Для перекрытия русла реки при строительстве гэс изготавливают из бетона
Обновлено: 15.05.2024
Для перекрытия русла реки при строительстве гэс изготавливают из бетона
ВОДОПРОПУСКНЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ (ВОДОСБРОСНЫЕ, ВОДОСПУСКНЫЕ И ВОДОВЫПУСКНЫЕ). ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Water Passageways Hydraulic Structures (Discharge Sluices, Emptying and Dewatering Conduits). Rules of Projecting
Дата введения 2017-06-17
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Свод правил разработан авторским коллективом АО "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева": канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы, д-р техн. наук В.Б.Глаговский, вед. научный сотрудник, канд. техн. наук А.М.Швайнштейн, вед. научный сотрудник А.Б.Векслер.
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию водопропускных трактов строящихся и реконструируемых водосбросных гидротехнических сооружений и распространяется на сооружения, входящие в состав энергетических, воднотранспортных и мелиоративных гидроузлов, систем водоснабжения, переброски стока и борьбы с наводнениями, а также гидроузлов комплексного назначения.
Свод правил может применяться при расчетной оценке состояния эксплуатируемых сооружений с учетом результатов натурных наблюдений и обследований.
Свод правил не распространяется на водозаборные сооружения, подводящие и отводящие водоводы гидроэнергетических и насосных станций, каналы любого назначения и судопропускные сооружения.
Свод правил не распространяется на проектирование инженерных конструкций водопропускных сооружений: обеспечение их прочности и устойчивости, фильтрационной прочности конструктивных элементов сооружений и оснований.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 13087-81 Бетоны. Методы определения истираемости
ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения
СП 38.13330.2012 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
СП 39.13330.2012 "СНиП 2.06.05-84* Плотины из грунтовых материалов"
СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85* Плотины бетонные и железобетонные"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения"
СП 102.13330.2012 "СНиП 2.06.09-84 Туннели гидротехнические"
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил использованы термины и определения по ГОСТ 19185 и СП 58.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 водопропускное гидротехническое сооружение: Сооружение, предназначенное для пропуска воды в заданном направлении.
3.2 водосбросное сооружение; водосброс: Водопропускное сооружение, предназначенное для сброса воды из верхнего бьефа для предотвращения его переполнения.
3.3 водовыпускное сооружение; водовыпуск: Водопропускное сооружение для целевых попусков воды из водохранилища или канала или организованного выпуска воды в водоток или водоем в системе водопользования.
3.4 водоспускное сооружение; водоспуск: Водопропускное сооружение для опорожнения водохранилища или канала, временного понижения уровня воды в них.
3.5 сопряжение бьефов: Гидравлическое явление в месте сопряжения потока, пропускаемого через водопропускное сооружение, с нижележащим водным объектом - нижним бьефом сооружения.
3.6 регулируемый водосброс: Водосброс с затворами.
3.7 нерегулируемый (автоматический) водосброс: Водосброс без затворов.
3.8 поверхностный (открытый) водосброс: Водосброс с незамкнутым поперечным сечением, расположенный на поверхности плотины или в породах берегового примыкания, а также на перекрытии здания ГЭС.
Примечание - В зависимости от места размещения он может быть русловым, береговым, пойменным.
3.9 закрытый водосброс: Водосброс с замкнутым поперечным сечением - трубчатый или туннельный.
3.10 трубчатый водосброс (водовыпуск, водоспуск): Водосброс с замкнутым поперечным сечением, расположенный внутри или под водоподпорным сооружением и выполненный открытым способом.
3.11 туннельный водосброс (водовыпуск, водоспуск): Водосброс с замкнутым поперечным сечением, расположенный в коренных породах и выполненный без их вскрытия.
3.12 глубинный водосброс: Водосброс, входное сечение которого расположено ниже уровня свободной поверхности водоема.
3.13 донный водосброс: Глубинный водосброс, расположенный у дна водоема.
3.14 башенный водосброс: Водосброс, состоящий из башни в которую вода поступает через водосливные оголовки и глубинные отверстия, если они имеются, и отводящего тракта (туннеля или трубы).
3.15 сифонный водосброс: Водосброс, в котором движение воды осуществляется по принципу сифона.
3.16 шахтный водосброс: Водосброс, состоящий из вертикальной или круто наклонной шахты с водосливной воронкой на входе и отводящего туннеля.
3.17 траншейный водосброс: Водосброс, на входе которого имеется водослив, расположенный вдоль водосборной траншеи, в которую вода переливается с одной или двух, или трех сторон.
3.18 быстроток: Водосбросное сооружение, в состав которого входит канал или лоток с уклоном дна, превышающим критический.
3.19 концевой участок водосброса: Участок водосбросного тракта, примыкающий к его выходному сечению.
