Асфальтобетонные экраны

Они обладают несомненными технико-экономическими преимуществами по сравнению с другими экранами.

1. Асфальтобетонным экранам присуща высокая надежность, причем, анализируя опыт их строительства за рубежом, можно заметить явную тенденцию к постепенному облегчению конструкций: вначале применяли асфальтобетонное покрытие толщиной 12—15 см на бетонной подготовке с защитой железобетонными плитами, затем стали использовать предложенную К. Тольке конструкцию, состоящую из двух слоев плотного асфальтобетона с дренирующей прослойкой из черного щебня или пористого асфальтобетона между ними — так называемый контрольный дренаж, главным образом на немецких, а в дальнейшем — на японских, французских и австрийских плотинах; в последние годы двухслойные экраны выполняют из пористого и плотных слоев асфальтобетона толщиной 12—15 см без защиты (рис. 6.11 и табл. 6.16).

Таблица 6.16

2. Асфальтобетонные экраны отличаются высокой надежностью: данные о тех из них, где были проведены натурные наблюдения за фильтрационным расходом в промежуточном контрольном дренаже, убедительно показывают, что средний коэффициент фильтрации асфальтобетонных покрытий составляет 10^–7—10^–10 см/с, т.е. весьма высок, причем некоторое просачивание происходило через сменные швы и случайно не уплотненные места. Для наглядности приведем отдельные случаи ремонтов экранов:

• а) на плотине Моравка (ЧССР) в 1964 г. из-за повышенной фильтрации воды при k_ф = 10^–7 см/с экран был перекрыт дополнительным слоем асфальтобетона толщиной 8 см, после чего фильтрация полностью прекратилась;
• б) на плотине Тюльсфельдер (ФРГ), построенной в 1937 г., за 30 лет произошло повреждение асфальтобетона вследствие недостаточной его водоустойчивости — был использован мягкий каменноугольный деготь; поэтому в 1967 г. устроили новый экран из доброкачественного уплотняемого асфальта;
• в) на плотинах Эль-Гриб и Боу-Ханифия (Алжир), как уже отмечалось, образовались трещины в экранах, так как был применен слишком жесткий битум типа БН 70/30; на этих плотинах протечки были ликвидированы благодаря слою самозалечивания;
• г) на алжирской плотине Квэд Сарно в 1952 г. на открытом экране образовались трещины и фильтрация достигла 150 л/с, в связи с чем в 1961, 1965 и 1973 гг. были произведены частичные ремонты, но они успеха не принесли, так как до 25 % поверхности экрана растрескалось; эта ошибка была учтена, и в дальнейшем на плотине Ирил Эмда был уже использован более мягкий битум типа БНД 40/60, что дало нужный эффект: суммарный фильтрационный расход через экран не превосходит 4 л/с, что соответствует среднему k_ф = 10^–10 см/с;
• д) на высокогорных американских плотинах Монтгомери (3250 м) и Альма (3562 м) экраны зимой при морозах до –40° С остаются обнаженными, что привело к возникновению температурных трещин размером 0,8—3 мм;
• е) отмечены мелкие трещины на экранах плотины Магасава (Япония) из-за слишком жесткого асфальтобетона, на плотине Хенне (ФРГ) в месте перегиба покрытия у бермы, оставленного без армирования, а также большая пористость асфальтобетона на норвежской плотине Форсватн (k_ф = 10^–4 см/с), что было исправлено при небольших ремонтах. Других сведений о повреждениях асфальтобетонных экранов нет.

3. Несомненны и экономические преимущества асфальтобетонных экранов; так, стоимость экрана из пористого и плотного асфальтобетона общей толщиной 15—20 см не превышает 10 руб./м² при трудозатратах не более 0,3 чел.-дн./м², что вдвое экономичнее других экранов. Следует также подчеркнуть, что водонепроницаемый экран позволяет сократить и объем плотины благодаря уменьшению заложения откосов на каменно-набросной плотине до 1:1,3, а на песчаной — до 1:2 и даже до 1:1,75.

К недостаткам асфальтобетонных экранов нужно отнести в первую очередь сложность их выполнения в северных районах, так как горячий асфальтобетон можно укладывать только при температуре выше +5° С и при отсутствии осадков; кроме того, для обеспечения трещиноустойчивости экранов при температуре ниже –45° С в асфальтополимербетон надо вводить значительные добавки эластомеров (свыше 10 %), что удорожает и усложняет работы по его приготовлению и укладке. В северных районах при толщине льда в водохранилище более 1 м асфальтобетонный экран должен иметь толщину свыше 40 см [55]. Таким образом, асфальтобетонные экраны могут широко применяться в районах с умеренно континентальным климатом, тем более, что разработанные в последние годы асфальтоукладчики и виброуплотнители обеспечивают комплексную механизацию работ при уплотнении гидротехнического асфальтобетона [33, 55]. На рис. 6.12 представлены способы закрепления краев асфальтобетонного экрана, которые должны тщательно уплотняться и защищаться от подмыва; эти места рекомендуется армировать металлической сеткой или стеклосеткой и пригружать камнем с литым асфальтом.

Асфальтобетонный экран — это сравнительно тонкое и водонепроницаемое покрытие, вследствие чего его устойчивость на верховом откосе плотины может быть легко нарушена противодавлением под экраном при резких сбросах горизонта воды в водохранилище или при высоких волнах. Это требует тщательного дренирования экрана, более того — на ряде зарубежных плотин предусматривался промежуточный, контрольный дренаж. Мы не считаем целесообразным такое сложное покрытие, тем более, что в дальнейшем от него стали отказываться, но дренажная подготовка и выпуски просочившейся воды должны устраиваться обязательно. На рис. 6.13 приведены примеры таких решений.

Весьма важно правильно выполнить примыкания асфальтобетонного гибкого экрана к жестким железобетонным сооружениям. На рис. 6.14 изображены рекомендуемые конструкции таких примыканий, усиленных путем армирования покрытия и посредством герметизирующих шпонок; эти примыкания успешно работают уже много лет в местах сопряжения асфальтобетонных понуров с телом бетонной плотины на Нижнесвирской (1933 г.), Угличской и Рыбинской (1940—1942 гг.), Боткинской (1965) и других ГЭС (рис. 6.14, в).