RU99022U1

RU99022U1 - HIGH GROUND WEIR

Info

Publication number: RU99022U1
Application number: RU2010122042/21U
Authority: RU
Inventors: Леонид Аркадьевич Мурин; Виктор Александрович Марыкин; Геннадий Иванович Смолин; Александр Алексеевич Серов
Original assignee: Леонид Аркадьевич Мурин; Виктор Александрович Марыкин; Геннадий Иванович Смолин; Александр Алексеевич Серов
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-11-10

Abstract

Высокая грунтовая плотина, состоящая из двух частей, плотины первой очереди и основной плотины, каждая из которых включает ядро, понур и элемент сопряжения ядра с основанием соответствующей плотины, отличающаяся тем, что понур плотины первой очереди выполнен удлиненным, при этом длина понура определена исходя из фильтрационных характеристик грунтов, составляющих основание плотины первой очереди и допускаемых для этих грунтов градиентов напора, установленных строительными нормами, подводные части понуров обеих частей плотины отсыпаны в воду, а элемент сопряжения ядра основной плотины с ее основанием выполнен в виде инъекционной завесы. A high soil dam, consisting of two parts, a first stage dam and a main dam, each of which includes a core, a ponur and an element for interfacing the core with the base of the corresponding dam, characterized in that the ponur of the first stage dam is elongated, while the ponur length is determined based on filtration characteristics of soils that make up the foundation of the first stage dam and pressure gradients allowed for these soils established by building codes, the underwater parts of the ponours of both parts of the dam are dumped into water, and the interface element of the core of the main dam with its base is made in the form of an injection curtain.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована при возведении высоких грунтовых плотин в северной строительно-климатической зоне.The proposed utility model relates to the field of hydraulic engineering construction and can be used in the construction of high soil dams in the northern climatic zone.

Условия строительства гидроузлов на реках крайнего Севера существенно отличаются от условий средних и южных районов страны.The conditions for the construction of hydropower facilities on the rivers of the far North are significantly different from the conditions of the middle and southern regions of the country.

Гидрологические режимы северных рек характеризуются крайне неравномерным стоком в годовом разрезе: летом проходит 90-98% стока, зимой - от 2 до 10%.The hydrological regimes of the northern rivers are characterized by extremely uneven runoff in an annual context: in the summer 90-98% of the runoff passes, in the winter - from 2 to 10%.

Зачастую строительство невысоких плотин (плотин-перемычек) является единственно возможным решением строительной и энергетической проблем в упомянутой строительно-климатической зоне.Often, the construction of low dams (bulkhead dams) is the only possible solution to the construction and energy problems in the mentioned climatic zone.

Чтобы не строить крупных и дорогостоящих сооружений для пропуска паводковых строительных расходов рек, невысокие грунтовые плотины в русле реки принято возводить в зимний период, за один сезон.In order not to build large and costly structures to pass the flood construction costs of the rivers, it is customary to erect low soil dams in the riverbed in the winter, for one season.

Что касается крупных (высоких) плотин, то, как показывает практика, возвести такую плотину полным профилем на требуемую высоту за один зимний сезон - задача невыполнимая.As for large (high) dams, as practice shows, to erect such a dam with a full profile to the required height in one winter season is an impossible task.

В связи с этим была разработана конструкция высокой (более 60 м высотой) плотины, состоящая из двух частей - плотины первой очереди (временной, с точки зрения эксплуатации) и основной плотины (см. например, книгу: Пехтин В.А., Серов А.А. Пропуск строительных расходов при возведении гидроузлов на реках Крайнего Севера. СПб, Издательство ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 2001, с.177, 179, рис.8.4.). Такая конструкция возводится в два этапа: на первом этапе сооружается временная плотина, на высоту 0,4-0,5 полного проектного напора, на втором - основная плотина, на полный напор. Временная плотина входит в профиль основной плотины и создает водохранилище, с использованием которого работают агрегаты первой очереди ГЭС. Под защитой временной плотины в благоприятных условиях строится основная плотина.In this regard, a design of a high (more than 60 m high) dam was developed, consisting of two parts - the first stage dam (temporary, from the point of view of operation) and the main dam (see, for example, the book: V. Pekhtin, A. Serov .A. Skipping construction costs during the construction of hydropower facilities on the rivers of the Far North. St. Petersburg, Publishing House OJSC VNIIG named after B.E. Vedeneev, 2001, p.177, 179, Fig. 8.4.). This design is constructed in two stages: at the first stage, a temporary dam is constructed, to a height of 0.4-0.5 of the full design head, at the second - the main dam, at full head. The temporary dam is included in the profile of the main dam and creates a reservoir, with the use of which the units of the first stage of the hydroelectric power station work. Under the protection of the temporary dam in favorable conditions, the main dam is built.

