Строительные нормы и правила

СНиП 2.06.05-84*

Плотины из грунтовых материалов

Дата введения  1 июля 1985 года

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (д-р техн. наук И. Б. Соколов и канд. техн. наук А.П. Пак - руководители темы; проф., канд. техн. наук А.Л. Можевитинов; М.П. Павчич и Г.А. Чугаева, доктора техн. наук В.А. Мелентьев, П.Л. Иванов, Л.В. Горелик и А.Л. Гольдин, канд. техн. наук Г.Х. Праведный, В.С. Кузнецов, Н.Ф. Кривоногова, Т.Ф. Липовецкая, Е.А. Смирнов) и Проектно-изыскательским и научно-исследовательским объединением "Гидропроект" им. С.Я. Жука (кандидаты техн. наук Л.П. Михайлов, И.С. Моисеев, В.Д. Новоженин - руководители темы; кандидаты техн. наук В.И. Вуцель, Н.А. Красильников, Г.Ф. Биянов) с участием треста "Гидромеханизация" и проектной конторы "Гидромехпроект" Минэнерго СССР (Б.Г. Гурьев - руководитель темы; С.Т. Розиноер и Л.Н. Булаков), НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (д-р техн. наук В.А. Ильичев - руководитель темы; проф., д-р техн. наук М.И. Горбунов-Посадов), В/О Союзводпроект (Б.в. Орлов и Ю.И. Аксенов - руководители работ; А.И. Василенко) и института Южгипроруда Минметаллургии СССР (Ю.С. Богословский - руководитель работ; Э.А. Бакши и Р.И. Курбатов), института мерзлотоведения СО АН СССР (д-р техн. наук P.M. Каменский - руководитель темы; канд. техн. наук Р.В. Чжан) и МИСИ им. В.В. Куйбышева Гособразования СССР (д-р техн. наук И.Х. Костин - руководитель работ; кандидаты техн. наук Я.А. Кроник и С.Г. Лосева).

Изменения разработаны ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (канд. техн. наук А.Г. Василевский, канд. техн. наук А.П. Пак - руководитель темы; д-р техн. наук А.Л. Гольдин; Е.А. Смирнов), канд. геолого-минерал. наук Н.Ф. Кривоногова; канд. техн. наук В.С. Кузнецов; М.П. Павчич и Всесоюзным проектно-изыскательским и научно-исследовательским объединением "Гидропроект" им. С.Я. Жука (канд. техн. наук В.Д Новоженин - руководитель темы; канд. техн. наук Г.Ф. Биянов) с участием треста "Гидромеханизация" и проектной конторы "Гидромехпроект" Минэнерго СССР (Б.Г. Гурьев - руководитель темы; С.Т. Розиноер), института мерзлотоведения СО АН СССР (д-р техн. наук P.M. Каменский - руководитель темы; канд. техн. наук Р.В. Чжан), МИСИ им. В.В. Куйбышева Гособразования СССР (д-р техн. наук И.X. Костин - руководитель работ; кандидаты техн. наук Я.А. Кроник и С.Г. Лосева) и ЛПИ Гособразования РСФСР (д-р техн. наук А.К. Григорьев - руководитель работ; канд. техн. наук Г.Т. Трунков).

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (А.И. Голышев, В.А. Кулиничев).

С введением в действие СНиП 2.06.05-84* "Плотины из грунтовых материалов" утрачивают силу СНиП 2.06.05-84 "Плотины из грунтовых материалов".

В настоящие строительные нормы и правила внесены изменения, утвержденные постановлением Госстроя СССР от 17 сентября 1990 г. № 77.

Пункты, таблицы и приложения, в которые внесены изменения, помечены звездочкой.

Новые таблицы и чертежи приведены с двойной нумерацией.

Настоящие нормы распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих плотин (или напорных дамб) из грунтовых материалов (земляных насыпных и намывных, каменно-земляных и каменно-набросных), входящих в состав сооружений различных видов строительства (гидроэнергетического и водно-транспортного, мелиоративных систем, систем водоснабжения, рыборазведения, защиты территорий от затопления).

При проектировании плотин, предназначенных для строительства в сейсмических районах, на просадочных и набухающих грунтах, а также на площадках, подверженных оползням, селям и карсту, надлежит учитывать дополнительные требования, предъявляемые к строительству сооружений в указанных условиях соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР.

Классы плотин устанавливаются в соответствии с требованиями СНиП 2.06.01-86.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1*. Инженерные изыскания, в том числе инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-геокриологические, инженерно-гидрометеорологические, необходимые для проектирования и строительства плотин из грунтовых материалов, следует проводить в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87, СНиП 2.01.14-83 и СНиП 2.02.04-88 с учетом специфики гидротехнического строительства и дополнительными исходными данными, содержащимися в задании на проектирование и учитывающими конкретные условия проектируемого объекта.

В северной строительно-климатической зоне состав, объем и методика инженерно-геологических и геокриологических изысканий, площадь и глубина изучения инженерно-геологического разреза должны соответствовать стадии проектирования, сложности природной обстановки, принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, типу и параметрам плотины.

