических масс; б - шпонки и прокладки из асфальтовых материалов; в - инъекционные (цементация и битумизация) уплотнения; г - брусья и плиты из бетона и железобетона; 1 - металлические листы; 2 - профилированная резина; 3 - асфальтовая мастика; 4 - железобетонная плита; 5 - скважины для цементации; 6 - цементационные клапаны; 7 - железобетонный брус; 8 - асфальтовая гидроизоляционная прокладка

3.25. При проектировании конструкций уплотнений деформационных швов плотин необходимо соблюдать следующие условия:

материал уплотнения должен непосредственно примыкать к бетону образующих шов секций;

величина напряжения на контакте асфальтового материала уплотнения с бетоном в рассматриваемом сечении должна быть не менее величины внешнего гидростатического давления воды в том же сечении;

средние градиенты напора фильтрационного потока через бетон по контуру уплотнений шва не должны превышать величин, приведенных в п.3.12.

При определении действующего среднего градиента напора в уплотнениях постоянных швов плотин общий путь фильтрации следует принимать равным:

при изменении температуры бетона в зоне швов в пределах 4 - 6°С — пути фильтрации в обход асфальтовых шпонок, металлических или резиновых диафрагм с учетом пути фильтрации на длине цементируемых или битуминизированных участков швов между диафрагмами и шпонками;

при изменении температуры бетона в зоне швов свыше 6°С — только пути фильтрации в обход асфальтовых шпонок, металлических или резиновых диафрагм без учета пути фильтрации на длине цементируемых или битуминизированных участков швов.

3.26. В проекте следует предусматривать омоноличивание временных вертикальных строительных швов до подъема уровня воды перед плотиной. Сроки и порядок омоноличивания межстолбчатых швов следует назначать исходя из проектной температуры омоноличивания массива с учетом температурного изгиба столбов и использования ее для улучшения напряженного состояния плотины.

3.27. При проектировании плотин допускается предусматривать устройство временных расширенных швов, заполняемых бетоном (замыкающие блоки). Сроки омоноличивания расширенных швов следует устанавливать с учетом выравнивания температур между бетонными массивами и окружающей средой, стабилизации осадок и наполнения водохранилища.

ВОДОСБРОСНЫЕ, ВОДОСПУСКНЫЕ И ВОДОВЫПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

3.28. В бетонных и железобетонных плотинах могут устраиваться водосбросы, водоспуски и водовыпуски.

329. Длину водосливного фронта плотины, размеры и число пролетов поверхностных и глубинных водопропускных устройств следует принимать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов в зависимости от величины сбросного расхода основного расчетного случая, устанавливаемой в соответствии со СНиП II-50-74 и допустимых при данных геологических условиях удельных расходов воды; с учетом влияния потока на русло реки и работу других сооружений гидроузла, требований к гидравлическому режиму руслового потока в бьефах и изменения уровней воды в нижнем бьефе, вызываемого деформациями русла и берегов.

Для плотин I, II и III классов необходимо производить сравнение технико-экономических показателей разработанных вариантов по результатам гидравлических расчетов и лабораторных исследований; для плотин IV класса сравнение вариантов следует производить по результатам гидравлических расчетов и аналогам.

3.30. Основным профилем оголовков водосливных плотин всех классов следует принимать безвакуумный профиль криволинейного очертания, плавно сопрягающийся в водосливной гранью плотины. Уклон водосливной грани и ее протяженность следует назначать исходя из конструктивных особенностей профиля плотины.

Очертание оголовков водосливных плотин при напорах до 12 м допускается принимать трапецеидальным или прямоугольным. Применение вакуумных оголовков должно обосновываться технико-экономическими расчетами и гидравлическими расчетами и исследованиями.

