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Eissichere Abdichtung von Staumauern
Es ist bereits bekannt, die Vereisung von Stauwänden in der Weise zu vermeiden, dass mittels aufsteigender Luftbläschen wärmeres Wasser aus der Staubeckentiefe zur Stauraumoberfläche hochgefördert wird, welches das Anfrieren der Eisdecke an die Stauwand derart verhindert, dass es zwischen dieser und der Eisdecke einenschmalen Warmwasserstreifen unvereist aufrechterhält. Fällt aber hiebei die Pressluftversorgung auf längere Zeit aus, so wächst die Eisdecke an der Stauwand an und kann diese beschädigen ;
wird nämlich bei angefrorener Eisdecke die Stauwand relativ zur Eisdecke bewegt, was bei Wehrverschlüssen durch Betätigung der Schützenhubwerke oder an Sperren durch das Absenken des Stauzieles eintritt, so bricht die Eisdecke ein, wobei ein Eisstreifen an der Stauwand festgefroren bleibt und diese durch die Scherkräfte und Kragmomente des Eises mechanisch stark beansprucht. Durch das Kragmoment der angefrorenen Eisschichte und durch deren Scherkräfte wird die Füllung von Dichtungsfugen von Staumauern ausgerissen ; auch der Verband von Stauwandplatten mit dem Stauwerk wird gelockert, wodurch Wegsamkeiten für das Stauwasser im Stauwerk entstehen und dieses undicht machen.
Es ist an sich auch bekannt, Stauwerke wie Staumauern, Wehrpfeiler, Schleusenmauern u. dgl. aus einem undichten Massenbetonkern zu errichten und mit einer wasserdichten Stauwand zu versehen. Diese kann aus vorgefertigten Betonplatten bestehen, welche beim Einbringen des Massenbetons als verlorene Schalung dienen ; ihre Fugen werden mittels plastischen Kitten u. dgl. abgedichtet.
Es ist auch bereits bekannt, den undichten Massenbetonkern mit einem wasserdichten Vorsatzbeton zu überziehen ; dieser muss wegen seines gegenüber dem Massenbeton grosseren Schwindmasses durch Fugen unterteilt werden, welche durch Verkittung abgedichtet werden.
Die Betriebserfahrungen mit Stauwerken, deren Massenbeton an sich undicht ist und die deshalb mit einer dichten Stauwand versehen sind, welche aus vorgefertigten Stauwandplatten oder Vorsatzbetonfeldern u. dgl. geformt sein kann, sind aber sehr ungünstige ; die Eisdecke der Stauseen friert an den Stauwänden an, zerbricht bei Betriebsspiegelabsenkungen und beschädigt die Verkittung der Stauwandfugen. Als Folge dieser Eisangriffe auf die Stauwand bzw. deren Fugen dringt das gestaute Wasser in die Stauwandfugen und von hier in die Schwindfuge zwischen der Stauwand und dem Massenbetonkern ein, wobei es zu Frostsprengwirkungen kommt, welche die Stauwand zerstören. Die weitere Folge sind dann Durch- sickerungen des Massenbetonkernes, Frostschäden in diesem und eine Gefährdung der Standsicherheit des Stauwerkes sowie Sickerwasserverluste.
Durch die Erfindung sollen mittels einer der Stauwand vorgesetzten Eisschutzwand die mechanischen Angriffe des Eises von der Stauwand und deren Fugen abgehalten werden, wobei die Stauwand aus wasserdichten Oberflächenbelägen, Vorsatzbeton, verfugten Verkleidungsplatten, Isolierbahnen u. dgl. und der Kern des Bauwerkes aus undichtem Massenbeton sein können.
Die Erfindung bezweckt, die Beschädigung von Stauwänden zufolge Anfrieren und Abbrechen der Stauraumeisdecke dadurch zu verhindern, dass der dichtenden Stauwand eine Eisschutzwand vorgestellt wird, längs welcher die Stauspiegelbewegung erfolgt und welche die abscherenden Eiskräfte übernimmt und so von der Stauwand fernehält. Erfindungsgemäss kann die Eisschutzwand auch zur Bildung eines Wasserspaltes vor der Stauwand verwendet werden, innerhalb welchem mittels aufsteigenden Luftbläschen warmes Stauraumwasser aus der Tiefe des Staubeckens zur Wasseroberfläche gewirbelt wird, welches einen eisbildungsfreien Wasserspalt zwischen der Stauwand und der Eisschutzwand aufrechterhält.
Bei einem Ausfall der Pressluftversorgung dient diese Eisschutzwand zum Aufbau einer Eisbrücke zwischen der Eisschutzwand und der Stauwand, welche bei Stauspiegelbewegungen dadurch weder Kragmomente noch Scherkraftangriffe erleidet.
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Die Erfindung kann auch für schräge Stauwände verwendet werden, von welchen sich die vertikal gerichteten Warmwasserauftriebsströmungen mangels einer dichten Eisschutzwand wegbewegen würden und keinen Warmwasserspalt bilden könnten. Mittels der Erfindung können auch an bestehenden Staumauern die Dichtungsfugenmassen oder die äusseren Dichtungsbahnen gegen die zerstörenden Wirkungen des absinkenden Stauraumeises geschützt werden. Unter Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Herstellungskosten von Stauwerken bedeutend herabzusetzen.
