ВСН 30-83/Минэнерго СССР Инструкция по проектированию гидротехнических сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов

6. ПЛОТИНЫ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Общие положения

6.1. При проектировании плотин из грунтовых материалов необходимо предусматривать меры, обеспечивающие требуемое проектом температурное состояние грунтов основания и тела плотины при ее строительстве и эксплуатации.

6.2. Проектирование плотины в зависимости от характера вечномерзлых грунтов основания следует производить по одному из двух принципов в соответствии с указаниями п.2.1 настоящей Инструкции.

6.3. При наличии глубокого или сквозного талика под руслом крупного водотока и мощной толщи сильносжимаемых при оттаивании вечномерзлых грунтов поймы следует рассмотреть возможность и целесообразность строительства плотины, состоящей из бетонной и грунтовых частей: береговые части плотины следует выполнять из грунта, а русловую часть плотины, перекрывающую талик, из бетона. Грунтовые части плотины необходимо возводить с использованием принципа I, а бетонную - принципа II. Сопряжение между бетонной (талой) и грунтовыми (мерзлыми) частями плотины должно быть осуществлено путем устройства замораживающих установок в примыканиях русловой части плотины с ее береговыми частями.

6.4. При наличии глубокого или сквозного подруслового талика и небольшой толщи (до 6-8 м) сильносжимаемых при оттаивании вечномерзлых грунтов на пойме, подстилаемых малосжимаемыми при оттаивании грунтами, следует предусматривать строительство грунтовой талой плотины. При этом сильносжимаемые грунты основания, как правило, следует удалить и заменить грунтом меньшей сжимаемости,

Допускается также искусственное оттаивание и уплотнение сильносжимаемых грунтов основания.

6.5. При строительстве по принципу I грунты противофильтрационного устройства плотины и подруслового талика в ее основании следует промораживать и поддерживать при эксплуатации в мерзлом состоянии. Для достижения этого должно быть предусмотрено применение сезоннодействующих охлаждающих установок (СОУ) парожидкостного, жидкостного или воздушного типа.

Расчет ледогрунтовой стенки, образуемой с помощью СОУ в теле и основании плотины, рекомендуется выполнять по методике, основанной на использовании эффективного коэффициента теплоотдачи от грунта к воздуху, которым учитываются особенности типа и конструкции СОУ (закономерности внутреннего теплообмена в СОУ и перепад температуры по глубине установки).

Примечания: 1. В тех случаях, когда глубина подруслового талика не превышает 5 м, промораживание тела земляной или каменно-земляной плотины, как правило, должно предусматриваться с помощью естественного холода при проведении работ в зимнее время. Предельная высота таких плотин и длительность строительного периода определяются теплотехническим расчетом.

2. При проектировании должны быть определены зоны под верховой и низовой призмами плотины, в которых допускается оттаивание вечномерзлых грунтов основания в процессе строительства и эксплуатации плотин мерзлого типа.

6.6. Конструкцию плотины следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов в зависимости от категории сжимаемости оттаивающей толщи вечномерзлых грунтов основания, величины напора, наличия и качества карьерных грунтов и температуры воды в водохранилище.

Примечание. Строительство талых и мерзлых плотин на торфяном (заторфованном) основании допускается для временных и постоянных сооружений IV класса. Строительство мерзлых плотин III класса на торфяном основании допускается только при наличии специального обоснования.

6.7. Расчеты плотин и их оснований следует выполнять с учетом влияния изменения температурного режима и процессов льдообразования на физико-механические характеристики грунтов тела и основания плотин (приложение I). Обязательным является выполнение расчета стационарного (квазистационарного) температурного поля тела и основания плотины и при необходимости выполнение расчетов или экспериментальных исследований температурного режима плотины в период строительства и эксплуатации.

Земляные насыпные плотины

6.8. Земляные насыпные плотины, возводимые в районах распространения вечномерзлых грунтов, по конструкции тела, противофильтрационных устройств в основании, способу возведения и температурному состоянию подразделяются на основные виды, приведенные в табл.2.

Таблица 2

В мерзлой плотине водонепроницаемость следует обеспечивать поддержанием мерзлого состояния грунтов части ее тела и основания. При эксплуатации плотины фильтрация через ее тело и основание, а также оттаивание грунтов основания противофильтрационного устройства не допускается.

В талой плотине водоупорность следует обеспечивать наличием противофильтрационных устройств в теле и основании, а в однородной плотине - назначением надлежащей длины пути фильтрации.

6.9. Мерзлому типу плотины следует отдавать предпочтение при перечисленных ниже инженерно-геологических и мерзлотных условиях створа:

а) основание сложено сильносжимаемыми при оттаивании грунтами (III категория сжимаемости оттаивающей толщи грунтов, коэффициент оттаивания больше 0,05 - приложение I);

б) скорость подруслового потока в области талика не превышает 3·10 м/с, а мощность талика по глубине не более 10 м.

Примечание. При более высоких значениях скорости фильтрационного потока и мощности талика возможность его промораживания должна устанавливаться на основе теплотехнического расчета. При этом рекомендуется для облегчения условий промораживания грунтов талика рассмотреть возможность их предварительной цементации, глинизации или силикатизации.

6.10. Талому типу плотины следует отдавать предпочтение при перечисленных ниже инженерно-геологических и мерзлотных условиях створа:

а) основание представлено скальными, полускальными, малосжимаемыми и сжимаемыми при оттаивании нескальными вечномерзлыми грунтами (I и II категории сжимаемости оттаивающей толщи грунтов, коэффициент оттаивания не превышает 0,05 - приложение I);

б) в русле водотока имеется глубокий или сквозной талик, а борта и пойма долины сложены грунтами, указанными в подпункте 6.10а.