3.20 концевое устройство: Элемент конструкции водосброса, обеспечивающий заданный режим течения на участке сопряжения с нижним бьефом (крепление дна нижнего бьефа, носок-трамплин, уступ).
3.21 крепление дна нижнего бьефа: Элементы водопропускного сооружения, расположенные на дне с его низовой стороны и предназначенные для защиты его от подмыва, гашения избыточной кинетической энергии сбросного потока и обеспечения сопряжения его с отводящим руслом (естественным или искусственным).
Примечание - Крепление обычно включает в себя: водобой, рисберму и переходное крепление.
3.22 гасители избыточной энергии потока; гасители: Устройства, сооружаемые на креплении нижнего бьефа водосброса и/или в пределах его водосбросного тракта, обеспечивающие интенсификацию гашения основной части избыточной кинетической энергии сбросного потока и его распределение по ширине при работе частью фронта.
Примечание - Наиболее распространенные типы гасителей, располагаемых в нижнем бьефе: сплошная водобойная стенка, прорезная водобойная стенка, водобойный колодец, комбинированные гасители (водобойная стенка с неглубоким колодцем за ней, сочетание пирсов и шашек с водобойными стенками и др.).
3.23 водобой: Крепление русла за водопропускным сооружением, на котором происходит гашение основной части избыточной кинетической энергии потока и которое воспринимает его гидродинамическое воздействие.
3.24 рисберма: Расположенный за водобоем участок крепления нижнего бьефа, предназначенный для гашения остаточной части избыточной кинетической энергии потока и зашиты водобоя от подмыва.
3.25 переходное крепление нижнего бьефа: Деформируемое крепление, предназначенное для сопряжения рисбермы с неукрепленным руслом и предотвращения ее подмыва, выполненное из каменной наброски, бетонных блоков или плит с гибкими связями.
3.26 вираж: Устройство для поворота безнапорного бурного потока на заданный угол в плане и перевода его на последующий участок с заданными значениями параметров течения.
3.27 консольный перепад: Концевая часть канала или лотка, выполненная в виде консоли, представляющая собой обычно трамплин для отброса и распределения потока на нижележащем участке водотока.
3.28 ступенчатый перепад: Водосбросное сооружение для ступенчатого сопряжения и гашения избыточной кинетической энергии на безнапорных участках водотока или водовода, расположенных на разных уровнях.
3.29 вихревой водосброс: Водосброс, на тракте которого с помощью специальных устройств создается закрутка потока, способствующая снижению кавитационной опасности и интенсификации гашения его кинетической энергии.
3.30 затворная камера: Участок водосброса с замкнутым сечением, в пределах которого размещаются основной эксплуатационный, аварийный и в некоторых случаях также ремонтные затворы и относящиеся к ним устройства.
3.31 водослив: Гидротехническое сооружение в виде препятствия или горизонтального стеснения, через которое происходит перелив воды.
3.32 водослив с тонкой стенкой: Водослив, условия перелива воды через который определяются только верховой гранью стенки.
Примечание - При вертикальных напорной и низовой гранях к этому типу относятся водосливы, толщина стенки которых меньше половины напора над гребнем.
3.33 водослив с широким порогом: Водослив, условия перелива воды через который определяется течением по его горизонтальной или слабонаклонной поверхности.
Примечание - К этому типу относятся водосливы, размер горизонтальной поверхности которых в направлении течения, как правило, больше двух и меньше восьми напоров над гребнем.
3.34 водослив практического профиля: Водослив, условия перелива воды через который определяется очертаниями его верховой грани и водосливной поверхности.
Примечание - К этому типу относятся водосливы, размеры стенок которых отличны от водослива с тонкой стенкой и от водослива с широким порогом
3.35 быки: Обтекаемые потоком опорные конструкции затворов, мостов или подкрановых путей, устанавливаемые на водопропускных сооружениях.
3.36 раздельные стены: Продольные стены на обтекаемой поверхности водосброса, разделяющие сбросной поток по ширине на отдельные пролеты (отверстия).
3.37 входной оголовок, входной портал: Обычно плавно очерченный входной участок водосброса, в частности водосброса с замкнутым сечением, на протяжении которого осуществляется плавный переход от расширенного входного сечения к начальному сечению транзитной части водосброса.
3.38 гребень водослива: Верхняя часть водослива.
3.39 аэратор: Элемент конструкции водосброса (водовыпуска, водоспуска), предназначенный для снабжения воздухом его поверхностей, обтекаемых высокоскоростным потоком воды, и для предотвращения кавитации.
3.40 носок-трамплин: Концевой участок водосброса, при сходе с которого струя свободно отбрасывается в нижний бьеф.
3.41 промывная галерея: Водопропускное сооружение, предназначенное для смыва наносов в нижний бьеф.