Для подобных конструкций крупных плотин предъявляются высокие требования к технологии сооружения и надежности эксплуатации временной плотины, поскольку она возводится в жестких природных условиях за один зимний сезон.For such structures of large dams, high demands are placed on the construction technology and the reliability of the operation of the temporary dam, since it is built in harsh environmental conditions in one winter season.

Прототипом заявляемого технического решения является высокая грунтовая плотина Колымской ГЭС, состоящая из двух частей, плотины первой очереди и основной плотины, каждая из которых включает ядро, понур и элемент сопряжения ядра с основанием соответствующей части плотины, (см. книгу: Серов А.А., Пехтин В.А. Колымская ГЭС. Опыт строительства и эксплуатации. СПб, Издательство АО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева», 1999, с.21-22, рис.2.2. Копия прототипа прилагается).The prototype of the claimed technical solution is a high soil dam of the Kolyma hydroelectric station, which consists of two parts, a first stage dam and a main dam, each of which includes a core, a ponur and an element for interfacing the core with the base of the corresponding part of the dam (see book: A. Serov , Pekhtin VA, Kolymskaya HPP. Experience in construction and operation. St. Petersburg, Publishing House JSC VNIIG named after B.E. Vedeneev, 1999, p.21-22, Fig. 2.2. A copy of the prototype is attached).

Высота временной плотины составляет 62 м, основной - 130 м. Плотина первой очереди входит в верховую упорную призму основной плотины.The height of the temporary dam is 62 m, the main one is 130 m. The first stage dam enters the high-pressure head prism of the main dam.

Каждая часть плотины имеет центральное ядро из суглинистых грунтов, обратные фильтры из песка и песчано-гравийного грунта. Верховая и низовая упорные призмы отсыпаны из камня. Сопряжение ядра основной плотины со скальным основанием осуществлено с помощью монолитной армированной бетонной плиты и цементационной галереи с цементационной завесой. Для каждой части плотины ядро, понур и элемент сопряжения ядра с основанием составляют ее противофильтрационный контур. Суглинок ядра временной плотины отсыпан в воду на глубину 15 м. Сооружение цементационной галереи и укладка суглинка в ядро основной плотины осуществлено в осушенном котловане. Русловая часть временной плотины в объеме около 1 млн. м³ возведена за одну зиму.Each part of the dam has a central core of loamy soils, reverse filters of sand and sand and gravel. Horse and grassroots stubborn prisms sprinkled with stone. The core of the main dam was mated with the rock base using a monolithic reinforced concrete slab and a cement gallery with a cement curtain. For each part of the dam, the core, ponur, and the element of conjugation of the core with the base make up its anti-filtration contour. The loam of the core of the temporary dam is poured into the water to a depth of 15 m. The cementing gallery was constructed and the loam was laid in the core of the main dam in a drained pit. The channel part of the temporary dam in the amount of about 1 million m ^{3 was} erected in one winter.

Временная плотина Колымской ГЭС успешно эксплуатировалась в течение 7 лет, пока не была возведена основная плотина.The temporary dam of the Kolyma hydroelectric station was successfully operated for 7 years, until the main dam was erected.

Существенным недостатком прототипа является необходимость осушения котлована основной части плотины для сооружения в нем цементационной галереи, что приводит к увеличению стоимости и удлинению сроков возведения основной части плотины. Этот недостаток обусловливает низкую технологичность конструкции прототипа.A significant disadvantage of the prototype is the need to drain the foundation pit of the main part of the dam for the construction of a cement gallery in it, which leads to an increase in the cost and lengthening the construction time of the main part of the dam. This disadvantage leads to low manufacturability of the design of the prototype.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения технологичности конструкции высокой плотины.The proposed utility model is aimed at solving the problem of improving the manufacturability of a high dam structure.