1.2*. Плотины из грунтовых материалов в зависимости от материала их тел и противофильтрационных устройств, а также способов возведения, подразделяют на основные типы, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Тип плотины	Отличительные признаки
Земляная насыпная (см. разд. 2)	Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; отсыпают насухо с уплотнением или в воду
Земляная намывная (см. разд. 3)	Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; намывают средствами гидромеханизации
Каменно-земляная (см. разд. 4)	Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационных устройств - от глинистых до мелкопесчаных
Каменно-набросная (см. разд. 4)	Грунты тела - крупнообломочные; противофильтрационные устройства - из негрунтовых материалов

В северной строительно-климатической зоне плотины из грунтовых материалов в зависимости от материала их тел и противофильтрационных устройств, способов возведения, а также температурного состояния грунтов плотин и их оснований подразделяют на основные типы, указанные в табл. 1.1.

1.3.* Створ плотины следует выбирать на основании технико-экономического сопоставления вариантов в увязке с компоновкой гидроузла и в зависимости от топографических, гидрологических, инженерно-геологических и инженерно-геокриологических условий площадки строительства и требований охраны природной среды.

При этом следует учитывать:

а) необходимость расположения водопропускных сооружений таким образом, чтобы исключить возможность опасных размывов и термоабразии берегов, подмыва плотины при сбросе воды в нижний бьеф и отложения продуктов размыва в размерах, ухудшающих условия эксплуатации гидроузла;

Таблица 1.1

Отличительные признаки типов плотин

Тип плотины	материалы и грунты
	противо- фильтрационных устройств	тела плотины	способы кладки и замораживания грунтов	принцип строительства
Земляная насыпная талая	Глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, крупнообломочные грунты с суглинистым или супесчаным заполнителем, искусственные грунтовые смеси, негрунтовые материалы	Крупно- обломочные, песчаные глинистые грунты	Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением и отсыпка их в воду (прудки), в том числе со льда. Послойная укладка талых крупнообломочных и песчаных, морозных крупнообломочных грунтов насухо с уплотнением. Отсыпка мерзлых крупнообломочных и песчаных грунтов в воду (при безкотлованном методе строительства)	II
Земляная насыпная мерзлая	То же	То же	Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением. Послойная укладка талых крупнообломочных и песчаных, морозных крупнообломочных грунтов насухо с уплотнением. Отсыпка талых или мерзлых глинистых грунтов в воду возможна при технико-экономическом обосновании. Устройство мерзлотной завесы в теле противофильтрационного устройства плотины и его основании	I
Земляная намывная талая	Пески мелкие, пылеватые и глинистые грунты	От песчаных до гравийно- галечниковых грунтов	Намыв средствами гидромеханизации	II
Земляная намывная мерзлая	Пески мелкие и пылеватые (для плотин с комбинированным профилем - глинистые грунты)	То же	То же, с устройством мерзлотной завесы	I
Каменно-земляная талая	Глинистые и крупнообломочные грунты с суглинистым или супесчаным заполнителем, искусственные грунтовые смеси	Каменная наброска (валунные или глыбовые грунты), горная масса	Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением и отсыпка их в воду (прудки). Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением. Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения	II
Каменно-земляная мерзлая	То же	То же	Послойная укладка талых глинистых грунтов, в том числе и с включениями мерзлых комьев, насухо с уплотнением. Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения. Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением. Устройство мерзлотной завесы в теле противофильтрационного устройства плотины и его основании	I
Каменно-набросная талая	Негрунтовые материалы	Каменная наброска (валунные или глыбовые грунты), горная масса	Поярусная укладка камня, валунных или глыбовых грунтов без уплотнения. Послойная укладка горной массы и грунтов переходных зон с уплотнением	II
______ Для однородных плотин. Примечание. Проектирование таломерзлых земляных насыпных плотин с негрунтовыми противофильтрационными устройствами и каменно-земляных плотин разрешается при соответствующем обосновании.

б) возможность пропуска воды через створ плотины в период ее строительства, а также возможность прокладки по плотине и на подходах к ней дорог различного назначения как в период строительства, так и в период эксплуатации;

в) целесообразность включения перемычек (банкетов), необходимых для перекрытия русла реки в период строительства гидроузла, в тело плотины;

г) режим расходов и уровней водотока;

д) условия пропуска льда, наносов, леса, судов, рыбы и другие специальные требования, предъявляемые к проектируемому объекту;

е) возможность образования незамерзающей зимой полыньи в нижнем бьефе и ее влияние на повышение влажности воздуха и туманообразования на прилегающей территории.

1.4*. Тип плотины (см. табл. 1 и табл. 1.1) следует выбирать в зависимости от топографических и инженерно-геологических или инженерно-геокриологических условий основания и берегов, особенно льдистости грунтов основания и размеров подруслового талика, гидрологических и климатических условий района строительства, величины напора воды, наличия грунтовых строительных материалов, сейсмичности района, общей схемы организации строительства и производства работ, особенностей пропуска строительных расходов воды, сроков ввода в эксплуатацию и условий эксплуатации плотины.

Тип и конструкцию плотины следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, учитывающих технологию строительных работ, а также общую компоновку гидроузла. Сравниваемые варианты должны иметь одинаковую степень проработанности и надежности. Для возведения плотины из грунтовых материалов надлежит предусматривать использование грунта и камня, полученных из полезных выемок.

Выбор конструкций плотин, возводимых в сейсмических районах, а также мероприятий по повышению их сейсмостойкости, следует производить с учетом требований СНиП II-7-81*.

1.5*. Возведение плотин из грунтовых материалов можно предусматривать как на скальных, так и на нескальных грунтах основания, находящихся в талом или в мерзлом состоянии с учетом прогноза изменения их криогенного состояния в период строительства и эксплуатации.