3.31. При проектировании водосбросных сооружений плотин и креплений нижнего бьефа, обтекаемых потоком воды со скоростью свыше 15 м/с, следует предусматривать:

плавное очертание обтекаемых поверхностей, обеспечивающее отсутствие или минимальное значение общего вакуума; сглаживание местных неровностей;

подвод воздуха в зоны возможного возникновения кавитации (пазы-аэраторы, уступы, дефлекторы или их сочетания с соответствующими воздухоподводящими устройствами, обеспечивающие отрыв транзитного потока и воздухонасыщение его придонного и пристенных слоев);

использование бетонов с повышенной кавитационной стойкостью, в том числе специальных бетонов на основе полимерных вяжущих.

3.32. Ось глубинного водосброса следует проектировать прямолинейной. Криволинейную ось допускается принимать в случаях, когда это вызывается условиями общей компоновки гидроузла и требует специальных гидравлических расчетов и исследований.

Высотное положение оголовка и наклон оси глубинного водосброса следует назначать с учетом конструктивных особенностей плотины и концевого участка водосброса, диапазона изменения уровней воды в верхнем бьефе, определяемого по схеме пропуска расходов.

Кромки входного сечения глубинных водосбросов должны иметь плавное очертание. Площадь живого сечения глубинных водосбросов на выходном участке следует, как правило, плавно уменьшать.

При расположении камеры затворов во входном оголовке или в средней части тракта глубинного водосброса необходимо предусматривать подвод воздуха за затворы. Устье аэрационной шахты следует максимально (по конструктивным условиям водосброса) приближать к затвору; оно должно быть защищено от попадания струй и брызг воды.

3.33. Конструкцию концевых участков поверхностного и глубинного водосбросов плотины следует выбирать в зависимости от величины удельного расхода воды на выходе, характеристик грунтов основания, а также требований, предъявляемых к основным гидравлическим режимам сопряжения бьефов.

3.34. При поверхностном режиме сопряжения бьефов в конце водосброса следует предусматривать носок-уступ с горизонтальной или наклонной поверхностью, создающий незатопленный режим, при этом прыжок должен быть устойчивым; поток не должен вызывать опасного размыва русла и берегов реки на прилегающем к сооружению участке. Поверхностный режим сопряжения следует принимать с учетом пропуска льда и других плавающих тел.

3.35. При донном режиме сопряжения бьефов следует предусматривать сопряжение водосливной поверхности с водобоем плавным или с небольшим уступом. Отметку поверхности водобоя и рисбермы, их длину и толщину следует назначать на основании гидравлических исследований и технико-экономического сравнения вариантов с учетом всего комплекса мероприятий, влияющих на гидравлические условия в нижнем бьефе (гасители энергии, обеспечивающие образование затопленного прыжка на водобое и благоприятные условия для маневрирования затворами; переходные крепления от бетонной рисбермы к незакрепленному руслу, ковш за переходным креплением и др.). При необходимости следует предусматривать мероприятия по пропуску воды и льда в период строительства плотины.

3.36. При сопряжении бьефов отбросом струи в конце водосброса следует предусматривать носок-трамплин, отбрасывающий поток воды в нижний бьеф на безопасное для сооружений расстояние, а в узких створах — исключающий опасное воздействие потока на берега.

В случае слаботрещиноватого основания в месте падения воды, на основании гидравлических расчетов и исследований следует предусматривать специальные мероприятия для обеспечения необходимой интенсивности гашения энергии воды: устройство водобойного колодца или искусственной ямы размыва, рассредоточение сбросного потока по большей площади посредством многоярусных носков-трамплинов, рассеивающих трамплинов, расщепителей и т.п.

СОПРЯЖЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛОТИН С ОСНОВАНИЕМ

3.37. Удаление (съем) грунта в основании плотины должно быть минимальным и обосновано расчетами плотин на прочность и устойчивость с учетом мероприятий по укреплению грунта основания.

3.38. Выравнивание контактных поверхностей скальных оснований бетонных плотин не допускается. Сопряжение арочных и арочно-гравитационных плотин с косогорными участками основания следует производить как правило, без уступов.

