по конструкции и материалам - на диафрагмы из металла, резины и пластических масс (рисунок 5, а); шпонки и прокладки из асфальтовых материалов (рисунок 5, б); инъекционные (цементация и битумизация) (рисунок 5, в).
6.31 При проектировании конструкций уплотнения деформационных швов плотин необходимо соблюдать следующие условия:
материал уплотнения должен непосредственно примыкать к бетону образующих швов секций;
величина сжимающего 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 фильтрационного напора через бетон по контуру уплотнений шва не должны превышать величин критических градиентов напора, приведенных в 6.14;
конструкция деформационного шва должна быть работоспособна во всем диапазоне температурных воздействий.
6.32 При определении действующего среднего градиента напора в уплотнениях постоянных швов плотин общий путь фильтрации следует принимать равным:
при изменении температуры бетона в зоне до 6°С - пути фильтрации в обход асфальтовых шпонок, металлических, полимерных 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, полимерных или резиновых диафрагм без учета пути фильтрации на длине цементируемых или битуминизированных участков швов.
6.33 Омоноличивание временных вертикальных швов следует производить до подъема уровня воды перед плотиной, исходя из проектных требований к омоноличиванию бетонного массива.
При проектировании плотин допускается предусматривать устройство временных широких швов (замыкающих блоков), сроки омоноличивания которых устанавливаются проектом.
Водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения
6.34 Длину водосбросного фронта плотины, размеры и число пролетов поверхностных и глубинных водопропускных устройств следует принимать в зависимости от сбросного расхода основного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии с СП 58.13330 и допустимых при данных геологических условиях удельных расходов воды.
При этом должны учитываться:
влияние потока на русло реки и работу других сооружений гидроузла;
требования к гидравлическому режиму руслового потока в бьефах и изменению уровней воды в нижнем бьефе, вызываемого деформациями русла и берегов.
Выбор оптимального варианта следует производить на основании анализа гидравлического режима в пределах водопропускного тракта, условий подхода в верхнем бьефе и условий сопряжения бьефов и гашения энергии в нижнем бьефе. Для плотин I и II классов обоснование оптимального варианта компоновки водопропускных сооружений в составе гидроузла и их конструкции должно подтверждаться результатами физического моделирования.
6.35 Основным профилем оголовков водосливных плотин всех классов следует принимать профиль криволинейного очертания, работающий в безвакуумном режиме при пропуске расхода основного расчетного случая. Оголовок должен плавно сопрягаться с водосливной гранью плотины. Уклон водосливной грани и ее протяженность следует назначать исходя из конструктивных особенностей профиля плотины.
При этом необходимо исключать возникновение кавитации и предотвращать срыв вакуума устройством плавно очерченных устоев и удлиненных быков, размещением пазов затворов за пределами зоны вакуума и т.п.
При проектировании поверхностных водосбросов следует рассматривать целесообразность гашения энергии в пределах водосливной грани за счет устройства ступенчатой поверхности, повышения ее шероховатости, расщепления и соударения струй.
6.36 При проектировании водосбросных сооружений плотин и элементов крепления нижнего бьефа, обтекаемых потоком воды со скоростью свыше 15 м/с, следует предусматривать мероприятия, направленные на защиту сооружений от кавитации и кавитационной эрозии:
плавное очертание обтекаемых поверхностей, обеспечивающее значения параметров (чисел) кавитации больше критических;
подвод воздуха в зоны возможного возникновения кавитации путем устройства уступов, дефлекторов, пазов-аэраторов или их сочетаний с воздухоподводящими устройствами, обеспечивающими отрыв транзитного потока и воздухонасыщение его придонного и пристенных слоев;
использование защитного слоя бетонов с повышенной кавитационной стойкостью, а в необходимых случаях - металлической облицовки.
6.37 Ось глубинного водосброса следует, как правило, проектировать прямолинейной в плане. Криволинейную ось допускается принимать в случаях, когда это обусловлено общей компоновкой гидроузла.
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 воздуховода следует максимально (по конструктивным условиям, водосброса) приближать к затвору; оно должно быть защищено от попадания струй и брызг воды.
6.38 Конструкцию концевых участков поверхностного и глубинного водосбросов следует выбирать в зависимости от удельного расхода воды на выходе, принимаемого с учетом характеристик грунтов в нижнем бьефе, а также требований, предъявляемых к основным гидравлическим режимам сопряжения берегов.
6.39 При поверхностном режиме сопряжения бьефов в конце водосброса следует предусматривать носок-уступ с горизонтальной или наклонной поверхностью, создающий незатопленный поверхностный 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.
6.40 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 и гидродинамических 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 дополнительные мероприятия по пропуску воды и льда в период строительства плотины, а также мероприятия, исключающие повреждения элементов крепления твердыми материалами (камни и др.).
6.41 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 струи следует предусматривать специальные мероприятия по предотвращению опасного распространения размывов: устройство водобойного колодца или искусственной ямы размыва, рассредоточение сбросного потока по большей площади посредством многоярусных носков-трамплинов, рассеивающих трамплинов, расщепителей и т.п.
6.42 При проектировании водопропускных сооружений следует предусматривать мероприятия, исключающие возможность замерзания воды, скапливаемой на пониженных участках тракта.
6.43 В составе механического оборудования водопропускных сооружений следует предусматривать основные, аварийно-ремонтные и ремонтные затворы. Отказ от установки аварийно-ремонтных или ремонтных затворов должен быть обоснован.
Для поверхностных водосбросов следует отдавать предпочтение затворам с незатопленными опорно-ходовыми частями, например, сегментными.
Сопряжения бетонных и железобетонных плотин с основанием
6.44 Удаление (съем) грунта в основании плотины должно быть минимальным и обосновано расчетами плотин на прочность и устойчивость с учетом мероприятий по укреплению грунта основания.
6.45 Выравнивание контактных поверхностей скальных оснований бетонных плотин не допускается. Сопряжение арочных, арочно-гравитационных и пространственно работающих гравитационных плотин с косогорными участками основания должно производиться, как правило, без уступов.
6.46 При проектировании бетонных и железобетонных плотин следует учитывать изменение свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации, в том числе в связи с изменением геокриологических условий; 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 анкеровка 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 и решеток.
6.47 Во всех случаях, когда основание плотины сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами, необходимо предусматривать специальные 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.
6.48 Противофильтрационную завесу следует предусматривать, как правило, до слабоводонепроницаемых или практически водонепроницаемых грунтов. Глубина завесы при отсутствии водоупора определяется расчетом с учетом инженерно-геологических условий, степени проницаемости грунтов, величины противодавления в основании плотины, наличия дренажа и т.д.
При расчетном обосновании глубины противофильтрационной завесы следует учитывать прогноз геокриологических условий в основании сооружения.
6.49 Критические средние градиенты напора на противофильтрационной завесе следует принимать:
а) для нескальных грунтов основания - в соответствии с указаниями 9.41;