способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа

Формула изобретения

1. Способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа, включающий разбивку основной строительной оси по контуру подошвы низового откоса, подготовку основания плотины, отсыпку с уплотнением элементов тела плотины в сторону верховой части от основной строительной оси, отличающийся тем, что предварительно промораживают основание плотины, тело плотины отсыпают из несвязных переохлажденных грунтов, укладывают со стороны верховой части эластичный противофильтрационный элемент, сопрягая его с основанием плотины, и покрывают защитным слоем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку основания плотины проводят в осенний период.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых плотин в суровых климатических условиях.

Известен способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа, включающий разработку котлована, разбивку основной строительной оси, отсыпку послойно элементов плотины: из несвязного непромороженного и связного грунта, например плаща и ядра. Колонки мерзлотной завесы устанавливают на расчетную глубину, так чтобы в процессе эксплуатации образовались нулевые изотермы в основании нижней части плотины (патент РФ №2029016, Е02В 7/06, заявка №5055185/15 от 17.07.92, опубл. 20.02.95, бюлл. №5).

Недостатком способа являются большие трудозатраты на возведение плотины. Противофильтрационный элемент плотины возводится из малофильтрующихся грунтов при положительных температурах воздуха и рассчитан на самопромерзание за счет циркуляции холодного воздуха в порах каменно-набросной низовой упорной призмы. В практике же строительства не всегда удается обеспечить замораживание грунтового противофильтрационного элемента до принятия напора плотиной, как рекомендуют нормативы. Это удлиняет срок строительства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения грунтовой плотины, включающий разбивку основной строительной оси по контуру подошвы низового откоса, подготовку основания плотины, отсыпку с уплотнением тела плотины в сторону верхнего бьефа от основной строительной оси (патент РФ №2049193, Е02В 7/06, заявка №93032542/15 от 22.06.93, опубл. 27.11.95, бюлл. №33).

Недостатком способа является трудоемкость и длительный срок строительства плотины. Основные работы по возведению плотины выполняются в летний период, т.к. это связано с сооружением противофильтрационного элемента из малофильтрующих грунтов, укладываемых в тело плотины в талом состоянии. Как правило, до их укладки требуется выполнить их перелопачивание и выдержку в буртах. Эти операции удлиняют срок строительства, а при дождливом лете теряется целый год.

Целью изобретения является сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости строительных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе возведения грунтовой плотины мерзлого типа, включающем разбивку основной строительной оси по контуру подошвы низового откоса, подготовку основания плотины, отсыпку с уплотнением элементов тела плотины в сторону верховой части плотины от основной строительной оси, промораживают в зимний период основание плотины, тело плотины отсыпают из несвязных переохлажденных грунтов, укладывают со стороны верховой части плотины эластичный противофильтрационный элемент, сопрягая его с основанием, и покрывают защитным слоем.

Причем подготовку основания плотины проводят в осенний период.

Основные работы по возведению плотины выполняются в зимний период, который в северных условиях длится не менее 7 месяцев. Практикой доказано, что в процессе добычи и транспортировки в зимний период грунты переохлаждаются, приобретая температуру до минус 20° (вечномерзлые грунты в естественном состоянии имеют температуру минус 2-7°). Уложенные с такой температурой грунты, защищенные от теплового воздействия фильтрационных вод, будут находиться в мерзлом состоянии, приобретая со временем стационарный режим с нулевой изотермой, разделяющей тело плотины на талую (верховую) и мерзлую (низовую части). Возможные деформации верховой части в процессе оттайки не опасны для несвязного грунта и эластичного экрана. Отрицательная температура низовой части плотины будет поддерживаться в результате естественной конвекции воздуха в зимний период (Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1983. - С.240-243).

На чертеже показана схема плотины, где 1 - основная разбивочная строительная ось; 2 - тело плотины из несвязных переохлажденных грунтов; 3 - эластичный противофильтрационный элемент (геомембрана); 4 - основание плотины, предварительно промороженное; 5 - контур естественной поверхности земли; 6 - зуб сопряжения эластичного противофильтрационного элемента с основанием; 7 - защитный слой эластичного противофильтрационного элемента; 8 - конечное положение нулевой изотермы в теле плотины; 9 - водоем.

Возведение плотины осуществляется в следующей последовательности. В осенний период от основной строительной оси 1 в сторону верховой части разрабатывается котлован в основании плотины: удаляют растительный слой и переувлажненные грунты. С установлением устойчивых отрицательных температур осуществляют заготовку несвязных грунтов в карьере стройматериалов и промораживание основания плотины 4 за счет постоянной очистки от снежного покрова. Укладку переохлажденных несвязных грунтов ведут слоями до 2,5 метров и уплотняют уложенный слой виброкатками или иным способом. Монтаж и укладку геомембраны 3 проводят в конце зимы при температуре воздуха не ниже минус 20°C. Осуществляют сопряжение геомембраны с основанием зубом 6. До наступления весеннего паводка отсыпают защитный слой 7 с креплением верхового откоса плотины каменной наброской или другим видом.

В процессе эксплуатации плотины произойдет постепенное протаивание верховой части плотины от теплового воздействия водоема 9 и нулевая изотерма примет свое конечное положение 8 в теле и основании плотины. При этом возможные деформации будут не опасными за счет несвязности грунтов тела плотины и эластичности геомембраны.