5717
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Б. М. Ерахтин, С. В. Горбунов, М. П. Коваленко, Р. М. Коваленко, О. О. Орлова, П. Л. Зеленов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА РЕЧНЫХ
ГИДРОУЗЛОВ
Учебно-методическое пособие
для выполнения расчётно-графической и курсовой работы по дисциплине «Организация и управление в строительстве 1» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
2
УДК 627.8.05
Ерахтин Б. М. Проектирование организации строительства речных гидроузлов. Учебнометодическое пособие для выполнения расчётно-графической и курсовой работы по дисциплине «Организация и управление в строительстве 1» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений / Б. М. Ерахтин, С. В. Горбунов, М. П. Коваленко, Р. М. Коваленко, О. О. Орлова, П. Л. Зеленов. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 76 с., ил.
В пособии излагается последовательность разработки проектов организации строительства гидроузлов, а также рекомендации по выбору рациональных схем пропуска строительных расходов и организации ведущих гидротехнических работ, методов перекрытия русел и осушения котлованов, конструкций перемычек и производственных предприятий промбазы, по назначению оптимальных темпов выполнения отдельных работ и срока строительства гидроузлов в целом. Предложенные рекомендации подкреплены данными анализа практики отечественного и зарубежного гидростроительства.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Организация и управление в строительстве 1» по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений».
Ключевые слова: организация строительства, гидроузел, стройгенплан, календарный план.
© Коллектив авторов, 2016 © ННГАСУ, 2016
|
3 |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
Введение………………………………………………………................. 4 |
|
1 |
Состав проекта........................................................................................... |
5 |
2 |
Пропуск расходов и разбивка сооружений по очередям строитель- |
|
|
ства............................................................................................................ |
6 |
|
2.1. Рекомендуемая схема гидравлического расчета при секциониро- |
|
|
вании русла реки..................................................................................... |
6 |
|
2.2. Расчет пропуска строительных расходов по обводным тонне- |
|
|
лям............................................................................................................ |
12 |
|
2.2.1. Рекомендуемая последовательность расчета безнапорного |
|
|
тоннеля................................................................................................. |
14 |
|
2.2.2. Рекомендуемый порядок расчета напорного тоннеля........... |
17 |
|
2.3. Расчет пропуска строительных расходов при комбинированной |
21 |
|
схеме............................................................................................................ |
|
3 |
Выбор метода перекрытия русла реки..................................................... |
22 |
4 |
Выбор перемычек....................................................................................... |
23 |
5 |
Выбор метода осушения котлована......................................................... |
24 |
6Определение объемов работ по основным сооружениям и сметной 25
стоимости гидроузла..................................................................................
7 |
Выбор методов производства работ и основных механизмов |
............... |
|
27 |
8 |
Проектирование календарного плана...................................................... |
|
|
31 |
9 |
Определение мощностей производственных предприятий................... |
|
|
38 |
10 |
Расчет строительных поселков................................................................. |
|
|
45 |
|
10.1. Постоянный поселок......................................................................... |
|
|
45 |
|
10.2. Временный поселок.......................................................................... |
|
|
46 |
11 |
Строительный генеральный план гидроузла........................................... |
|
|
46 |
12 |
Технико-экономические показатели........................................................ |
|
|
48 |
13 |
Оформление проекта................................................................................. |
|
|
48 |
|
Приложение 1. Примерное распределение времени по разделам про- |
|
||
|
екта........................................................................................................... |
|
|
51 |
|
Приложение 2. Графики для определения веса затворов и кранов..... |
|
52 |
|
|
Приложение 3. График для выбора способа бетонирования пло- |
57 |
||
|
тин............................................................................................................ |
|
|
|
|
Приложение 4. Производительность рекомендованных механизмов |
|
58 |
|
|
Приложение 5. Примерный перечень работ и объектов для включе- |
|
||
|
ния в календарный план гидроузла............................................. |
……. |
6 |
0 |
|
Приложение 6. Укрупненные схемы графиков сооружения гидро- |
|
||
|
узлов......................................................................................................... |
|
|
64 |
|
Приложение 7. Предельные темпы разработки котлованов высоких |
|
||
|
плотин......................................................................................................... |
|
|
66 |
|
Приложение 8. Предельные темпы бетонирования плотин по высо- |
|
||
|
те............................................................................................................... |
|
|
67 |
|
Приложение 9. Характеристики организации и технологии произ- |
|
||
|
водства бетонных работ и производительность бетоноукладочных |
|
||
|
кранов....................................................................................................... |
|
|
69 |
|
Список литературы.................................................................................... |
|
|
71 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Проект организации строительства разрабатывается на базе проекта гидро-
технического сооружения, имеющего в своем составе генеральный план, геологи-
ческий разрез по створу, планы и разрезы сооружений.
В задании на разработку ПОС должны быть указаны условия производства работ и другие необходимые для проектирования данные, которые в учебном процессе допускается принимать по литературным источникам.
При выполнении проекта необходимо руководствоваться требованиями нормативной литературы.