3.39. При проектировании бетонных и железобетонных плотин в случае необходимости следует предусматривать мероприятия по улучшению прочностных, деформационных и фильтрационных свойств грунтов оснований:

закрепление и уплотнение грунтов основания или его части цементационными или другими вяжущими растворами;

дренирование глинистых водонасыщенных грунтов;

устройство подпорных стен, поддерживающих склоны и откосы массивов и анкеровку неустойчивых скальных массивов;

разделку горным способом крупных трещин, разломов и пустот в скальных массивах с последующим заполнением их бетоном или железобетоном в виде отдельных пробок, шпонок, сплошных полос или решеток.

3.40. Во всех случаях, когда основание сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами, необходимо предусматривать противофильтрационные и дренажные устройства. При грунтах, устойчивых против химической и механической суффозии, такие устройства должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами.

Противофильтрационные и дренажные устройства в основании плотины надлежит сопрягать с аналогичными устройствами в берегах и в примыкающих к плотине сооружениях гидроузла.

3.41. Противофильтрационную завесу следует предусматривать, как правило, до слабоводопроницаемых или практически водонепроницаемых грунтов. Глубина завесы при отсутствии водоупора определяется расчетом с учетом инженерно-геологических условий, проницаемости грунтов, величины противодавления в основании плотины, наличия дренажа и т.д.

3.42. Критические средние градиенты напора на противофильтрационной завесе I_cr,m следует принимать:

а) для нескальных грунтов основания - в соответствии с п. 6.43;

б) для скальных грунтов основания

I_cr,m = I_adm g_n

где I_adm   допустимый градиент напора на завесе, принимаемый в соответствии со СНиП II-16-76;

g_n   см. п. 5.13.

4. НАГРУЗКИ, ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ

4.1. Нагрузки, воздействия и их сочетания на бетонные и железобетонные плотины следует определять согласно СНиП II-50-74, СНиП 2.06.04-82, СНиП II-7-81 и настоящего раздела.

4.2. При расчетах плотин на основные сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать:

постоянные нагрузки и воздействия:

а) собственный вес сооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (затворы, подъемные механизмы и пр.), месторасположение которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации;

б) силовое воздействие воды при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение минимального по технологическим и экологическим требованиям расхода и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств:

давление воды на верховую и низовую грани плотины;

пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействие фильтрующейся воды;

в) вес грунта, сдвигающегося вместе с плотиной, и боковое давление грунта со стороны верхнего и нижнего бьефов;

временные длительные нагрузки и воздействия:

г) давление наносов, отложившихся перед плотиной;

д) температурные воздействия, определяемые для года со средней амплитудой колебаний среднемесячных температур;

е) поровое давление в водонасыщенном грунте при нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств, НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу;

кратковременные нагрузки и воздействия:

ж) силовое воздействие воды при уровнях в верхнем и нижнем бьефах, соответствующих пропуску через сооружение расхода основного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии со СНиП II-50-74, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен подпункта "б"):

давление воды на верховую и низовую грани плотины;

пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействие фильтрующейся воды;

динамические нагрузки;

з) давление льда, определяемое при его средней многолетней толщине;

и) давление волны, определяемое при средней многолетней скорости ветра;

к) нагрузки от подъемных, перегрузочных, транспортных устройств и других конструкций и механизмов (мостовых и подвесных кранов и т.п.);

л) нагрузки от плавающих тел.

