DE2160874B2 - Bituminöse Kerndichtung in Wasserstaudämmen - Google Patents

Description

selben durch die beschriebene Auflockerung um so mehr wieder gelöst, je höher der Damm ist. Während bei Dammhöhen bis zu 35 m erfahrungsgemäß kaum eine die Einspannung der Kerndichtung gefährdende Auflockerung zu beobachten ist, ist die Einspannung bei höheren Dämmen zunehmend gefährdet. Bei diesen muß damit gerechnet werden, daß die fest. Einspannung der senkrechten Kerndichtung durch die Auflockerung besonders der wasserseitigen Dammschüttung so weit verlorengeht, daß deren Stabilität beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die erläuterte Auflockerung im oberen Drittel der Dammaufschüttung bedingte Lockerung der Einspannung der Kerndichtung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kerndichtung mindestens im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe eine nach der Luftseite des Dammes hin gerichtete Schräglage aufwcist. deren Neigung etva in Richtung der dort zu erv\ artenden, durch unterschiedliche Setzbewegungen der luft- und wasserseitigen Dammaufschüttung verursachten Querbewegungen letzterer verläuft. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Dammschüttung beim Auflockern nicht von der Kerndichtung abzuheben vermag und daß eine ausreichende Einspannung der Kerndichtung durch das Gewicht der auf dem schrägen Kerndichtungsteil aufliegenden, wasserseitigen Dammschüttung aufrechterhalten wird.

Die sich nach unten zum Fuß des Dammes vermindernde Querbewegung ist im unteren Bereich der Dammhöhe so gering, daß sie dort die Einspannung der Kerndichtung zwischen der luft- und wasserseitigen Dammschüttung nicht mehr gefährden kann. Die Kerndichtung kann deshalb in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im Anschluß an ihren geneigten Abschnitt im oberen Drittel des Dammes weitere nach der Luftseite hin geneigt verlaufende Dichtungsabschnitte aufweisen, deren Schräglagen das Maß der Schräglage im oberen Dammdrittel nicht unterschreiten. Für die günstigsten Größen dieser weiteren Abwinkelung der Kerndichtung können Setzungsberechnungen und -Untersuchungen und Modellversuche wertvolle Richtwerte erbringen.

Die Abwinkelung der Kerndichtung in die Senkrechte ergibt einen optimal geringen Kerndichtungsbaustoffaufwand, nicht nur weil die senkrechte Kerndichtung ohnehin das kleinste Bauvolumen aufweist, sondern weil auch ihre Dicke im Hinblick auf ihre oben angedeutete, günstige Beanspruchung verhältnismäßig klein bemessen werden kann.

Die Abwicklung in die genannten anderen Schräglagen erlaubt es. den Verlauf der Kerndichtung den an den Hang- und Sohlflächen der Staustelle vorhandenen, geologischen und topographischen Verhältnissen weitgehend anzupassen. Auch die Dammstatik kann eine Schräglage der Dichtung zur wirtschaftlichsten Ausnutzung des Dammquerschnitts wünschenswert erscheinen lassen. Hierbei können sowohl einfache als auch mehrfache Abwinkelungen der Kerndichtung in den unteren beiden Dritteln der Dammhöhe in Betracht kommen.

Die ein- oder mehrfache Abwinkelung der Kerndichtung ergibt eine nach der Wasserseite des Dammes hin gerichtete Vonvölbung, die den besonderen Vorteil hat, daß die Kerndichtung unter dem Wasserdruck im wesentlichen nur Druckbeanspruchungen erfährt. Diese Vonvölbung wird erfindungsgemäß durch Wahl der Neigungswinkel der Schrägabschnitte in ihrer Scheitelhöhe mindestens so groß bemessen, daß sie unter den zu erwartenden Setzbewegungen der Dammaufschüttungen und dem Wasserdruck keine Durchwölbung nach der Luftseite des Dammes hin annehmen kann.

Der Neigungswinkel der Kerndichtung im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe liegt nach einem weiteren Erfindungsmerkmal etwa zwischen 55 bis

ίο 75°. Ein solcher Neigungswinkel gewährleistet dort, trotz der beschriebenen Auflockerung der Dammschüttung, eine ausreichende Einspannung der Kerndichtung zwischen der luft- und wasserseitigen Dammaufschüttung durch die Auflast letzterer.

