Откосы и бермы

Очертание профиля земляной плотины зависит от грунтов, из которых возводится насыпь, типа и высоты плотины, характера грунтов основания и условий строительства.

Исходя из гидростатического   распределения   давления грунта в земляной насыпи, следует, что чем она выше, тем более пологим должен быть откос. Проектное заложение откосов должно обеспечить устойчивость плотины в течение всего эксплуатационного периода. Чтобы  убедиться в устойчивости откосов, выполняют статические расчеты, в которых определяют коэффициент запаса. Во всех случаях, когда фактический коэффициент запаса оказывается равен или больше нормативного, плотина считается устойчивой.   В   существующей   методике расчета поперечный профиль плотины должен быть известен,  поэтому нужно  предварительно  задаваться  заложением  откоса,  а  затем  расчетом  подтвердить  правильность   принятого   очертания   плотины   и   ее   устойчивость.

Для этого пользуются данными, полученными на основе опыта плотиностроения. Ориентировочные значения коэффициента заложения откосов в зависимости от высоты плотины и вида грунта тела плотины можно назначать по таблице 19.

Для высоких плотин такие рекомендации дать трудно, поэтому приходится в каждом отдельном случае учитывать возможное неблагоприятное сочетание факторов, от которых зависит устойчивость откоса, задаваться различными значениями коэффициентов откоса и решать задачу методом постепенных приближений. В ответственных сооружениях при назначении откосов используют данные лабораторных исследований или проводят натурные испытания.

Откосы земляных плотин могут быть с постоянным (для низких), переменным (для средних и высоких) заложением (рис. 36). В плотинах с переменным заложением откосов объем насыпи значительно сокращается (на рисунке 36, б заштрихованная часть показывает излишний объем) по сравнению с откосами постоянного заложения. Изменение коэффициента заложения откосов не должно быть резким: до 0,5 на каждом переломе.


Рис. 36 Заложение откосов плотины:
а - постоянное;   б - переменное   без   берм;   в - переменное с бермами.

Верховые откосы плотин всегда более пологи, чем низовые (табл. 19), поскольку устойчивость откоса зависит от угла внутреннего трения, который для грунтов, насыщенных водой, меньше, чем для сухих.

Применяя вместо переменного постоянное заложение откоса по всей высоте плотины, коэффициент откоса следует брать по наиболее пологому участку, т. е. участку, расположенному у основания плотины (рис. 36,б).

Переломы откосов по высоте плотины делают через 10-15 м, при этом изменение заложения может быть осуществлено без берм (рис. 36,б) или с бермами (рис. 36,в). Последний вариант лучше, как это следует из основных задач, выполняемых бермами.

Бермы устраивают как на низовом, так и верховом откосах. Они служат для:

- облегчения производства работ по покрытию откосов;

- создания более устойчивого упора для крепления откоса;

- включения в тело плотины строительных  перемычек;

- осуществления перехода от одного заложения откоса к другому;

- перехвата и отвода дождевых и талых вод, стекающих с вышерасположенной части откоса;

- надзора и ремонта откоса в процессе эксплуатации;

- прокладки дороги;

- сопряжения откоса плотины с дренажем, выполненным в виде дренажной призмы.

Первые четыре пункта из перечисленных можно отнести к верховому откосу, а остальные - к низовому.

Поскольку бермы верхового откоса необходимы главным образом для производственных условий, размеры их и местоположение принимают, исходя из принятой организации работ. Так, при креплении откосов сборными плитами ширина бермы зависит от базы подъемных кранов, а расстояние между бермами по высоте - от вылета стрелы (рис. 37). В случае, когда бермы предназначены только для создания упора, ширина их равна 1,5-2,0 м. Если по условиям производства работ бермы не требуются, а упоры крепления устраивают непосредственно на откосе, верховые откосы могут быть без берм.

Низовые откосы плотин средней высоты и тем более высоких, как правило, имеют бермы. В низких плотинах бермы обычно - отсутствуют, но не исключена возможность и для них устройства одной бермы.
При интенсивных осадках (ливнях) наблюдаются значительные   деформации   откосов.   Стекающая   вода


Рис. 37. Размещение берм на верховом откосе плотины при укладке
плит кранами.

после дождей, образуя ручейки, постепенно размывает грунт откоса.

Для предупреждения размыва требуется усиленное крепление, так как обычное крепление не в состоянии противостоять большим скоростям потока воды. Бермы на откосе сокращают путь струек, уменьшают их интенсивность и скорости, тем самым, исключая применение усиленного крепления.

На низовом откосе бермам придают односторонний поперечный уклон в пределах 2-4% с направлением в сторону верхнего бьефа.
Ширину берм назначают в пределах 1,5-2,0 м, если по каким-либо причинам не требуется ее увеличения, например при устройстве проезда. Ширина бермы в этом случае должна отвечать габаритам транспортных средств.

Для сбора дождевой воды, стекающей по откосу, на берме устраивают кюветы-канавки, располагая их на внутренней стороне. Собранная вода стекает по лоткам, проложенным по откосу, под углом 45° к бровке. Конец лотка примыкает к канавке, идущей у подошвы откоса, сопрягаемого с поверхностью земли. По этой канавке в нижний бьеф стекает вода, просочившаяся через тело плотины, и дождевая вода, поступающая из лотков. Схема размещения кюветов, лотков и сборных канавок приведена на рисунке 38.


Рис. 38  Размещение кюветов, сбросных лотков и сбросных канавок на низовом откосе:
а - вид на плотину с нижнего бьефа;   б - поперечный разрез плотины;   в - деталь бермы; 1 - кювет вдоль бермы; 2 - лотки для спуска дождевой воды; 3 - канавка  для  сбора  фильтрационной  воды;  4 - кювет с одеждой;  5 - укрепленная бровка.