4.3. При расчетах плотин на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать постоянные, временные длительные, кратковременные нагрузки и воздействия и одну из следующих особых нагрузок и воздействий:

а) силовое воздействие воды при форсированном подпорном уровне (ФПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение расхода поверочного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии со СНиП II-50-74, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен п. 4.2 б, ж):

давление воды на верховую и низовую грани плотины;

пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействие фильтрующейся воды;

динамические нагрузки;

б) силовое воздействие воды, обусловленное нарушением одного из дренажных или одного из противофильтрационных устройств, при НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу (взамен п. 4.2 б, е, ж):

давление воды на верховую и низовую грани плотины;

пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействие фильтрующейся воды;

поровое давление в водонасыщенном грунте основания;

в) температурные воздействия, определяемые для года с максимальной амплитудой колебаний среднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячной температурой (взамен п. 4.2 д) ;

г) давление льда, определяемое при максимальной многолетней толщине льда обеспеченностью 1% (взамен п. 4.2 з);

д) давление волны, определяемое при максимальной многолетней скорости ветра обеспеченностью 2% — для сооружений I и II классов и 4% — для сооружений III и IV классов (взамен п. 4.2 и);

е) сейсмические воздействия.

4.4. В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включать только те из кратковременных нагрузок и воздействий (п. 4.2 ж, з, и, к, л), которые могут действовать одновременно.

4.5. При определении величины пригрузки основания водой в верхнем и нижнем бьефах (пп. 4.2 б, ж; 4.3 а, б) необходимо учитывать разницу в давлении воды на основание до и после возведения сооружения.

4.6. Нагрузки и воздействия для строительного периода плотины и ремонтного случая следует принимать по основному и особому сочетаниям, а величины этих нагрузок и воздействий должны определяться в зависимости от конкретных условий возведения и ремонта сооружения.

4.7. Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для эксплуатационного и строительного периодов.

4.8. Коэффициент надежности по нагрузкам при расчете плотин следует принимать в соответствии со СНиП II.50-74.

4.9. При расчете общей прочности и устойчивости плотин коэффициенты надежности по нагрузке для собственного веса, температурных, влажностных и динамических воздействий, а также для всех грунтовых нагрузок при расчетных значениях характеристик грунтов tgj_{I, II}; с_I,II; g_I,II, определенных в соответствии со СНиП II-16-76, должны приниматься равными единице.

4.10. Плотность бетона для плотин I, II и III классов следует определять на основе результатов испытания образцов, изготовленных из подобранных составов бетона.

Плотность бетона для плотин IV класса — во всех случаях, а для плотин 1, II и III классов — на предварительных стадиях проектирования допускается принимать по табл. 4.

Таблица 4

При отсутствии данных о плотности заполнителя плотность бетона следует принимать при плотности заполнителя 2650 - 2700 кг/м³.

4.11. Интенсивность давления воды на наружные грани плотины следует принимать равной

p' (1 - a_2,d), где р' — гидростатическое давление, Па; a_2,d — коэффициент эффективной площади противодавления в материале плотины, определяемый в соответствии с п. 4.15.

4.12. Интенсивность давления воды на свободные поверхности основания в верхнем и нижнем бьефах (пригрузка основания) следует принимать равной p' (1 - a_2,f), где a_2,f — коэффициент эффективной площади противодавления в грунте основания, см. п. 4.15.

Пригрузку основания в верхнем и нижнем бьефах допускается не учитывать в расчетах устойчивости и прочности:

плотин всех классов высотой менее 60 м, расположенных на скальном основании;

плотин III и IV классов, расположенных на нескальных грунтах;

плотин I и II классов высотой более 60 м, расположенных на скальном основании — на предварительных стадиях проектирования;

плотин I и II классов, расположенных на нескальных грунтах — на предварительных стадиях проектирования.

4.13. Силовое воздействие фильтрующейся воды следует учитывать в виде (черт. 6) :

а) поверхностных сил интенсивностью p (a_2,f - a_2,d), приложенных по нормали к подошве плотины (противодавление), где р   гидродинамическое давление в потоке фильтрующейся воды, Па, определяемое в соответствии с п. 4.14;

б) объемных сил в основании плотины интенсивностью , причем горизонтальная q_fx и вертикальная q_fy проекции вектора равны:

При этом удельный вес грунта основания принимается в водонасыщенном состоянии.