Die Höhenlage der Abwinkelung der Kerndichtung im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe aus der erfindungsgemäßen Schräglage in die Senkrechte oder in andere Schräglagen richtet sich im wesentlichen nach dem Setzverhalten der Dammschüt-

ao tung, das durch die Beschaffenheit des zur Verfügung stehenden Dammschüttgutes nach Korngröße, Koraform und Kornzusammensetzung und Verdichtbarkeit bestimmt ist. So ist die zu erwartende Setzung der Dammschüttung um so geringer, je stetiger ihre

*5 Kornzusammensetzung und damit je geringer ihr Hohlraumvolumen im verdichteten Zustand ist. Das unterschiedliche Setzverhalten des zum Einbau gelangenden Dammschüttgutes in trockenem Zustand und unter Wasser läßt sich durch Versuche mit ausreichender Genauigkeit bestimmen. Der Abstand der Abwinkelung von der Dammkrone sollte auch bei Dammschüttgütern mit geringer Setzbewegung den Betrag von 8 bis 12 m nicht unterschreiten.

Die erfindungsgemäße Schräglage der Kerndich-

tung setzt diese dort größeren Biegezug- und Scherbeanspruchungen aus, die besonders während des Dammaufbaues und der ersten Betriebsjahre durch größere Setzbewegungen im Bereich der Dammdichtung verursacht werden. Die bituminöse Kerndich-

tung ist mit ihrem Mineralkornaufbau und dem bituminösen Bindemittel so zusammengesetzt, daß ihre Querdehnung mit der Verformung der beiderseitigen Stützkörper auch bei den höchsten Belastungen im unteren Abschnitt im Gleichgewicht stehen muß. Die

♦5 dieser hohen Stabilität entsprechende Verformbarkeit (Plastizität) der Kerndichtung wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im oberen Bereich des Dammes, insbesondere in den schrägen Kerndichtungsabschnitten und im Bereich ihrer Abwinkelun-

gen, vergrößert. Sie kann mit kleiner werdendem Neigungswinkel von Schrägabschnitt zu Schrägabschnitt gegenüber der Verformbarkeit im unteren Kerndichtungsabschnitt um bis zu etwa 40% vergrößert werden, da ein wachsender Gi*,wichtsanteÜ der plastischen Dichtung vom luftseitigen Stützkörper aufgenommen und damit auch der Horizontaldruck auf den wasserseitigen Stützkörper entsprechend vermindert wird.
Damit ist eine größere Sicherheit gegen die erhöh-

*>ü ten Beanspruchungen gewährleistet, denen die schrägen Kerndichtungsabschnitte durch die Setzbewegungen des Dammes ausgesetzt sind, die erfahrungsgemäß etwa im Bereich des mittleren bis oberen Drittel der Dammhöhe das Maximum erreichen und nach oben entsprechend der geringeren Auflast wieder abnehmen.

Die größere Verformbarkeit der schrägen Kerndichtungsabschnitte und der Abwinkelungen kann

z.B. ohne weiteres durch Einbau eines Kerndich- deutetn Querbewegung der Dammaufschüttung vertungsbaustoffes erreicht werden, der eine weichere läuft. Der Neigungswinkel β beträgt meistens 55 bis Bitumensorte enthält und/oder eine veränderte Mine- 75°. Im Anschluß an die Schräglage β ist die Kernralkornzusammensetzung, insbesondere in seinem dichtung nach unten, wie in dicker Linie dargestellt, Mörtelanteil aus Bitumen, Sand und Füllstoffen auf- 5 in die Senkrechte, oder, wie gestrichelt dargestellt, in weist. eine oder mehrere Schräglagen abgewinkelt, deren

Ein zusätzliches Mittel zum Auffangen der erhöh- Neigungswinkel γ, δ jedoch den Neigungswinkel β der ten Biegezug- und Scherbeanspruchungen, insbeson- Schräglage im oberen Drittel der Dammhöhe nicht dere im Bereich des mittleren bis oberen Drittels der unterschreiten. Diese Ausgestaltung ergibt, wie Dammhöhe ist erfindungsgemäß dadurch gekenn- io F i g. 1 ohne weiteres erkennen läßt, insgesamt eine zeichnet, daß die Kerndichtung dort dicker dimensio- Vorwölbung der Kerndichtung 3 nach der Wasserniert wird. Dadurch kann ihr Formänderungsvermö- seite hin, die den Vorteil hat, daß die Kerndichtung gen ohne Einbuße der Wasserundurchlässigkeit nach unter dem Wasserdruck und den Setzbewegungen der Bedarf weiter vergrößert werden. Dammschüttungen im wesentlichen nur Druckbean-