Возведение плотин на нескальных грунтах основания, содержащих водорастворимые включения в количестве большем, чем указано в п. 2.5*, допускается только при проведении исследований скорости рассоления и выщелачивания и учете этих процессов при оценке фильтрационного расхода, устойчивости и деформируемости сооружения. Для предотвращения выщелачивания грунтов основания могут предусматриваться различные конструктивные меры (например, устройство понуров, зубьев, завес, обеспечение насыщения раствора в основании плотины и др.).

При строительстве плотин из грунтовых материалов на торфяном (заторфованном) основании необходимо выполнять исследования по прогнозу разложения торфа во времени и учету этого процесса при обосновании устойчивости сооружения.

Плотины на илистых грунтах допускается возводить только при наличии надлежащего обоснования.

На основаниях, сложенных сильнольдистыми грунтами i(i) > 0,4 и сильносжимаемыми при оттаивании вечномерзлыми грунтами, следует предусматривать строительство мерзлых плотин из грунтовых материалов.

1.6*. При оценке качества грунтов нескального основания надлежит обращать особое внимание на наличие в нем:

а) суффозионных и термопросадочных грунтов;

б) грунтов, в которых при возведении плотины может развиваться поровое давление в связи с их консолидацией. Условия необходимости учета порового давления изложены в рекомендуемом приложении 1;

в) льдонасыщенных грунтов, теряющих несущую способность при оттаивании.

1.7*. При оценке качества скального основания следует обращать особое внимание на наличие в нем:

а) трещин, заполненных легковымываемыми мелкими фракциями грунта, а также полностью или частично заполненных льдом;

б) тектонических нарушений (сбросов и сдвигов);

в) ослабленных зон, которые могут разрушаться под влиянием фильтрации и насыщения их водой и оказаться неустойчивыми.

1.8. Основные расчеты при проектировании плотин из грунтовых материалов следует выполнять в соответствии с требованиями разд. 5.

1.9*. При проектировании плотин из грунтовых материалов выбор способов производства работ по их возведению следует производить в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01-87 и СНиП 3.07.01-85. Для каждого элемента плотин должны быть разработаны технические условия на его возведение с учетом материала, способа производства работ, климатических, геокриологических и других местных условий, предусматривающие также контроль качества работ, обеспечивающего надежную работу плотин. Технические условия при соответствующем обосновании могут изменяться и уточняться в процессе строительства.

1.10*. В проектах плотин необходимо предусматривать специальный проект на установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений за работой сооружения как в процессе строительства, так и в период его эксплуатации согласно обязательному приложению 2*.

1.11. Реконструкцию плотин из грунтовых материалов следует осуществлять при необходимости:

а) увеличения призмы регулирования водохранилища;

б) повышения требований к надежности сооружения и условиям его эксплуатации;

в) повышения экономичности сооружения за счет уменьшения потерь воды и затрат на его эксплуатацию;

г) выполнения требований по охране природной среды.

1.12. Проектами реконструкции плотин из грунтовых материалов должны быть учтены результаты обследований эксплуатируемого сооружения и необходимость реконструкции сопрягающихся с ним сооружений (водосливных плотин, зданий ГЭС, шлюзов, рыбопропускных сооружений и т.д.).

1.13. В проектах грунтовых плотин при соответствующем обосновании следует предусматривать возможность их реконструкции в период эксплуатации.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

     

1.14*. Для проектирования плотин и дамб из грунтовых материалов необходимо определять следующие основные характеристики грунтов, предназначенных для укладки в тело сооружений:

а) зерновой состав, а для глинистых грунтов, отсыпаемых в воду, дополнительно количественное содержание комьев грунта по размеру;

б) плотность грунта ;

в) плотность частиц грунта ;

г) влажность талого грунта , суммарную влажность мерзлого грунта , влажность мерзлого грунта между включениями льда , суммарную льдистость мерзлого грунта , льдистость мерзлого грунта за счет включений льда ;

д) плотность сухого грунта при влажности w = 0 (для сыпучих грунтов в максимально плотном и максимально рыхлом состоянии);

е) оптимальную влажность и оптимальную плотность сухого грунта . Для глинистых грунтов эти величины определяют с учетом конкретных типов грунтоуплотняющих механизмов;

ж) границы пластичности для глинистых грунтов (текучести и раскатывания ), а при необходимости - и максимальную молекулярную влагоемкость , а также минеральный состав глинистых частиц;

з) прочностные: угол внутреннего трения , удельное сцепление с, а также прочность на одноосное растяжение  , (в случаях необходимости проверки трещиностойкости глинистых противофильтрационных устройств плотин и дамб);

и) показатели деформируемости:

для талых грунтов - коэффициент уплотнения а, модуль деформации и коэффициент поперечного расширения ;

для оттаивающих грунтов - коэффициент оттаивания , коэффициент сжимаемости , относительную осадку ;

для мерзлых грунтов - коэффициент сжимаемости , модуль деформации ;

к) коэффициент фильтрации k;

л) показатели фильтрационной прочности грунтов: критические градиенты напора (при расчетах выпора , суффозии и контактного размыва ) и критические скорости фильтрации;

м) показатели просадочности для глинистых (лёссовых) грунтов;

н) показатели набухания и усадки для глинистых грунтов, а также пучения при воздействии отрицательных температур;

о) теплофизические:

для талых грунтов - коэффициент теплопроводности , коэффициент температуропроводности , объемную теплоемкость ;

для мерзлых грунтов - коэффициент теплопроводности  , коэффициент температуропроводности , объемную теплоемкость ;

п) температуру начала замерзания грунта ;

р) коэффициенты линейного расширения глинистых грунтов в талом и мерзлом состояниях, соответственно  и   .