Während bei den herkömmlichen Betonsperren ein hoher Bindemittelzusatz erforderlich war, um einen wasserdichten und frostbeständigen Beton zu erzielen, dessen hohe Festigkeit nicht ausgenutzt wurde und dessen grosse Wärmetönung kostspielige Abhilfe erforderte, kann mittels der eissicheren Abdichtung von Sperren das Stauwerk aus Beton genügender Festigkeit, ohne wasserdicht zu sein, erstellt werden. Der Schutz des Stauwerkes gegen das Eindringen von Stauwasser erfolgt durch Dichtungsplatten mit Dichtungsfugen oder mittels Dichtungsbahnen, welche aber gegen die Eisangriffe erfindungsgemäss geschützt werden.
Die Abdichtung von Stauwerken mittels Dichtungsbahnen, welche nur punktweise am Stauwerk angeheftet sind, hat den Vorteil, dass die Dichtungsbahn den Verformungen des Stauwerkes leichter und rissefrei folgen kann, weil zwischen den Befestigungspunkten der Dichtungsbahn jeweils eine grössere Dehnungslänge zur Verfügung steht. Die Verwirklichung dieses Gedankens ist bisher daran gescheitert, dass der Schutz solcher aufgelegter Dichtungsbahnen gegen mechanische Einwirkungen, insbesondere des angefrorenen, absinkenden Stauraumeises nicht gelöst werden konnte.
Der Schutz von Stauwänden gegen die mechanischen Angriffe des Treibzeuges und des schwimmenden Eises vermittels einer Tauchwand oder eines Schwimmbalkens ist bereits bekannt. Sie dienen vornehmlich zur Verhinderung von Verklausungen der Triebwassereinläufe, schützen im übrigen das Stauwerk nur gegen die Angriffe von Schwimmstöffen, welche sonst im bewegten Wasser am Stauwerk selbst entlanggleiten würden und verhindern nicht das Anfrieren des Oberflächeneises an der Stauwand, weil vor und hinter der Tauchwand die gleiche Wassertemperatur herrscht. Bei grösseren Stauspiegelschwankungen machen die Schwimmbalken die Einbruchsbewegungen der Stauraumeisdecke mit oder frieren am Stauwerk gemeinsam mit der Eisdecke an.
Die Freihaltung des Raumes zwischen dem Schwimmbalken bzw. dem Tauchbalken und dem Stauwerk von Eis erfolgte hiebei mittels Eisrührwerken und Rechenreinigungsmaschinen, deren mechanische Angriffe eine wasserdichte Stauwand oder deren Fugenkitte beschädigen würden. Die Eisschutzwand gemäss der Erfindung bezweckt jedoch nicht nur den Schutz des Stauwerkes gegen die Strömungsangriffe des vorbei schwimmenden Treibeises, sondern auch die Abwehr von Eisangriffen bei Stauspiegelabsenkungen auf die Dichtungswände der Stauwerke, wofür sie erfindungsgemäss besonders gestaltet wird.
In den Fig. l und 2 ist die gegenständliche Erfindung beispielsmässig dargestellt. Das Stauwerk 1 besteht aus einem Sperrenkörper 2, welcher z. B. aus einem weder wasserdichten, noch frostbeständigen Beton bestehen kann. Die Wasserdichtheit wird mittels der dichten Stauplatten 3 erreicht, deren Randfugen 4 mittels Dichtungskitten abgedichtet sind. Eine punktweise am Stauwerk befestigte Dichtungsbahn 5 kann auch die Wasserdichtheit auf der Stauseite schaffen. Der mechanische Schutz dieser Dichtungsbahn 5 bzw. der Dichtungsplatten 3 und des Fugendichtungskittes 4 gegen die schabenden und abhebenden Kräfte der angefrorenen, bei Abstauen abbrechenden Eisdecke 6 des Staubeckens 7 wird durch die Eisschutzwand 8 erfindungsgemäss bewirkt. Diese besteht z.
B. aus den Schutzwandplatten 9, welche sich teils gegen den Eisschutzwandfuss 10 abstützen, teils vermittels des Ankerseiles 11 am Stauwerk zugfest im Ankerkörper 12 verankert sind. Die Fugen der Schutzwandplatten 9 sind mittels schmiegsamer Fugenbänder 13 biegefähig und so dichtend verbunden, dass die aufwärtsgerichtete Warmwasserströmung im Spalt 20 verbleibt. Die im Kompressor 14 erzeugte Pressluft wird im Wärmeaustauscher 15 erwärmt und im Windkessel 16 gepuffert.
Vermittels der Rohrleitung 17 und über ein Rückschlagventil 18 wird die erwärmte Pressluft in das durchlochte Verteilerrohr 19 gefördert, aus welchem die Luft bläschenförmig im wassererfüllten Spalt 20 hochsteigt und hiebei das wärmere Wasser aus der Tiefe des Staubeckens hochwirbelt, wodurch ein eisfreier Spalt 20 in der Stauzielhöhe offengehalten wird. Die Auflagerwülste 21 der Schutzwandplatte 9 sind mit Belüftungsschlitzen 22 versehen, welche den Durchtritt der Auftriebswasserströmung längs der Stauwand freigeben.
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