Die erfindungsgemäße Kerndichtung wird Vorzugs- 15 spruchungen erfährt. Die Scheitelhöhe V der Vorwölweise nach dem in der deutschen Patentschrift bung wird durch Wahl der Neigungswinkel β, γ, Λ 1170 329 offenbarten Verfahren hergestellt, nach mindestens so groß benessen, daß sie unter der zu dem der Kerndichtungsbaustoff und die benachbar- erwartenden Setzbewegung der Dammaufschüttungen ten (luft- und wasserseitigen) Dammaufschüttungen und dem Wasserdruck keine Durchwölbung nach der durch parallele, in Richtung des Staudammes auf »o Luftseite des Dammes hin annehmen kann. Die zu dem Planum voranbewegte Trennwände räumlich erwartende Setzbewegung läßt sich aus Messungen voneinander getrennt, gleichzeitig lagenweise aufge- des Setzverhaltens der Dammaufschüttung in trockeschüttet, auf gleiches Niveau planiert und anschlie- nem Zustand und unter Wasser mit ausreichender ßend hinter den Trennwänden gemeinsam verdichtet Genauigkeit bestimmen.

werden, wobei die Trennwände zum Erzeugen der »5 Im oberen Bereich hy des Dammes ist die Verschrägen Kerndichtungsabschnitt erfindungsgemäß in formbarkeit der Kerndichtung 3 und ihrer Abwinkeeiner der Neigung letzterer entsprechenden Quernei- lungen K gegenüber ihrer Verformbarkeit im unteren gung auf dem Planum voranbewegt und von Schutt- Dammbereich hx durch den Einbau von Kerndichlage zu Schüttlage seitlich um einen Betrag versetzt tungsbaustoff von größerer Plastizität vergrößert, werden, der die glatte, stufenlose Form des Kern- 30 Der mittlere Teil /tz dieses Bereiches der Kerndichdichtungsquerschnittes gewährleistet. Mit dieser Ab- rung, etwa im mittleren bis oberen Drittel der Wandlung des bekannten Einbauverfahrens ist ein Dammhöhe, in dem erfahrungsgemäß die größten optimal geringer Kerndichtungsbaustoffverbrauch Verformungen der Kerndichtung durch die Setzbegewährleistet. Durch Ändern der Quemeigung der wegungen der Dammaufschüttungen zu erwarten Trennwände und gegebenenfalls ihres gegenseitigen 35 sind, erhält vorzugsweise eine größere Dicke s 2 als Abstandes läßt sich die Kerndichtung mit beliebigen die Dicke s3 des oberen und die Dicke si des unrund gegebenenfalls wechselnden Neigungen und Dik- ren Kerndichtungsabschnittes,, wie es in F i g. 1 ken in die Dammschüttung einbauen. strichpunktiert angedeutet ist. Die größere Dicke läßt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der auch größere Verformungen der Kerndichtung zu, Zeichnung näher erläutert. Von den dargestellten Fi- 40 ohne daß das Auftreten von Undichtheiten befürchguren zeigt tet werden muß.

F i g. 1 einen beispielsweisen Querschnitt des Stau- Das Einbau des unteren senkrechten Abschnittes

dammes mit der erfindungsgemäßen Kerndichtung, der Kerndichtung erfolgt, wie in F i g. 2 dargestellt,

Fig.2 eine schematische Darstellung des Einhau- nach dem in der deutschen Patentschrift 1 170 329 Verfahrens an Hand eines Querschnittsteiles des 45 offenbarten Verfahren, nach dem der Kerndichtungs-Staudammes in dem Bereich der schrägen Kerndich- baustoff 3 und die benachbarten, luft- und wasserseitung. tigen Dammaufschüttungen 1,2 durch parallele, in

