Ядра и диафрагмы

Ядра, устраиваемые из пластичного материала, представляют собой одно из самых распространенных водонепроницаемых устройств в земляных плоти­нах. Материалом для ядра могут служить глина, суглинок, глинобетон, плотно трамбуемые или укатываемые тонкими слоями.

Рисунок 26 - Плотина с ядром, опущенным до водоупора

Толщина ядра зависит от желаемого снижения кривой депрессии, но по­верху она делается минимально 1-1,5 м, внизу же увеличивается в соответствии с высотой плотины h до (1/4÷1/7)h. Ядро располагается в центральной части плотины и доводится, как и экран, до водонепроницаемого слоя в основании (рисунок 26), иногда сопряжение со скалой делается при помощи диафрагмы (рисунок 27а), если скала находится на известной глубине от подошвы плоти­ны или бетонной подушки (зуба) (рисунок 27б) при непосредственном контак­те плотины со скалой. Материал ядра должен удовлетворять тем же условиям, что и материал экранов и понуров. Преимущества ядра по сравнению с пла­стичным экраном заключаются в лучшей защищенности от действия мороза, меньшей опасности вредных деформаций, а также в меньшем объеме материа­ла при том же напоре. Что же касается режима фильтрации, то в плотине с эк­раном вода насыщает меньшую часть объема тела плотины, чем в плотине с ядром, и потому экран эффективнее.

Рисунок 27 - Сопряжения ядра со скалой: а - при помощи диафрагмы; б - посредством бетонной подушки

Затем при необходимости выполнения перехода экрана или ядра в понур экран выгоднее, так как требует меньше материала. Наконец, он доступнее в отношении ремонта и в период строительства может выполняться после от­сыпки тела плотины, что упрощает производство работ по сравнению с плоти­ной, имеющей внутреннее ядро.

Диафрагмы применяются в тех случаях, когда ядро не может быть уст­роено из-за отсутствия поблизости от сооружения необходимых материалов (глины или суглинка) или из-за краткости строительного сезона (на севере). Диафрагмы более целесообразны при наличии скального основания, при кото­ром они не получают деформаций от осадок последнего. Диафрагмы выполня­ются из бетона, железобетона, металла и дерева.

Рисунок 28 - Диафрагмы а и б - бетонные; в - железобетонная

Бетонные диафрагмы имеют большое распространение. Толщина их по­верху не менее 0,5-1 м, внизу (1/6÷1/10)/? и даже меньше.

Примеры бетонных диафрагм приведены на рисунке 28. С напорной сто­роны диафрагмы, покрываемой торкретом или битумом, иногда располагают водонепроницаемый слой грунта (глины, суглинка) на случай появления тре­щин в диафрагме; с низовой же стороны желателен пористый грунт с отводом дрен от него в нижний бьеф.

Во избежание появления температурных трещин в диафрагмах делают вертикальные температурные швы (через 25-30 м), закладывая в них в особых колодцах, заполненных битумом, водонепроницаемые прокладки, как вообще в швах бетонных стен. Сопряжение со скальным основанием делается при по­мощи шарнирного или скользящего горизонтального шва (рисунок 28а). Жест­кое закрепление допускается в плотинах небольшой высоты.

Рисунок 29 - Гравийная плотина с железобетонной диафрагмой

Железобетонные диафрагмы менее распространены, чем бетонные, ввиду их дороговизны. Толщина их меньше: от 0,3-0,4 м поверху и до (1/10÷1/15)/? понизу; армирование достигает 0,3-0,6% (рисунок 28в).

В шведской гравийной плотине Хеллефорсен железобетонная диафрагма имеет толщину всего 0,25-0,5 м (рисунок 29). Диафрагма опирается на основа­ние в виде бетонной стенки, устроенной в аллювии до скалы между двумя шпунтовыми рядами. Скользящий шов в основании диафрагмы доступен ос­мотру через особую штольню и шахты.

Деревянные диафрагмы применяют редко, вследствие их недолговечно­сти (допускаются в плотинах III класса). Они устраиваются в виде нескольких рядов шпунтовых стенок с прокладкой толя или битумных матов между ряда­ми; для увеличения долговечности дерево пропитывают антисептиками.

Стальные диафрагмы выполняют или в виде шпунтовой стенки или из листового металла с гибкими швами.