Кроме того, необходимо определять содержание в грунтах водорастворимых солей, а также органических примесей и стелень их разложения. Для камня и крупнообломочных пород следует определять водопоглощение и морозостойкость (если они предназначены для укладки в зонах промерзания).

Виды грунтов плотин и оснований, их физико-механические и теплофизические характеристики необходимо определять в соответствии с требованиями ГОСТ 25100-82*, СНиП 2.02.02-85 и СНиП 2.02.04-88.

Характеристики грунтов (прочностные, деформационные, фильтрационные и теплофизические) следует определять экспериментально с учетом их состояния по плотности, влажности и температуре, в котором грунты будут находиться в плотине в процессе ее строительства и эксплуатации, для плотин I класса - с учетом последовательности возведения и вида напряженно-деформированного и температурно-влажностного состояния.

1.15*. Для проектирования плотин I и II классов дополнительно к характеристикам грунтов, указанным в п. 1.14*, следует определять:

а) расчетное сопротивление сжатию и коэффициент размягчаемости исходной горной породы - для камня и крупнообломочных грунтов;

б) анизотропные фильтрационные и прочностные характеристики намытых грунтов.

1.16*. Характеристики грунтов, предназначенных для укладки в тело плотин и дамб, а также грунтов их оснований следует устанавливать по материалам инженерно-геологических и геокриологических изысканий и исследований.

При проектировании грунтовых сооружений из искусственных смесей их характеристики определяют путем специальных исследований.

Характеристики грунтов намывных плотин устанавливают с учетом данных о плотинах-аналогах, возведенных из карьерных грунтов, близких по зерновому составу и форме частиц к грунтам проектируемого сооружения и намытых по одинаковой с аналогом технологии.

При назначении характеристик грунтов намывных плотин надлежит учитывать изменение их показателей с течением времени по данным аналогов и исследований или по результатам проведения опытного намыва.

Для неоднородных земляных намывных плотин (п. 3.1) физико-механические характеристики намытого грунта следует определять отдельно для каждой зоны.

1.17*. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов (плотность, деформируемость, фильтрационные показатели и т.п.) следует устанавливать статистической обработкой результатов полевых и лабораторных определений, руководствуясь требованиями СНиП 2.02.02-85 и СНиП 2.02.04-88.

При проектировании частей намывных плотин, намытых выше уровня воды, из песчаных, гравийных и галечниковых грунтов расчетные значения физико-механических характеристик намываемого грунта могут приниматься по данным табл. 2 с последующей корректировкой по фактическим показателям. Плотность сухого грунта для частей намывных плотин, намытых под воду, следует принимать как среднее арифметическое плотности сухого грунта и плотности   намываемого грунта в максимально рыхлом состоянии.

Таблица 2

Грунт	Плотность сухого грунта  ,	Угол внутреннего трения водонасыщенного грунта  , град	Коэффициент фильтрации k, м/сут
Песок:
пылеватый	1,35-1,50	22-24	0,5-5
мелкий и средний	1,45-1,60	24-30	2-25
крупный	1,55-1,65	30-32	5-35
гравелистый	1,60-1,75	32-34	10-50
Гравийный с содержанием песка менее 50%	1,70-1,90	34-36	Св. 30
Примечания: 1. Табл. 2 составлена для грунтов с плотностью частиц  = 2,65 - 2,70  . 2. Большие значения плотности и коэффициента фильтрации k относятся к грунту с зернами окатанной формы, меньшие - к грунту с неокатанными зернами. 3. Большее значение угла внутреннего трения относится к грунту с неокатанными зернами, меньшее - к грунту с зернами окатанной формы. 4. При учете анизотропии характеристик намытых песчаных грунтов рекомендуется в расчетах фильтрации и устойчивости откосов намывных плотин корректировать приведенные в табл. 2 значения коэффициента фильтрации и угла внутреннего трения согласно опытным данным.

Прочностные характеристики крупнообломочных грунтов допускается определять на основе моделирования их составов.

1.18. За расчетные значения плотности сухого грунта в теле плотины следует принимать величины , соответствующие односторонней доверительной вероятности = 0,95. Исходя из этого, устанавливают контрольные показатели физико-механических характеристик грунта для сооружения в целом или отдельных его частей.

1.19*. В проектах необходимо предусматривать геотехнический контроль за возведением плотины и состоянием ее основания. При выполнении геотехнического контроля следует учитывать требования СНиП 3.02.01-87, СНиП 3.07.01-85 и проекта.

При строительстве плотин в северной строительно-климатической зоне необходимо дополнительно осуществлять контроль за температурным состоянием грунтов тела и основания плотины, а также за температурным состоянием грунтов в карьерах, буртах зимнего хранения, при транспортировании и укладке.

1.20*. Плотность сложения грунта земляных насыпных, каменно-земляных и каменно-набросных плотин следует назначать с учетом:

а) исследований свойств грунтового материала и расположения его в теле плотины (как по высоте, так и по элементам профиля);

б) внешних нагрузок;

в) напряженно-деформированного состояния;

г) способа отсыпки и уплотнения грунтового материала и интенсивности возведения.

Плотность сложения грунта, как правило, назначают переменной по высоте плотины. При этом, учитывая изменение его физико-механических свойств в процессе строительства и эксплуатации сооружения, более плотный грунт принимают для нижних частей плотины.

