6.5. Схемы намыва

Существует несколько схем намыва. Наиболее распространены пионерно-торцовая, двусторонняя и односторонняя. Реже применяют мозаичную схему намыва.

Пионерно-торцовую схему применяют для намыва грунта в воду при возведении подводного яруса земляных плотин в руслах рек и водоемах, ограждающих дамб, а также при безбанкетном перекрытии русел рек.

Формирование конуса намыва под водой происходит при периодическом сползании намытого в верхней части конуса грунта под действием силы тяжести, а также вследствие осаждения частиц грунта из потока гидросмеси, движущейся в воде с убывающей скоростью. Конус намыва удлиняется в направлении выпуска гидросмеси. Рекомендуется поднимать трубу над уровнем воды не выше 1 м, при этом ширина пионерной призмы не должна превышать 50 м, чем достигается достаточная плотность сложения грунта.

Рис. 6.6. Наращивание отложений грунта при пионерно-торцовой

схеме намыва (образование конусов намыва и пионерной призмы):

1 – подводный конус намыва; 2 – вышедший из воды усеченный

конус намыва; l – длина наводного пляжа намыва; l_п – заложение

подводного откоса; J_н – надводный уклон; J_в – подводный уклон

При возведении узкопрофильных дамб (ширина гребня 1–6 м) рекомендуется способ намыва из центрального трубопровода на оконтуренной с двух сторон узкой площадке (рис. 6.7).

При этом способе трубопровод наращивается на низких переносных опорах по мере перемещения пляжа и роста дамбы.

Намыв по пионерно-торцовой схеме может осуществляться безэстакадным, низкоопорным и эстакадным способами, но в двух последних случаях с выпуском гидросмеси из торца трубы. При этой схеме отмывают частицы мельче 0,05 мм. Плотность намытого под воду грунта невысока, но в последующем она становится близкой к средней плотности его сложения, характеризуемой коэффициентом относительной плотности 0,35–0,45.

Рис. 6.7. Схема намыва узкопрофильных дамб:

1 – готовый участок дамбы; 2 – участок домыва; 3 – основной участок намыва;

4 – трубопровод; 5 – переносные опоры; 6 – пляж намыва; 7 – прудок-отстойник;

8 – гребень валика; 9 – уровень воды в прудке; 10 – отжим прудка осветленной

воды; 11 – сброс осветленной воды

Двусторонняя схема наиболее распространена при намыве однородных и неоднородных плотин выше уровня воды. Намыв производят любым способом: эстакадным, безэстакадным и низкоопорным. Гидросмесь выпускают из распределительных трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу вдоль откосов сооружения (рис. 6.8).

При этом наиболее крупные частицы карьерного грунта откладываются в боковых призмах, а наиболее мелкие – в прудке-отстойнике. В случае намыва сооружения без прудка-отстойника мелкозем уносится за его пределы. Если намываются однородные карьерные грунты (Е ≤ 3), то, несмотря на наличие прудка-отстойника, ядро не образуется и грунт, осадившийся в границах прудка-отстойника, по гранулометрическому составу будет мало отличаться от грунта боковых призм. При этом в поперечном профиле сооружения можно выделить не три, а две зоны: боковые призмы и центральную часть, которая может занимать до 40 % поперечного профиля.

Рис. 6.8. Двусторонняя схема намыва:

1 – первичное обвалование; 2 – попутное обвалование, частично вынесенное

за контур сооружения; 3 – распределительный трубопровод; 4 – пляж намыва;

5 – проектный откос; 6 – прудок-отстойник; 7 – попутное обвалование в контуре

сооружения; 8 – границы пруда-отстойника; 9 – сбросной колодец;

10 – противофильтрационные диафрагмы; 11 – сбросная труба;

12 – сбросная канава; I – боковые призмы; II – промежуточная зона; III – ядро;

J – уклон пляжа намыва; В_п – ширина прудка-отстойника по урезу воды;

в – то же по дну; h_п – глубина прудка-отстойника

Когда для намыва используют мелкозернистые неоднородные грунты, прудок-отстойник находится в пределах промежуточной зоны и занимает не более 1/3 ширины плотины или дамбы на данной отметке. В случае намыва неоднородных крупнозернистых грунтов, содержащих незначительное количество средних между мелкими и крупными частиц, прудок располагается близко к границам ядра. При намыве же однородных грунтов он находится в пределах центральной части и может отклоняться в ту или другую сторону до 10 % ее ширины на данной высоте намыва.

Когда намывают неоднородные плотины, особое внимание следует уделять сохранению ширины прудка-отстойника в заданных границах. При его уширении в боковых призмах образуются карманы, т. е. отложения мелких частиц, а при чрезмерном его сужении в ядре могут образоваться языки из отложений крупных частиц, выносимых потоком гидросмеси при большой скорости растекания. Образование в ядре сплошной прослойки крупного материала (перемыва ядра), влечет за собой сосредоточенную фильтрацию во время эксплуатации плотины.