Der Staudamm besteht nach F i g. 1 aus der was- Richtung des Staudammes auf dem Planum voranbeserseitigen Dammaufschüttung 1, der lustseitigen wegte Trennwände 5, 5' räumlich voneinander ge-Dammaufschüttung 2 und der die beiden Aufschüt- 50 trennt, gleichzeitig in Lagen α, fr aufgeschüttelt, auf tungen voneinander trennenden wasserdichten Kern- gleiches Niveau planiert und in Bewegungsrichtung dichtung 3 aus bituminösem Mineralkorn, die sich in hinter den Trennwänden gemeinsam verdichtet wer-Gestalt einer Schürze über den gesamten Längs- den. Zum Einbauen der schrägen Kerndichtungsabschnitt des Staudammes in dessen Innerem erstreckt schnitte β, γ, δ werden die Trennwände 5, 5', wie ic Die Kerndichtung weist, wie in dicken Linien darge- 55 vollen Linien dargestellt, in einer den Neigungswinstellt, in ihrem oberen Teil, etwa im Bereich des obe- kern β, γ, δ entsprechenden Quemeigung auf den ren Drittels h 3 der Dammhöhe, eine nach der Luft- Planum voranbewegt und von Schüttlage c zu Schutt seite des Dammes hin gerichtete Schräglage auf, de- laged seitlich um einen Betrag ζ versetzt, der die stu ren Neigung)? gegen die Horizontale etwa in Rieh- fenlose Form des schrägen Kemdichtungsabschnitte; rung der dort zu erwartenden, durch unterschiedliche 60 gewährleistet Die Verdickung s 2 kann dabei durcl Setzbewegungen der luft- und wasserseitigen Damm- Vergrößern des gegenseitigen Abstandes der Trenn aufschüttung verursachten, durch den Pfeil 4 ange- wände 5, 5'erzeugt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

niert und verdichtet werden, dadurch gekenn- Patentanspriiche: zeichnet, daß zum Erzeugen der schrägen Kern dichtungsteile (ß, y, S) die Trennwände (5, 50 in

1. Bituminöse Kerndichtung in Wasserstau- einer der gewünschten Neigung letzterer entspredämmen, die sich in Gestalt einer lotrechten oder 5 chenden Querneigung auf dem Plamim voranbeeiner nach der Luftseite hin unter einer steileren wegt und von Schüttlage zu Schüttlage seitlich Neigung als dem natürlichen Böschungswinkel um einen Betrag (z) versetzt werden, der die studes Dammschüttgutes verlaufenden Dichtungs- fenlose Form des schrägen Kerndichtungsquerwand über den gesamten Längsschnitt des Stau- schnittes gewährleistet.

dammes in dessen Innerem erstreckt und deren io

Mineralmasse vorzugsweise betonarcig zusam-

mengesetzt und in ihrer Korngröße so ausgebildet

ist, daß sie sich mit den angrenzenden, luft- und Die Erfindung bezieht sich auf bituminöse Kern-

wasserseitigen Dammaufschüttungen innig ver- dichtungen in Wasserstaudämmen, die sich in Gestalt zahnt, dadurch gekennzeichnet, daß 15 einer lotrechten oder einer nach der Luftseite des die Kerndichtung (3) wenigstens im Bereich des Dammes hin unter einer steileren Neigung als dem oberen Drittels der Dammhöhe eine nach der natürlichen Böschungswinkel des Dammschüttgutes Luftseite (2) des Dammes hin gerichtete Schräg- verlaufenden Dichtungswand über den gesamten lage (ß) aufweist, deren Neigung etwa in Rieh- Längsschnitt des Staudammes in dessen Innerem ertung der dort zu erwartenden, durch unterschied- 20 streckt und deren Mineralmasse vorzugsweise betonliche Setzbewegungen der luft- und wasserselti- artig zusammengesetzt und in ihrer Korngröße so gen Dammaufschüttung verursachten Bewegung ausgebildet ist, daß sie sich mit den angrenzenden, (4) letzterer verläuft. luft- und wasserseitigen Dammaufschüttungen innig

2. Bituminöse Kerndichtung nach Anspruch 1 verzahnt.

mit im Anschluß an ihrem geneigten Abschnitt im 25 Solche Kerndichtungen, z. B. nach der deutschen oberen Drittel nach der Luftseite hin geneigt ver- Patentschrift 1 108 620, haben sich bei Staudämmen laufenden weiteren Dichtungsabschnitten, da- bis zu Höhen von etwa 35 m bewährt. Sie werden durch gekennzeichnet, daß die Schräglagen nach dem in der deutschen Patentschrift 1 170 329 (;·, d...) der weiteren Dichtungsabschnitte das offenbarten Verfahren hergestellt, das durch den Ia-Maß der Schräglage (ß) im oberen Drittel des 30 gen weisen Einbau des Kerndichtungsbaustoffes und Dammes nicht unterschreiten. der angrenzenden Dammaufschüttung und gleichzei-