Для плотин, возводимых в сейсмических районах, плотность сложения грунта в верхней части их профиля со стороны верхнего бьефа должна быть выше, чем в остальных частях. Размеры этой части определяют расчетом в зависимости от конструкции плотины с учетом требований СНиП II-7-81*.

В северной строительно-климатической зоне верхнюю промерзающую часть плотины (выше НПУ) следует возводить из уплотненных непучинистых или слабопучинистых грунтов.

Окончательно плотность сложения грунта устанавливают сравнением технико-экономических показателей разрабатываемых вариантов.

1.21*. Для плотин I и II классов из грунтовых материалов следует, как правило, предусматривать опытные заготовки, отсыпку и укатку или намыв грунтов на участках, предпочтительно располагаемых в пределах профильных объемов проектируемого сооружения, для отработки технологии строительных работ, уточнения расчетных характеристик, а для намывных плотин также для определения раскладки грунта (фракционирования) по длине откоса намыва.

Плотность крупнообломочных грунтов каменно-земляных и каменно-набросных плотин III и IV классов допускается назначать по аналогам с учетом зернового состава грунта, прочности камня на сжатие, толщины отсыпаемого слоя, а также методов его уплотнения.     

2. ЗЕМЛЯНЫЕ НАСЫПНЫЕ ПЛОТИНЫ

2.1*. Земляные насыпные плотины по конструкции тела и противофильтрационных устройств в теле и основании подразделяют на основные виды, указанные в табл. 3 и на черт. 1.

    

Таблица 3

Элементы плотины	Вид плотины
Тело плотины	Однородная (черт. 1, а) Неоднородная (черт. 1, б, в) С экраном из негрунтовых материалов (черт. 1, г) С грунтовым ядром (вертикальным или наклонным), черт. 1, д С негрунтовой диафрагмой (черт. 1, е) С грунтовым экраном (черт. 1, ж)
Противофильтрационное устройство в основании плотины	С зубом (черт. 1, г) С инъекционной (цементационной и др.) завесой (черт. 1, д) Со стенкой, шпунтом (черт. 1, е) С понуром (черт. 1, ж)
Примечания: 1. Грунтовые противофильтрационные устройства неоднородной плотины при большой их толщине называют верховыми (черт. 1, б) или центральными (черт. 1, в) призмами (противофильтрационными) соответственно их расположению. 2. Конструкции тела плотины могут сочетаться с различными конструкциями противофильтрационных устройств в ее основании; выбор зависит от геологии основания и обосновывается расчетами и технико-экономическим сопоставлением вариантов. Возможно сопряжение тела плотины с основанием без противофильтрационных устройств.

Черт. 1. Виды земляных насыпных плотин

а-ж - см. табл. 3;  1 - тело плотины; 2 - поверхность депрессии; 3 - дренаж;

4 - крепление откосов; 5 - верховая грунтовая противофильтрационная призма; 6 - диафрагма;

7- верховая призма; 8 - низовая призма; 9 - переходный слой; 10 - экран из негрунтовых материалов;

11 - грунтовое ядро; 12 - центральная грунтовая противофильтрационная призма;

13 - шпунт или стенка; 14 - понур; 15 - инъекционная (цементационная) завеса (висячая);

16 - зуб; 17 - грунтовый экран; h - высота плотины; b - ширина плотины понизу;

  - ширина противофильтрационного устройства понизу;   - ширина плотины

по гребню; - коэффициент верхового откоса; - коэффициент низового откоса

В северной строительно-климатической зоне земляные насыпные плотины в зависимости от температурного состояния грунтов, конструкции тела и противофильтрационных устройств подразделяют на основные типы и виды, указанные в табл. 3.1 и на черт. 1.1.

Таблица 3.1

Тип плотины	Элементы плотины	Вид плотины
Земляная насыпная талая	Тело плотины	Однородная (черт. 1.1, а) С грунтовым экраном (черт. 1.1, б) С ядром (черт. 1.1, в) С центральной призмой (черт. 1.1, г) С диафрагмой (черт. 1.1, д) С экраном из негрунтовых материалов (черт. 1.1, е)
	Противофильтрационное устройство в основании плотины	С зубом (черт. 1.1, б, в, е) С инъекционной (цементационной) завесой (черт. 1.1, е) Со стенкой, шпунтом (черт. 1.1, д)
Земляная насыпная мерзлая	Тело плотины	Однородная с мерзлотной завесой (черт. 1.1, ж) С ядром и с мерзлотной завесой (черт. 1.1,з) С центральной призмой и с мерзлотной завесой (черт. 1.1, и)
	Противофильтрационное устройство в основании плотины	С мерзлотной завесой (черт. 1.1, ж, з, и) С зубом и мерзлотной завесой (черт. 1.1, з)

Черт. 1.1. Типы и виды земляных насыпных плотин,

возводимых в северной строительно-климатической зоне

а - и - см. табл. 3.1; 1 - тело плотины; 2 - поверхность депрессии; 3 - дренаж; 4 - крепление откосов; 5 - теплоизоляционный слой; 6 - диафрагма; 7 - верховая призма;

8 - низовая призма; 9 - переходный слой; 10 - экран из негрунтовых материалов; 11 - грунтовое ядро; 12 - центральная грунтовая противофильтрационная призма;

13 - шпунт или стенка; 14 - грунтовый экран; 15 - инъекционная (цементационная) завеса; 16 - зуб; 17 - цементационная галерея; 18 - замораживающая система;

19 - линия раздела талого и мерзлого грунтов; h - высота плотины; b - ширина плотины понизу; - ширина противофильтрационного устройства понизу;

  - ширина плотины по гребню; - коэффициент верхового откоса; - коэффициент низового откоса

2.2*. При проектировании земляных насыпных плотин на нескальном основании следует отдавать предпочтение однородным плотинам, а также плотинам с грунтовым противофильтрационным устройством (призмой, ядром, экраном).