Если на низовой откос сооружения подавать расход гидросмеси больший, чем на верховой откос, то прудок-отстойник будет отжиматься в верховую сторону, в результате чего образуется экран. При поперечном выпуске гидросмеси на верховую и низовую стороны сооружения необходимо следить за тем, чтобы прудок не выходил за максимально возможные его границы. Несоблюдение этого условия ведет к снижению качества сооружения.

Одностороннюю схему применяют в основном при надводном намыве, хотя имеются отдельные примеры ее применения и при подводном намыве плотин. Используют ее при возведении плотин и дамб с пологим откосом, когда в выемках и карьерах имеется избыток грунта и в основании плотины залегают обводненные слабые грунты, не поддающиеся удалению землеройными машинами. Кроме того, односторонний намыв используют при подготовке основания, при уширении существующих земляных сооружений. В этих случаях намыв ведут с прудком-отстойником. Односторонняя схема с обжатием верхового откоса (рис. 6.9) используется при намыве плотин и дамб из пылеватых грунтов с содержанием песчаных частиц 40–50 % (остальные пылеватые и глинистые). Верховой откос при этом формируется механическим способом.

Рис. 6.9. Схема намыва сооружения с обжатием верхового откоса:

1 – бульдозер; 2 – отвал вскрышного грунта; 3 – прудок-отстойник;

4 – сбросной колодец; 5 – распределительный трубопровод; 6 – опоры

трубопровода; 7 – обвалование из намытого грунта; 8 – выемка

растительного грунта; 9 – сбросная труба

При намыве польдерных дамб гидросмесь выпускают со стороны низового откоса и направляют ее в зону упорной призмы перпендикулярно к продольной оси дамбы с помощью специальных направляющих валиков, а в зоне противофильтрационного экрана – параллельно той же оси с помощью разделяющего две зоны валика. В результате в зоне упорной призмы формируется пляж, расположенный поперек сооружения, на котором в процессе фракционирования откладываются наиболее крупные частицы, а в зоне экрана – отстойник большей длины, расположенный вдоль оси дамбы и постоянно перемещающийся в этом направлении. Для сброса осветленной воды через 200–300 м по длине дамбы устраивают простейшие водосливы с шандорами для поддержания необходимой глубины воды в прудке-отстойнике.

Намыв по односторонней схеме производят эстакадным, безэстакадным или низкоопорным способом с укладкой распределительного трубопровода вдоль низового откоса сооружения. Выпускаемая смесь свободно растекается в направлении верхнего бьефа, что приводит к образованию пологого откоса. Принудительно путем отсыпки попутного обвалования профилируются лишь низовой откос сооружения, поэтому такая схема называется также намывом со свободным откосом. К ее достоинствам по сравнению с двусторонней схемой намыва относятся: облегчение крепления верхового откоса, уменьшение необходимого количества труб, отсутствие сбросных устройств, уменьшение объема работ по отсыпке обвалования и возможность отказа от работ по подготовке основания. При подводном намыве откос может быть ограничен отсыпкой или намывом с верховой стороны призмы или подъемом уровня водя, что вызывает гашение скорости потока гидросмеси.

Предложена усовершенствованная одностороння схема намыва, не требующая крепления верхового откоса. Необходимая прочность и волновая устойчивость достигается кольматацией гравийного покрытия, отсыпаемого со стороны откоса, глинистыми частицами, которые содержатся в гидросмеси (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Схема намыва кольматации покрытия верхового откоса:

1 – слой гравийного покрытия; 2 – продольный валик; 3 – направление

кольматации; 4 – прудок-отстойник; 5 – водосбросной колодец;

6 – намытый грунт; 7 – распределительный трубопровод;

8 – обвалование низового откоса

Получить сооружение с более крутым свободным откосом возможно путем отбора из гидросмеси в гидроциклоне свободной воды. Вследствие этого уменьшается скорость растекания, что и приводит к образованию более крутого откоса (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Намыв сооружения с предварительным

сгущением гидросмеси

Представляет интерес схема намыва, сочетающая признаки пионерно-торцовой и односторонней схем. Если при пионерно-торцовой схеме пляж намыва располагается параллельно оси дамбы, при односторонней – перпендикулярно ей, то при комбинированной – в промежуточном направлении (рис. 6.12), что также позволяет получить более крутой свободный откос.

Рис. 6.12. Комбинированная схема намыва

Мозаичную схему используют при возведении однородных сооружений из разнозернистых грунтов. Если место выпуска гидросмеси из распределительных трубопроводов поярусно смещать относительно друг друга, то отложения грунта расположатся в шахматном порядке и никакой закономерности в распределении его по крупности в поперечном сечении сооружения не будет. Намыв ведут с применением любого из описанных способов без прудка-отстойника. Потоки осветленной воды, содержащие наиболее мелкие частицы грунта, стекают к сбросным устройствам. Намытая таким образом плотина получается сравнительно однородной по всему профилю. Процент отмыва несколько выше, чем при прудковом двустороннем намыве.