5
1.СОСТАВ ПРОЕКТА
Впроцессе выполнения проекта должны быть разработаны следующие во-
просы:
а) пропуск строительных расходов и разбивка сооружений по очередям строи-
тельства;
б) выбран метод перекрытия русла реки;
в) выбран тип перемычек и метод осушения котлована;
г) определены объемы работ по основным сооружениям и сметная стоимость гид-
роузла;
д) выбраны методы производства ведущих работ, основные механизмы и транс-
портные средства;
е) разработан календарный план строительства гидроузла;
ж) определены мощности производственных предприятий и выбраны типы этих сооружений;
з) определен объем строительного поселка;
и) разработан стройгенплан гидроузла с трассировкой основных внутриплоща-
дочных дорог;
к) определены технико-экономические показатели проекта.
Работы над проектом следует начать с изучения задания, подбора рекомен-
дованной литературы и ознакомления с аналогами по материалам периодической литературы. Только при этих условиях принятые проектантом решения будут со-
ответствовать современному уровню гидростроительства.
6
2. ПРОПУСК СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ И РАЗБИВКА СООРУЖЕНИЙ ПО ОЧЕРЕДЯМ СТРОИТЕЛЬСТВА
Организация пропуска расходов реки является одним из основных вопросов при возведении гидроузла. Строительство основных сооружений любого гидроуз-
ла предпочтительно выполнять в одном котловане без деления на очереди. Но от-
вод реки не всегда возможен, он зависит от ее водности, паводков, рельефа ство-
ра, его геологии и других факторов. Поэтому однозначных решений в этом вопро-
се быть не может. Руководствуясь практикой гидростроительства, можно лишь дать некоторые рекомендации.
При строительстве низконапорных сооружений следует рассматривать воз-
можность отвода реки обводным каналом или староречьем.
Сооружения средненапорных гидроузлов на равнинных реках целесообраз-
но производить путем секционирования русла в две, а иногда и три очереди с до-
стройкой плотин методом гребенки или при оставленных донных отверстиях. В
отдельных случаях может быть допущен пропуск расходов через незаконченные турбинные блоки ГЭС.
Отвод воды при возведении высоконапорных гидроузлов в широких ство-
рах многоводных рек (при расходах более 5 тыс. м3/с) также следует, как правило,
осуществлять методом секционирования русла.
На реках с большой неравномерностью стока в таких случаях возможно ис-
пользование комбинированных схем пропуска расходов на базе секционирования русла. При плотинах из местных материалов в этом случае нужно рассматривать варианты устройства открытых или закрытых каналов, траншей-проранов и т.п.
Высоконапорные гидроузлы в узких створах горных рек рекомендуется со-
оружать с использованием строительных тоннелей.
2.1Рекомендуемая схема гидравлического расчета при секционировании
русла реки
а) Определяют расчетные строительные расходы:
- максимальный расход строительного периода – Qрс;
7
-расчетный расход в период закрытия гребенки – Qрг;
-расчетный расход при перекрытии русла – Qрп;
Максимальный расход строительного периода принимают по [13] в соответ-
ствии с классом сооружений обеспеченностью 5 % или 3 % (класс сооружений определяется по [14]). Для сооружений III и IV классов допускается при соответ-
ствующем обосновании принимать расчетный расход обеспеченностью выше 5 %.
б) Задаются степенью стеснения русла. Ее принимают не более 65 % живого сече-
ния реки по условиям судоходных скоростей течения воды. Скорость течения в сжатом русле будет:
= Qрс
Vсж (1)
ωсж
где ωсж – площадь живого сечения в сжатом русле; Qрс – расчетный расход строи-
тельного периода.
Полученное значение Vсж сравнивают с допустимыми скоростями в реке по условиям судоходства и размыва русла реки. При значительном превышении до-
пустимых судоходных скоростей намеченный проран расширяют до размеров,
удовлетворяющих этому требованию.
Расчет размыва русла на сжатом перемычками участке на первом этапе можно выполнять приближенно по формуле:
Dhср = |
Вб |
× hср.б - hср.б |
(2) |
|
Всж |
||||
|
|
|
||
где hср - средняя глубина размыва; hср.б |
- средняя глубина в бытовом русле; |
Вб и |
Всж - ширина, бытового и сжатого русла соответственно.
При размыве русла не ниже дна котлована уточнения границ размыва не требуются. При большем размыве расчет необходимо повторить более точным
способом, приведенном в [5].
в) Находят величину подпора
|
V c2ж |
|
V 02 |
|
z расч = |
|
|
- |
(3) |
2 |
× 2g |
|||
|
ϕ |
|
2g |
8
где ϕ - коэффициент скорости, равный 0,8-0,85; V0 – скорость течения перед вер-
ховой перемычкой, равная |
Q рс |
; ω - живое сечение реки перед верховой пере- |
|
||
|
ω0 |
|
|
0 |
мычкой с учетом подпора, м2.
Для приближенного расчета V0 принимают равной бытовой скорости в реке при максимальном расходе. Точный расчет выполняют методом подбора по [5].