При проектировании плотин в северной строительно-климатической зоне на нескальных основаниях, сложенных из мало- и среднесжимаемых при оттаивании мерзлых грунтов, предпочтение следует отдавать мерзлым плотинам с ядром, а на сильнольдистых основаниях - мерзлым плотинам с центральной противофильтрационной призмой.

2.3. При возведении плотин в две или несколько очередей следует, как правило, проектировать их однородными или неоднородными - с противофильтрационной верховой призмой или с экраном.

2.4*. Земляные плотины, дамбы, противофильтрационные устройства напорных сооружений в виде экранов, ядер и понуров можно возводить отсыпкой грунтов в воду.

Грунт отсыпают в воду как в искусственные прудки, так и в естественные водоемы (без постройки перемычек и организации водоотлива) с учетом глубин и скоростей течения.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.5*. Земляные насыпные плотины можно возводить из всех видов грунтов, за исключением:

а) содержащих водорастворимые включения хлоридных солей более 5% по массе, сульфатных или сульфатно-хлоридных более 10% по массе;

б) содержащих не полностью разложившиеся органические вещества (например, остатки растений) более 5% по массе или полностью разложившиеся органические вещества, находящиеся в аморфном состоянии, более 8% по массе;

в) сильнольдистых и льдистых грунтов.

Указанные в подпунктах "а" и "б" грунты допускается применять для создания тела плотины при наличии соответствующего обоснования и при условии проведения необходимых защитных инженерных мероприятий, а также соблюдения правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

В северной строительно-климатической зоне допускается применение мерзлых слабольдистых грунтов при возведении земляных насыпных плотин при соответствующем обосновании.

2.6*. Для создания грунтовых противофильтрационных устройств в теле и основании плотины (экранов, ядер, понуров, зубьев) следует применять слабоводопроницаемые грунты.

При выборе этих грунтов надлежит учитывать следующее:

а) наиболее пригодными грунтами для образования противофильтрационных устройств являются глинистые с коэффициентом фильтрации м/сут и при числе пластичности (при соответствующем обосновании  

б) допускается применять искусственную грунтовую смесь, содержащую глинистые, песчаные, дресвяные и крупнообломочные грунты. Состав грунтовой смеси следует определять по результатам исследований и проверки его в производственных условиях на опытных отсыпках и выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов;

в) для экранов и понуров плотин III и IV классов допускается применять торф (с учетом указаний п. 1.5*), причем необходимо предусматривать защитное покрытие из минеральных грунтов.

В северной строительно-климатической зоне допускается применение торфа в качестве материала для экранов и понуров плотин при соответствующем обосновании;

г) допускаемые величины засоленности грунтов, предназначенные к укладке в ядра и противофильтрационные призмы мерзлых плотин, следует устанавливать по результатам теплотехнических расчетов и на основании технико-экономического сравнения вариантов.

2.7*. Песчаные грунты (мелкозернистые, средней крупности и крупные) следует применять для однородных плотин и плотин с центральной или верховой противофильтрационной призмой, если обеспечивается фильтрационная прочность грунтов плотины, а величина фильтрационного расхода воды через ее тело допустима по результатам водохозяйственных и энергоэкономических расчетов.

2.8*. Песчаные и крупнообломочные грунты при необходимой прочности, морозостойкости и водостойкости и при обеспечении сопряжения с противофильтрационным устройством и основанием допускается применять без ограничений для призм земляных насыпных плотин. Возможность укладки этих грунтов в тело плотины определяется фильтрационным, термовлажностным и напряженным состоянием плотины.

    

ОЧЕРТАНИЯ ОТКОСОВ И ГРЕБНЯ ПЛОТИНЫ

2.9. Крутизну откосов плотины надлежит назначать исходя из условия их устойчивости с учетом:

а) физико-механических характеристик грунтов откосов и основания;

б) действующих на откосы сил: собственного веса, влияния воды (взвешивания, фильтрационных сил, капиллярного давления), сейсмических, динамических, внешних нагрузок на гребне и откосах и др.;

в) высоты плотины;

г) производства работ по возведению плотины и условий ее эксплуатации.

При предварительном назначении крутизны откосов допускается пользоваться аналогичными данными построенных сооружений с последующей проверкой расчетом устойчивости откосов.

При наличии на верховом откосе плотины экрана, образованного материалом, имеющим более низкие значения и   по сравнению с соответствующими характеристиками грунтов тела плотины, крутизну верхового откоса следует назначать с учетом не только возможности обрушения откоса в целом, но и сдвига экрана по контакту с телом плотины, а также сдвига защитного слоя по поверхности экрана.

2.10. На откосах плотин, как правило, следует предусматривать устройство берм, определяя их число в зависимости от высоты плотины, условий производства работ, типов крепления откоса и его общей устойчивости.

Бермы следует предусматривать на верховом откосе у нижней границы его крепления для создания необходимого упора, на низовом откосе - для служебных проездов, сбора и отвода атмосферных вод, размещения контрольно-измерительной аппаратуры (КИА).

Устройство берм не должно вести к уположению откоса, определенного расчетом.

