6195

11

плотину и устой, а на ГЭС с грунтовыми плотинами;— и здание ГЭС). Река в это время течет по стесненному руслу. После возведения сооружений 1-й

очереди до незатопляемых отметок перемычки разбирают, а свободную часть русла перекрывают каменным банкетом, под защитой которого строят перемычки второй очереди. Примыкая к раздельному устою, выполняющему роль продольной перемычки, они образуют котлован 2-й очереди, в котором возводятся остальные сооружения напорного фронта. Одновременно с бетонированием сооружений 2-й очереди завершают возведение сооружений 1-

й очереди. Река в это время течет либо через временные, либо через постоянные отверстия в водосливной плотине. По завершении работ в котловане 2-й

очереди перемычки разбирают, временные отверстия в плотине закрывают и наполняют водохранилище.

2.2.2. Пропуск по строительному тоннелю

Строительные тоннели могут быть: безнапорными – сечение их заполнено водой не полностью, напорными – они на всем своем протяжении имеют над сводом давление воды (по нормам не менее 1,5 – 2,0 м) [7].

Для отвода воды в строительный период используются преимущественно тоннели безнапорного типа. При длинных (более 1000 м) тоннелях и больших строительных расходах в целях облегчения условий перекрытия русла целесообразно применять тоннели напорного типа.

Безнапорные тоннели в монолитных, малотрещиноватых и устойчивых скальных породах следует выполнять без обделки. Напорные тоннели в аналогичных условиях допускается оставлять без обделки при залегании их ниже дневной поверхности не менее половины внутреннего напора воды.

Для напорных тоннелей рекомендуется принимать сечение круглой формы. При некруглой форме в породах с горным давлением предпочтительнее тип. Некруглая форма может приниматься с применением тонкостенной обделки в сочетании с укрепительной цементацией.

12

2.2.3. Пропуск комбинированным способом

Первая схема – пропуск расходов межени по небольшому строительному тоннелю, а паводков — по руслу реки через недостроенную плотину.

Вторая схема – пропуск расходов межени через строительный тоннель, а

паводков — через затапливаемый котлован и недостроенную водосливную плотину с донными отверстиями или «гребенкой».

13

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОПУСКА СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ

3.1. Гидравлические расчеты при секционировании русла

Расчет пропуска расходов через суженное русло. Начинают с определения скорости потока в стесненном русле

сж = р ,

сж

р - расчетный строительный расход; сж - площадь суженного русла.

Перед суженным руслом, образуется подпор Zрacч, влияющий на высоту верховой перемычки

2 2расч = 2сж2 − 20 ,

где V0 – скорость в верхнем бьефе с учетом подпора; φ=0,8-0,85.

Отметки гребня перемычек первой очереди:

верховая перемычка

ГВП=УВб+Zрасч+d,

низовая перемычка

ГНП=УВб+a,

где УВб – уровень в реке при расчетном строительном расходе; d − превышение гребня с учетом нагона, наката волны и запаса; a – запас.

Расходы второй очереди пропускают либо через постоянные водосбросы плотин и ГЭС, либо через недостроенную водосливную плотину по донным отверстиям или методом «гребенки».

Наибольшее применение получил пропуск строительных расходов по временным донным отверстиям.

Назначают число и размеры донных отверстий.

14

Определяют отметку порога донных отверстий из условия получения допустимого перепада Zмакс на банкете при перекрытии русла. При незатопленном входе в донное отверстие расчет можно вести по формулам:

УВБ=УНБ+ макс; ПВП=УВБ− п;

ПВП – отметка порога;

п - глубина воды на пороге донного отверстия.

Обычно для определения УВБ строят графики пропускной способности донных отверстий при различных уровнях верхнего бьефа (УВБ(Q)).

При известном УВБ назначают отметки гребня перемычек второй очереди.

3.2. Расчет пропуска комбинированным способом

1-подобрать параметры строительного тоннеля (сечение, уклон, длину,

отметки порогов порталов) и отметки гребня затопляемых паводками перемычек при пропуске расхода межени, выбираемому по характерному гидрографу реки;

2-определить уровни воды в ВБ и котловане водосливной плотины (выше низовой перемычки и выше недостроенной плотины) при пропуске через котлован расчетного весеннего паводка (за минусом пропускаемого через строительный тоннель расхода);

3-найти отметки гребня верховой перемычки незатопляемого котлована и раздельного устоя (продольной перемычки) по соответствующим уровням реки в ВБ и котловане водосливной плотины.

15

3.3. Гидравлические расчеты строительных тоннелей

Гидравлический расчет безнапорного тоннеля. Расчет начинают с выбора трассы, определения длины и формы поперечного сечения тоннеля .

Затем, задаваясь неразмывающей скоростью потока в тоннеле Vмакс, находят предварительное сечение его по формуле:

Назначают размеры тоннеля из условия, при котором hв=(0,7-0,85)Н, а H/b=1,0 - 1,5.

Уклон тоннеля I

2= 2Ср2 .

Отметка порога низового портала ПНП для безнапорного тоннеля не может быть ниже, чем УНБ − в. Тогда отметка порога верхового портала будет:

ПВП = УНБ − в + .