Для достижения указанного технического результата в высокой грунтовой плотине, состоящей из двух частей, плотины первой очереди и основной плотины, каждая из которых включает ядро, понур и элемент сопряжения ядра с основанием соответствующей части плотины, понур плотины первой очереди выполнен удлиненным; при этом длина понура определена исходя из фильтрационных характеристик грунтов, составляющих основание плотины первой очереди и допускаемых для этих грунтов градиентов напора, установленных строительными нормами, подводные части понуров обеих частей плотины отсыпаны в воду, а элемент сопряжения ядра основной плотины с ее основанием выполнен в виде инъекционной завесы.To achieve the technical result in a high soil dam, consisting of two parts, a first stage dam and a main dam, each of which includes a core, a ponur and an element for interfacing the core with the base of the corresponding part of the dam, the ponor of the first stage dam is elongated; the ponur length is determined on the basis of the filtration characteristics of soils that make up the foundation of the first stage dam and pressure gradients allowed for these soils established by building codes, the underwater parts of the ponurs of both parts of the dam are poured into water, and the interface element of the core of the main dam with its base is made as injection curtain.

Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».The applicant is not aware of any technical solutions having the same set of features as the claimed one. This allows us to conclude that the proposed utility model satisfies the condition of "novelty."

Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - создаются благоприятные условия для возведения и эксплуатации основной плотины в летний и зимний периоды в установленные сроки, без устройства и осушения котлована основной плотины, что и позволяет решить поставленную задачу.Due to the implementation of the distinguishing features of the claimed technical solution in combination with the features common to the prototype, the claimed object has new properties - favorable conditions are created for the construction and operation of the main dam in summer and winter periods on time, without the installation and drainage of the foundation pit, which and allows you to solve the problem.

Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежом, где показан поперечный разрез предлагаемой высокой плотины.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the proposed high dam.

Плотина состоит из двух частей: временной плотины 1 (плотины первой очереди) и основной плотины 2. Каждая часть снабжена отдельным противофильтрационным контуром. Противофильтрационный контур плотины 1 включает ядро 3 и понур 4, выполненные из суглинка. Верховая и низовая упорные призмы 5 и 6 соответственно отсыпаны из гравийно-галечных грунтов. Понур 4 выполнен удлиненным. При этом длина понура по контакту с основанием временной плотины определена в зависимости от фильтрационных характеристик грунтов, составляющих основание плотины, с допускаемыми для этих грунтов градиентов напора, устанавливаемых строительными нормами. Удлиненная часть понура 4 является элементом сопряжения ядра 3 с основанием плотины 1. Аналогично основная плотина 2 содержит ядро 7 из суглинка и понур 8, также выполненный из суглинка. Элемент сопряжения суглинка ядра 7 с грунтом основания плотины 2 выполнен в виде инъекционной, в данном примере цементационной завесы 9. Предлагаемая плотина работает следующим образом.The dam consists of two parts: a temporary dam 1 (first stage dam) and a main dam 2. Each part is equipped with a separate antifiltration circuit. The anti-filtering contour of dam 1 includes a core 3 and ponur 4 made of loam. The upper and lower thrust prisms 5 and 6, respectively, are dumped from gravel and pebble soils. Ponur 4 is made elongated. The length of the ponur in contact with the base of the temporary dam is determined depending on the filtration characteristics of the soils that make up the base of the dam, with pressure gradients allowed for these soils established by building codes. The elongated part of the ponura 4 is an element of conjugation of the core 3 with the base of the dam 1. Similarly, the main dam 2 contains a core 7 of loam and ponura 8, also made of loam. The element of coupling the loam of the core 7 with the soil of the base of the dam 2 is made in the form of an injection, in this example, a cement curtain 9. The proposed dam works as follows.