При а_2,f = const в расчетной области основания интенсивность объемных сил равна = - . где — градиент гидродинамического давления, см. п. 4.14;

в) объемных сил в водонасыщенных зонах плотины, включающих части сооружения, расположенные между напорной гранью и дренажом и между подошвой плотины и уровнем нижнего бьефа интенсивностью , причем горизонтальная q_dx и вертикальная q_dy проекции вектора равны:

При этом удельный вес бетона принимается в водонасыщенном состоянии.

Черт. 6. Схема силового воздействия воды

1 сухая часть плотины; 2 - водонасыщенная часть плотины; 3- дренаж плотины; 4 - объемные силы фильтрующейся воды в водонасыщенных зонах плотины; 5 - давление на низовую грань плотины; 6 - пригрузка основания со стороны нижнего бьефа; 7 - противодавление по подошве плотины; 8 - дренаж основания; 9 - цементационная завеса; 10 - объемные силы фильтрующейся воды в основании; 11 - пригрузка основания со стороны верхнего бьефа; 12 - давление на верховую грань плотины

При а_2,d = const в расчетной области водонасыщенных зон плотины интенсивность объемных сил равна = - .

Если в водонасыщенных частях плотины и основания значения коэффициента а₂ изменяются скачкообразно от значения а'₂ до значения а''₂, причем а'₂ > а''₂, то на границе областей с различными значениями а₂ следует прикладывать нормальные к линии раздела областей поверхностные силы интенсивностью p (a'₂ - a''₂), направленные в сторону области с a''₂.

Силовое воздействие фильтрующейся воды следует учитывать только в виде противодавления и объемных сил в основании плотины:

при расчетах плотин II класса высотой более 60 м, расположенных на скальном основании, — во всех случаях;

при расчетах плотин I и II классов, расположенных на нескальном основании, — во всех случаях.

Силовое воздействие фильтрующейся воды следует учитывать только в виде противодавления:

при расчетах плотин всех классов высотой менее 60 м, расположенных на скальном основании, — во всех случаях;

при расчетах плотин III и IV классов, расположенных на нескальном основании, — во всех случаях;

при расчетах плотин I и II классов высотой более 60 м, расположенных на скальном основании, а также плотин I и II классов, расположенных на нескальном основании, — на предварительных стадиях проектирования.

При этом удельный вес грунта принимается во взвешенном состоянии.

4.14. Значения гидродинамического давления р и его градиента в потоке фильтрующейся воды в расчетных областях фильтрации основания и тела плотины определяются фильтрационными расчетами согласно пп. 5.24 — 5.27.

На наружных гранях плотины и свободных поверхностях основания в верхнем и нижнем бьефах значения р совпадают с величиной гидростатического давления.

На линии, разделяющей водонасыщенную и сухую части плотины (кривая депрессии), р = 0.

На подошве плотины гидродинамическое давление, Па, определяется по формуле

р = (h_v + h_f) g_w, (1)

где h_v — ордината пьезометрического напора в рассматриваемой точке под взвешивающим воздействием нижнего бьефа, м;

h_f — то же, при фильтрации под действием расчетного напора H_d, м;

g_w   удельный вес воды, Н/м³.

Значение h_v определяется как разность отметок уровня воды в нижнем бьефе и рассматриваемой точки.

Для плотин высотой менее 60 м на скальных основаниях значения h_f допускается находить по эпюрам, приведенным на черт. 7, при этом величину h_f по оси цементационной завесы Н_as и по оси дренажных устройств Н_dr следует принимать по табл. 5.

Черт. 7. Эпюры пьезометрического напора по подошве плотины

a — гравитационная плотина с цементационной завесой а основании; б — гравитационная плотина без цементационной завесы; в — гравитационная плотина с продольной полостью у основания; г — гравитационная плотина с расширенными швами и массивно-контрфорсная плотина; д — контрфорсная плотина с плоским перекрытием; е — арочная плотина

Таблица 5