Определяется отметка верхнего бьефа (перед верховым порталом тоннеля):

УВБ = УНБ + + ,

= (1+вх) 2, 2

Z – перепад между УВБ и уровнем воды в тоннеле; V – скорость в тоннеле; ξвх=0,2-0,5 – коэффициент потерь.

По УВБ и УНБ определяют отметки гребней перемычек.

Для определения оптимального сечения тоннеля выполняют расчет нескольких вариантов. По каждому варианту находят суммарную стоимость тоннеля и перемычек и строят итоговый график (рис. 3.1). По графику находят экономически наивыгоднейшее сечение тоннеля, для которого заново определяют все его параметры: размеры сечения, уклон, высотную привязку,

пропускную способность и уровень ВБ.

17

2

z = IL + СР .

2∙2

Уровень верхнего бьефа:

УВБ = УНБ + z.

Проверка пропускной способности тоннеля: Q = µω√2 .

Высотное положение тоннеля и его порталов. Отметку порога верхового портала по условиям перекрытия русла целесообразно назначать близкой к отметке дна реки. Отметка порога низового портала определится уклоном тоннеля:

ПНП = ПВП – IL.

Назначение отметок гребня перемычек и выбор экономически оптимальных размеров тоннеля производится аналогично безнапорным тоннелям.

18

4.ПЕРЕКРЫТИЕ РУСЕЛ РЕК

4.1.Понятие перекрытия русел рек

Перекрытие реки – это отвод ее из естественного русла в новое искусственное русло для возведения части или всех напорных сооружений гидроузла.

Применяются в основном четыре способа перекрытия: фронтальный,

пионерный (торцовый), безбанкетное перекрытие, перекрытие направленным взрывом.

4.2. Способы перекрытия русла

Фронтальный способ. Перекрытие русла производится равномерной по всей ширине реки отсыпкой каменного банкета с наплавного или стационарного моста автосамосвалами. По мере увеличения перепада на банкете и скоростей потока в проране наряду с камнем отсыпают бетонные массивы, кубы или тетраэдры. В современном гидростроительстве фронтальное перекрытие применяют на многоводных реках с размываемым ложем.

Пионерный способ. Предусматривает торцевую отсыпку камня в один или несколько банкетов до соединения их с противоположным берегом реки.

Этот метод прост и дешев, не требует специальных сооружений. Он широко применяется в современном гидростроительстве и рекомендуется для всех рек с трудно размываемым ложем и при расходах до 3000 м3/с при размываемом русле.

Бетонными массивами.

Перекрытие направленным взрывом. Выполняют путем обрушения направленным взрывом в реку большой массы скальных пород, заполняющих русло до незатопляемых отметок. Применяется преимущественно в узких ущельях горных рек. Отличительная черта этого способа — возможность перекрытия рек при значительно больших по сравнению с другими методами конечных перепадах.

19

4.3.Выбор способа и времени перекрытия

Впервую очередь рассматривают возможность выполнения работ безбанкетным или пионерным способом. На горных реках сначала оценивают возможность перекрытия массовым взрывом, а затем — пионерным способом.

Фронтальное перекрытие, как наиболее трудоемкое и дорогое, применяют лишь при невозможности использования других методов.

Время перекрытия, как правило, назначают на период наименьших расходов в реке, а при интенсивном судоходстве – по окончании навигации.

При отсутствии необходимости намыва русловой плотины перекрытие целесообразно выполнять со льда.

Подготовка к перекрытию и закрытие прорана. Подготовка: расчистка водоотводящего тракта, крепление дна в районе прорана (для размываемых русел), создание запасов материалов для отсыпки банкета, организация проездов и освещения, предварительное стеснение русла, сборка и наводка наплавного моста (при фронтальном способе).

Закрытие прорана. Продолжается от нескольких часов до недели.

Интенсивность отсыпки банкетов: при фронтальном методе — 800÷1200

м3/ч и при пионерном — 400÷630 м3/ч.

При перекрытии реки в банкет отсыпают со складов или из карьеров десятки тысяч кубометров камня и негабаритов.

20

5.СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОТЛОВАНЫ

5.1.Размеры котлованов

Котлованы гидросооружений в русле реки образуют с помощью перемычек, которыми называют временные плотины, ограждающие котлованы.

Габариты котлована зависят от расположения перемычек. При этом положение продольных перемычек при секционировании русла определяется границами включенных в котлован сооружений (рис. 5.1) и зависит от допустимой скорости потока в стесненной части русла.

Рисунок 5.1 – Длина котлована – расстояние между осями перемычек В: 1 – строящееся сооружение; 2 – котлован; 3 – перемычки

Расстояния от основания перемычек до бровки котлована a1 должны быть не меньше 20-30 м до поперечных перемычек и 5-10 м − до продольной.

5.2. Осушение котлованов

Начальное осушение предшествует началу работ в котловане и имеет задачей удаление воды из огражденной перемычками акватории. Количество этой воды складывается: из ее начального объема и объема фильтрации в котлован за время его откачки.

Способ осушения котлована назначают в зависимости от его инженерно-

геологических условий. При мягких фильтрующих грунтах – это глубинное водопонижение, для скальных и плохо отдающих воду или сильно фильтрующих пород – открытый водослив.