Временная плотина 1 сооружается в первую очередь. За счет этой плотины создается водохранилище, с использованием которого работают агрегаты первой очереди ГЭС. После возведения плотины 1 первой очереди расходы реки пропускаются через водосбросное сооружение. Таким образом под защитой временной плотины 1 создаются благоприятные условия для строительства основной плотины 2 в летний и зимний периоды в установленные сроки. При этом за счет оптимизации длины понура временной плотины подводные части понуров 4 и 8 обеих частей плотины отсыпаются в воду без устройства и осушения котлованов. Выше уровня воды ядро 7 отсыпается послойно насухо.Temporary dam 1 is being constructed first. Due to this dam, a reservoir is created, with the help of which aggregates of the first stage of the hydroelectric power station work. After the construction of dam 1 of the first stage, river flows are passed through a spillway. Thus, under the protection of the temporary dam 1, favorable conditions are created for the construction of the main dam 2 in the summer and winter periods on time. At the same time, by optimizing the length of the ponura of the temporary dam, the underwater parts of ponuros 4 and 8 of both parts of the dam are poured into the water without installing and draining the pits. Above the water level, core 7 is poured in layers dry.

После завершения строительства основной плотины 2 происходит наполнение водохранилища до проектных отметок, временная плотина 1 затапливается и исключается из работы, начинается эксплуатация основной плотины 2 и водохранилища в проектном режиме. При этом временная плотина 1 входит составной частью в тело основной плотины 2, являясь одним из расчетных элементов, обеспечивающих устойчивость верховой призмы 5. Таким образом, и в нерабочем состоянии плотина 1 остается важным элементом повышения надежности конструкции и эксплуатации предлагаемой плотины в целом.After the construction of the main dam 2 is completed, the reservoir is filled to the design level, the temporary dam 1 is flooded and excluded from operation, the main dam 2 and the reservoir begin to operate in design mode. In this case, the temporary dam 1 is a component of the body of the main dam 2, being one of the design elements ensuring the stability of the upper prism 5. Thus, in the inoperative state, the dam 1 remains an important element in improving the reliability of the design and operation of the proposed dam as a whole.

Использование заявляемого технического решения обеспечивает следующие технико-экономические преимущества по сравнению с прототипом:Using the proposed technical solution provides the following technical and economic advantages compared with the prototype:

1) Уменьшается количество конструктивных элементов в ней: противофильтрационный контур плотины первой очереди не содержит цементационной завесы, а противофильтрационный контур основной плотины - цементационной галереи.1) The number of structural elements in it is reduced: the antifiltration circuit of the dam of the first stage does not contain a cement curtain, and the antifiltration circuit of the main dam is a cement gallery.

2) Создаются благоприятные условия для возведения основной части плотины как в зимнее, так и в летнее время под защитой плотины первой очереди, при этом подводные части понуров обеих плотин отсыпаются непосредственно в воду без необходимости устройства и осушения котлованов.2) Favorable conditions are created for the construction of the main part of the dam in both winter and summer under the protection of the dam of the first stage, while the underwater parts of the ponures of both dams are poured directly into the water without the need for installation and drainage of foundation pits.

В целом указанные преимущества обеспечивают высокую технологичность конструкции предлагаемой высокой грунтовой плотины и позволяют сократить сроки возведения, повысить надежность эксплуатации подобных плотин в северной строительно-климатической зоне, а также сократить затраты на их возведение.In general, these advantages ensure the high adaptability of the design of the proposed high soil dam and reduce the construction time, increase the reliability of operation of such dams in the northern climatic zone, as well as reduce the cost of their construction.

Для осуществления заявляемой полезной модели могут быть использованы известные строительные материалы и технологии, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию «промышленная применимость».For the implementation of the claimed utility model, well-known building materials and technologies can be used, which, according to the applicant, indicates that the proposed technical solution meets the condition of “industrial applicability”.

Claims

A high soil dam, consisting of two parts, a first stage dam and a main dam, each of which includes a core, a ponur and an element for interfacing the core with the base of the corresponding dam, characterized in that the ponur of the first stage dam is elongated, and the ponur length is determined based on filtration characteristics of soils that make up the foundation of the first stage dam and pressure gradients allowed for these soils established by building codes, the underwater parts of the ponours of both parts of the dam are dumped into water, and the interface element of the core of the main dam with its base is made in the form of an injection curtain.