Фильтрационный расчет плотины с экраном из ЖБ плит

Организация-владелец насосной станции под Петропавловском (Казахстан) в ходе весенних паводков регулярно фиксировала подтопление площадки из-за разлива р. Ишим. Существовавшая песчаная дамба оказалась изношенной и не справлялась с задачей, поэтому объект было решено реконструировать в сжатые сроки.

Рис. 1. Аэросъемка объекта. Красным отмечен эскиз Заказчика

Рис. 2. Аэросъемка объекта. Результат затопления насосной станции

Участок располагался в непосредственной близости от русла, что ограничивало габариты будущего сооружения: подошва дамбы должна была вписаться в полосу шириной 8–10 м, при том, что отметка верхнего бьефа поднималась на 4 м выше дневной поверхности. Типовая земляная плотина в таких условиях не проходила по ширине, поэтому было принято решение сократить поперечное сечение, применив комбинированную схему: нижний откос запроектировали практически отвесным, сформировав его подпорной стеной из габионов, а верховой откос с уклоном 1:1,5 укрепили экраном из негрунтовых материалов. Итоговая конструкция отражена на рисунке 3.

Рис. 3. Эскиз поперечного сечения дамбы в первом приближении

По требованию заказчика для экрана использовались сборные железобетонные элементы: плиты на откосе и фундаментные блоки в качестве упоров. Параметры габионных конструкций также были адаптированы к конкретным отметкам.

Далее в программе GEO5-Фильтрация был выполнен расчет депрессионной кривой и определен расход воды. На этом этапе было принято решение использовать в качестве тела грунтовой дамбы глину с коэффициентом фильтрации, не превышающим 0,001 м/сут, поскольку именно этот грунт обеспечивает наиболее выгодное положение депрессионной кривой и минимальный расход воды.

Рис. 4. Результаты фильтрационного расчета

Сама дамба проектировалась с применением технологий информационного моделирования: подпорная стена из габионов сгенерирована в программе GEO5 Сборная стена (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция подпорной стены

На подъезде к насосной станции спроектирована грунтовая дамба с глинистым ядром, выполняющая одновременно роль плотины и рампы для въезда транспортных средств, для этого откосам задан уклон, равный 18% (рис. 6 и 7).

Рис. 6. Поперечное сечение дамбы на подъезде к насосной станции

Рис. 7. Общий вид дамбы на подъезде к насосной станции

По завершении проектных и строительных работ объект был введён в эксплуатацию. Применение BIM-подхода и специализированного расчётного ПО сократило время на подбор поперечного сечения и проверку фильтрационной устойчивости, а комбинированная конструкция дамбы обеспечила требуемую защиту насосной станции от паводков. На сегодняшний день сооружение успешно эксплуатируется.

Рис. 8. Общий вид дамбы с экраном из сборных ЖБ плит

Рис. 9. Аэросъемка реализованного объекта.