2.11. Ширину гребня плотины следует устанавливать в зависимости от условий производства работ и эксплуатации (использования гребня для проезда, прохода и других целей), но не менее 4,5 м.

Ширину гребня плотины в местах сопряжения с другими сооружениями или с берегами следует устанавливать в соответствии с конструкцией сопряжения и необходимостью создания площадок.

2.12*. Отметку гребня плотины следует назначать на основе расчета возвышения его над расчетным уровнем воды.

Возвышение гребня плотины надлежит определять для двух случаев стояния уровня воды в верхнем бьефе:

а) при нормальном подпорном уровне (НПУ) или при более высоком уровне, соответствующем пропуску максимального паводка, входящего в основное сочетание нагрузок и воздействий;

б) при форсированном подпорном уровне (ФПУ), при пропуске максимального паводка, относимого к особым сочетаниям нагрузок и воздействий.

Возвышение гребня плотины  , в обоих случаях определяется по формуле

где - ветровой нагон воды в верхнем бьефе;

 - высота наката ветровых волн обеспеченностью 1 %;

- запас возвышения гребня плотины.

При определении первых двух слагаемых формулы (1) следует принимать обеспеченности скорости ветра для расчета элементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и воздействий (при НПУ) по СНиП 2.06.04-82*, при особом сочетании нагрузок и воздействий (при ФПУ) эти обеспеченности следует принимать для сооружений I-II классов 20 %, для III класса - 30 %, для IV класса - 50%. Запас а для всех классов плотин следует принимать не менее 0,5 м.

Из двух полученных результатов расчета выбирают более высокую отметку гребня.

При возведении плотины в сейсмических районах отметку гребня следует назначать с учетом высоты гравитационной волны, возникающей в водохранилище в случае образования в нем сейсмотектонических деформаций при землетрясении, определяемой в соответствии с требованиями СНиП II-7-81*.

Отметку гребня плотины проектируют с учетом строительного подъема, назначаемого сверх определенного по п. 2.12* возвышения . Величину строительного подъема определяют по прогнозируемой осадке гребня согласно пп. 5.16* и 5.17*.

2.13. При наличии на гребне плотины сплошного парапета, рассчитанного на воздействие волн, возвышение его верха над уровнем верхнего бьефа надлежит принимать не ниже значений, полученных по формуле (1). Возвышение гребня плотины в этом случае назначают на 0,3 м над НПУ или на отметке ФПУ, причем принимают высшую из них.

2.14*. При расположении автодороги на гребне плотины ограждения и направляющие устройства следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 23457-86.

2.15. В случае, если гребень плотины или ее откосы сложены из глинистых грунтов, следует предусматривать их защиту от сезонного промерзания слоем песчаного, гравийного или щебенистого грунта. Толщину защитного слоя следует назначать в соответствии с теплотехническими расчетами. При соответствующем обосновании допускается не предусматривать устройство защитного слоя.

КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ

2.16. Откосы земляных насыпных плотин следует защищать специальными креплениями, рассчитанными на воздействие волн, льда, течений воды, изменения уровня воды, атмосферных осадков, ветра и прочих климатических и других разрушающих откос факторов (проникновения землеройных животных, пучения глинистого грунта в зимний период и др.).

2.17. Для защиты верхового откоса, как правило, следует применять следующие виды креплений:

а) каменные (насыпные);

б) бетонные монолитные, железобетонные сборные и монолитные с обычной и предварительно напряженной арматурой;

в) асфальтобетонные;

г) биологические.

При наличии данных, обоснованных исследованиями или опытом строительства и эксплуатации плотин, допускается применять и другие виды креплений верховых откосов, например, гравийно-галечниковые, грунтоцементные и др.

2.18. Вид крепления следует устанавливать исходя из технико-экономической оценки вариантов с учетом максимального использования средств механизации и местных материалов, характера грунта тела плотины и основания, агрессивности воды, долговечности крепления в условиях эксплуатации, архитектурных требований.

2.19. Крепление верхового откоса плотины делится на основное, расположенное в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и облегченное - ниже основного крепления.

Верхней границей основного крепления, как правило, следует считать отметку гребня плотины.

В случае значительного возвышения гребня над расчетным уровнем воды основное крепление следует заканчивать ниже гребня на отметке высоты наката ; далее до гребня доводят облегченное крепление.

2.20. Нижнюю границу основного крепления следует назначать, считая от минимального уровня сработки водохранилища на глубине     

.                         (2)

При этом нижняя граница основного крепления должна быть ниже минимального уровня сработки водохранилища не менее чем на 1,5t, где t - расчетная толщина ледяного покрова.

Примечание. Облегченное крепление должно защищать откос от повреждений при воздействии льда, волн и течений не только в процессе нормальной эксплуатации сооружения, но и в периоды наполнения и опорожнения водохранилища. Облегченное крепление должно сопрягаться с основанием плотины или с бермой, например, устройством упора из камня или бетона.

В случае устройства крепления дна перед сооружением крепление откоса плотины должно быть сопряжено с ним.

2.21. При сопряжении основного и облегченного креплений необходимо предусматривать конструктивные меры, например, устройство в виде упора из камня или бетона. Размеры упора следует назначать в зависимости от крутизны откоса, а также коэффициента трения крепления и упора по грунту откоса.

2.22. Для крепления откосов каменной наброской следует применять, как правило, несортированный камень (горную массу).

2.23*. Необходимые массу и размеры отдельных камней в наброске крепления откосов, число камней размером менее расчетного, а также толщину наброски следует определять расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82*.