3. Bituminöse Kerndichtung nach Anspruch 2, tiges Verdichten der Lagen eine gute gegenseitige dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ab- Verspannung der Kerndichtung mit den angrenzenwinkelungen (/?. v, d) bedingte, nach der Wasser- den Dammschüttungen gewährleistet.

seite des Dammes hin gerichtete Vorwölbung der 35 Beobachtungen und Messungen an hohen Damm-Kerndichtung (3) durch Wahl der Winkel körpern aus Lockergestein im letzten Jahrzehnt ha-(/?, γ, δ) in ihrer Scheitelhöhe (F) mindestens so ben ergeben, daß die Schüttmassen des Dammes negroß bemessen ist, daß sie unter den zu erwarten- ben den im wesentlichen senkrechten Setzbewegunden Setzbewegungen der Dammaufschüttungen gen auch Querbewegungen ausführen, die insbeson-Cl, 2) und dem Wasserdruck keine Durchwölbung 40 dere durch den wachsenden Aufstau im mittiereu nach der Luftseite des Dammes hin annehmen und oberen Drittel des Dammes steigend nach der kann. Wasserseite tendieren und erst im Zuge des Errei-

4. Bituminöse Kerndichtung nach An- chens des Vollstaues der Luftseite sich zuwenden,
spruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Diese Querbewegungen werden durch die größeren der Neigungswinkel (/?) der Kerndichtung im Be- 45 Setzbewegungen des wasserseitigen Stützkörpers gereich des oberen Drittels der Dammhöhe etwa 55 genüber denen des luftseitigen ausgelöst, bedingt bis 75° beträgt. durch die Wasserepiegelschwankungen im Stauraum.

5. Bituminöse Kerndichtung nach einem der Diese Querbewegungen verursachen im Kronenbe-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß reich des Dammes um so größere Auflockerungen je die Verformbarkeit (Plastizität) der Kerndichtung 50 höher der Damm und je geringer seine Lagerungs-(3) im oberen Bereich (hy) des Dammes, insbe- dichte ist. Sie können hier zu Ausweitungen und sondere in den schrägen Kerndichtungsabschnit- Auflockerungen führen, die Risse verursachen, die ten (β, γ, δ...) und im Bereich der Abwinkelun- zum Teil mehrere Meter tief ins Dainminnere reichen gen (K) gegenüber ihrer Verformbarkeit im unte- können.

ren Bereich (hx) des Dammes vergrößert ist. 55 Bituminöse Ksrndichtungen werden nach dem ein-

6. Bituminöse Kerndichtung nach einem der gangs genannten Einbauverfahren senkrecht im Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Damminneren angeordnet. Die senkrechte Kerndichdieselbe (3) etwa im Bereich (hz) des mittleren rung bedingt einen optimal geringen Baustoffaufbis oberen Drittels der Dammhöhe eine größere wand. Sie erfährt nur geringe Zug- und Biegebean-Dicke (s 3) aufweist als oben und unten. 60 spruchungen unter den in der Dammschüttung auf-

7. Verfahren zum lager.weisen Einbauen der tretenden Setzbewegungen. Die senkrechte Kerndich-Kerndichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, nach tung verlangt allerdings eine feste Einspannung zwidem der Kerndichtungsbaustoff und die benach- sehen der luftseitigen und der wasserseitigen Dammbarten (luft- und wasserseitigen) Dammaufschüt- schütvung, um seitliches Ausbauchen derselben unter tungen durch parallele, in Richtung des Staudam- 65 ihrem Eigengewicht mit Sicherheit auszuschließen,
mes auf dem Planum voranbewegte Trennwände Diese durch nachhaltige Verdichtung der Schüttlaräumlich voneinander getrennt, gleichzeitig la- gen des Dammes erzeugte, feste Einspannung wird genweise aufgeschüttet, auf gleiches Niveau pla- jedoch bei höheren Dämmen im oberen Drittel der-