г) Назначают отметки гребня перемычек первой очереди. Для перемычек, отно-
симых к IV классу, отметка определяется по формуле:
ГВП = УВб + zрасч + hн + h + a |
(4) |
где УВб – отметка уровня воды в реке при расчетном расходе; hн |
- высота наката |
ветровой волны на откос, м; h - высота ветрового нагона, м; |
a - запас перемыч- |
||
ки по высоте, м; |
|
|
|
ГНП = УВб + а |
|
(5) |
|
На стадии курсового проектирования можно принимать: |
|
||
hн + h = (0,5 ÷1,0)м |
и |
a = (0,4 ÷ 0,5)м . |
Точный расчет выполняется по [4] или по [5].
Найденные отметки перемычек для рек с тяжелыми ледовыми условиями
следует уточнять с учетом возможного подъема уровней при заторах и зажорах во время ледохода.
д) Расчет пропуска расходов через бетонные сооружения в период работ второй очереди начинают с определения или назначения по конструктивным соображе-
ниям длины водосливного фронта. Она должна удовлетворять двум условиям: не-
размываемости дна реки при сходе потока с рисбермы и соответствовать по числу пролетов гребенки методу закрытия ее.
Первое требование удовлетворяется при условии:
|
n = |
Q |
р |
, |
(6) |
|
V доп hр l |
||||
|
|
|
|
||
где Q р |
– наибольший, за время работы гребенки, расчетный строительный рас- |
||||
ход; n – |
число водосливных пролетов; l |
- расстояние между осями бычков плоти- |
9
ны; h р - глубина на рисберме при прохождении расчетного расхода; V доп - нераз-
мывающая скорость для грунтов за рисбермой (принимается от 2,5 до 5,0 м/с).
Для удовлетворения второго требования необходимо назначить время закрытия
гребенки и число ступеней бетонирования К.
Длина двухступенчатой гребенки может быть определена:
L2 |
= |
|
Q p 2 |
(7) |
||
|
|
|
|
|||
0,5m |
|
2g × h3ст/ 2 |
||||
|
|
|
|
где Q p 2 - расчетный расход при закрытии гребенки; hcm – высота ступени бетони-
рования.
Для многоступенчатой гребенки ее находят по формуле:
LК = AK L2 |
(8) |
где AK - коэффициент гребенки, зависящий от числа ступеней бетонирования и принимаемый при двух ступенях – 1,0 и при трех – 0,717.
Число водосливных пролетов из условий закрытия:
n = LK bC
где bС = (0,85 ÷ 0.95)b - ширина пролета с учетом сжатия.
Из двух условий длину водосливного фронта принимают по большему чис-
лу пролетов, которое должно быть кратно числу ступеней бетонирования.
е) Подбирают отметку порога гребенки при расчетном расходе перекрытия Qрп.
Расчет ведут в следующем порядке.
-По таблицам [4], [5] или [6] назначают конечный перепад на банкете zмакс.
-Определяют критическую глубину над порогом:
hКР = 3 |
α q2 |
, |
|
|
(9) |
|
|
|
g |
|
|
|
|
q = |
Q |
, |
(10) |
|||
|
||||||
|
|
n ×b |
|
где α = 1,0 ÷ 1,1 - коэффициент неравномерности распределения скоростей в потоке; n– число пролетов; b – ширина пролета плотины.
10
Находят напор Н на гребне водослива из условия работы его в неподтопленном
режиме:
|
QРП |
|
|
2 / 3 |
|
Н = |
|
|
|
|
(11) |
|
|
|
|||
mεnb |
2g |
|
|
|
где m – коэффициент расхода, зависящий от условий входа и равный 0,3-0,365;
ε = 0,85 ÷ 0,95 |
- коэффициент сжатия. |
|
|||
Если |
Н ≤ zмакс + hКР , то водослив действительно неподтоплен и отметка по- |
||||
рога ПГ находится из формулы: |
|
|
|
|
|
|
ПГ = УНБ + zмакс − H , |
(12) |
|||
где УНБ – уровень нижнего бьефа при Qрп. |
|
||||
Если Н zмакс + H КР , то водослив подтоплен и нужно определить глубину над |
|||||
его порогом hп: |
|
|
|
|
|
|
hп = |
QРП |
(13) |
||
|
|
|
|
||
|
ϕεnb 2gzмакс |
||||
|
|
|
где ϕ = 0,8 ÷ 0,95 - коэффициент скорости, зависящий от характера входа водослива.
Отметка порога ПГ
(14)
ж) Определяют отметку верхнего бьефа УВБ при прохождении QRC. Расчет ведут по схеме:
-находят hКР;
-определяют hп = УНБ− ПГ;
-при hп hКР определяют:
|
QPC |
−2 |
|
|
|
|
|
z = |
|
|
(15) |
ϕεnb2ghn
и УВБ=УНБ+Н. |
|
и) Назначают отметки гребня верховой – ГВП и низовой – ГНП перемычек: |
|
ГВП = УВБ+ hH + h + a |
(16) |
ГНП = УНБ+ а |
|