2.24. Толщину каменной наброски следует принимать с учетом возможности частичного выноса мелких частиц из наброски при волновом воздействии, подвижки крупных камней, уплотнения материала крепления, а также опыта эксплуатации аналогичных креплений, но не менее    где - диаметр камня, масса которого вместе с массой более мелких фракций составляет 85% массы всей каменной наброски крепления.

2.25. Каменные материалы для крепления откосов следует применять из изверженных, осадочных и метаморфических пород, обладающих необходимой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.

2.26. Монолитные железобетонные крепления откосов следует проектировать, как правило, в виде секций размером не более 45х45 м каждая, разделенных между собой температурными поперечными и осадочными продольными швами. Секции крепления следует проектировать состоящими из отдельных плит.

Плиты, как правило, следует принимать прямоугольной формы с соотношением сторон где   - меньшая сторона, располагаемая перпендикулярно урезу воды; размер назначается равным 0,4  , где - расчетная длина волны, но не более 20 м. Увеличение длины секций допускается при надлежащем обосновании. В пределах каждой секции армирование должно быть непрерывным.

2.27. Крепление откосов из сборных железобетонных плит следует проектировать с омоноличиванием их в секции. При соответствующем обосновании допускается крепление из неомоноличенных плит с открытыми швами.

Максимальный размер плит следует устанавливать исходя из условий транспортирования и удобства укладки их на откос.

2.28*. Толщину монолитных и сборных железобетонных креплений следует определять расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82*, а также при соответствующем обосновании - по имеющимся аналогам.

2.29. При пологих откосах плотин (1:7 - 1:12) и высоте волны не более 1 м может быть применено облегченное крепление в виде слоя крупнообломочного грунта, крупность частиц и толщину которого следует определять расчетом или исследованиями.

2.30*. Крепление низового откоса следует выбирать в зависимости от материала, из которого возведена низовая призма плотины, с целью защиты его от атмосферных воздействий и разрушения землеройными животными. Для крепления низового откоса из песчаных или глинистых грунтов следует, как правило, применять посев трав по растительному слою толщиной 0,2-0,3 м, отсыпку щебня или гравия слоем толщиной 0,2 м и другие виды облегченных покрытий.

В северной строительно-климатической зоне толщину слоя крепления низового откоса плотины, отсыпаемого из щебня или гравия, следует принимать в соответствии с теплотехническими расчетами.

2.31. Если низовой откос подвержен воздействию льда и волн со стороны нижнего бьефа, его крепление следует рассчитывать так же, как и для верхового откоса.

2.32. Обратные фильтры под креплением откосов, выполненным в виде каменной наброски, плит с открытыми швами или со сквозными отверстиями и т.п., могут состоять из одного слоя разнозернистого материала или двух слоев материалов с различными по крупности частицами, а также из искусственных водопроницаемых материалов (стекловолокна, минеральной ваты и др.).

2.33. Материал для обратного фильтра, число слоев и их толщину выбирают в зависимости от вида грунта откоса, наличия и состава местного материала и результатов технико-экономического сравнения вариантов.

2.34. Под обратными фильтрами на откосах из глинистых, мелкозернистых песчаных или разжижающихся при динамических нагрузках грунтов следует укладывать песчаную пригрузку, зерновой состав и толщину которой устанавливают на основании данных исследований и расчетов.

2.35. Под креплениями из монолитных или сборных железобетонных плит (с уплотненными швами или замоноличенных в секции) на откосах из песчаных или глинистых грунтов следует, как правило, укладывать однослойный обратный фильтр.

2.36. Допускается применение монолитных железобетонных бесфильтровых креплений при соблюдении условий, обеспечивающих надежную работу конструкции.

2.37. Крутизну неукрепленного волноустойчивого грунтового откоса следует принимать в соответствии с расчетным волновым воздействием. При этом очертание откосов должно быть принято с учетом "профиля динамического равновесия". Применение неукрепленных откосов должно быть обосновано исследованиями и технико-экономическим сопоставлением с вариантами укрепленных откосов.

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

2.38*. Противофильтрационные устройства следует выполнять из слабоводопроницаемых грунтов (глинистых и мелкозернистых песчаных, глинобетона, а также торфа) или негрунтовых материалов (бетона, железобетона, полимерных, битумных материалов и др.) в виде верховой или центральной противофильтрационной призмы, экрана, диафрагмы, ядра, понура, шпунта, стенки, в том числе и создаваемой методом "стена в грунте", цементационной и других завес, а при соответствующем обосновании - в виде комбинированной конструкции из грунтовых и негрунтовых материалов.

Водонепроницаемость грунтовых противофильтрационных устройств мерзлых плотин (ядер, центральных призм) следует обеспечивать устройством в них мерзлотных завес, смыкающихся, в частности, с вечномерзлыми грунтами основания.

2.39. Противофильтрационные устройства следует выбирать в зависимости от вида земляной плотины, характеристик грунтов ее тела и основания, наличия необходимых грунтовых или негрунтовых материалов для противофильтрационных устройств, высоты плотины, положения водоупора основания и условий производства работ, от результатов технико-экономического сопоставления вариантов.

2.40*. Толщину грунтового экрана или ядра плотины следует увеличивать сверху вниз.

Минимальную толщину экрана или ядра поверху назначают из условий производства работ, но не менее 0,8 м, а понизу - такую, чтобы градиенты напора фильтрационного потока, принимаемые для глинобетона, глины и суглинка, удовлетворяли критерию фильтрационной прочности (п. 5.5*).

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.