3.42 гидротехнический туннель, туннель: Горизонтальный или слабонаклонный водовод замкнутого поперечного сечения, устроенный в грунте без вскрытия вышележащего породного массива.
3.43 строительный туннель: Гидротехнический туннель, пропускающий расходы воды на начальном этапе строительства гидроузла в обход перемычек, частично или полностью перегораживающих русло реки.
3.44 шугосброс: Водопропускное сооружение, предназначенное для сброса шуги в нижний бьеф и предотвращения ее поступления в закрытый водовод.
3.45 сбойное течение, сбойность: Течение, возникающее при взаимодействии транзитного потока и водоворотных областей, характеризуемое резкими, иногда неустойчивыми во времени, искривлениями динамической оси транзитного потока.
Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Перекрытие русла реки при строительстве речного гидроузла является одним из сложных этапов работ в общей схеме пропуска строительных расходов. Сущность процесса перекрытия заключается в переключении расходов воды в реке на заранее подготовленный на I этапе водоотводящий тракт (различные отверстия, туннели, каналы) путем постепенного или мгновенного завала русла различного рода материалами (песчаногравелистой смесью, горной массой, сортировочным камнем, специальными бетонными элементами (кубами, тетраядрами и др.), (рис. 2.13).
Перекрытие русла осуществляется следующими способами (рис. 2.14): фронтальной отсыпкой каменного банкета в текущую воду (фронтальный способ); пионерной отсыпкой каменного банкета в текущую воду (пионерный способ); намывом песчано-гравийного грунта средствами гидромеханизации (намывной способ); мгновенным обрушением в русло земляных или горных масс (способ направленного взрыва); прочими специальными способами (сбрасыванием крупных бетонных массивов или их опрокидыванием, затоплением плавучих конструкций, забивкой шпунтовых рядов, погружением плетневых или соломенных тюфяков и т. д.).
Наиболее распространенными способами перекрытия русла реки являются фронтальный и пионерный способы отсыпки каменного банкета в воду. Сложность перекрытия при применении этих способов зависит в основном от двух факторов: максимальной скорости потока в проране У макс и максимальной удельной мощности потока
Таким образом, максимальные скорости при фронтальном перекрытии значительно ниже, чем при пионерном (при одинаковых конечных перепадах DZKOH ). Поэтому он имеет преимущество для применения при перекрытии рек, у которых в русле залегают легкоразмываемые грунты. Но его применение усложняется необходимостью устройства моста через проран для отсыпки банкета. При применении пионерного способа перекрытия, наоборот, утяжеляются гидравлические условия в русле, но упрощаются организация и производство работ, не требуется устройства моста.
Выбор способа перекрытия в принципе должен осуществляться на основе техникоэкономического сравнения вариантов.
Наибольшее влияние на выбор способа перекрытия оказывают природные геологические и гидрологические условия в створе перекрытия. От гидрологических
Сроки перекрытия русла приурочиваются к меженным периодам и обычно устанавливаются в конце судоходного периода в осенне-зимние месяцы.
Расчеты перекрытия русла
Обоснование варианта перекрытия русла должно сопровождаться рядом соответствующих расчетов.
В целом гидравлические и иные расчеты для обоснования перекрытия русла включают в себя: определение допустимого предварительного стеснения русла реки до раскрытия перемычек; определение конечного перепада на банкете Акон; контроль за изменением гидравлических характеристик потока (расхода Q, перепадов AZ, скоростей в проране, полной и удельной мощностей потока N и N°) в проране и на сооружениях в процессе перекрытия; определение крупности камня, необходимого для закрытия прорана на разных стадиях; определение объема камня различной крупности.
Все эти расчеты выполняются с использованием законов гидравлики и программ на ЭВМ.
Организация работ по перекрытию русла
Перекрытие русла можно разбить на следующие стадии: подготовительную, предварительного стеснения русла, перекрытия прорана и заключительную.
На подготовительной стадии осуществляются работы по организации складов материалов, по устройству дорог (а при необходимости и мостов) от складов к створу перекрытия, по подготовке транспортных и погрузочных средств, по устройству освещения района перекрытия, по организации гидрологической службы и другие работы, обеспечивающие успешное и своевременное перекрытие русла. Эти работы выполняются за 1—2 мес. до перекрытия прорана параллельно с основными работами по возведению сооружений в котловане 1-й очереди.
Предварительное стеснение русла предусматривает сужение перекрываемого русла до допустимых по условиям судоходства и размыва русла с сохранением расчетного прорана. Это стеснение русла при всех способах перекрытия осуществляется пионерной отсыпкой каменного банкета с берегов (с одного или двух) или намывом песчаногравелистого грунта.
Для улучшения условий перекрытия при легкоразмываемых грунтах в русле предусматривается предварительное крепление дна малоразмываемым грунтом (как правило, горной массой или камнем) путем отсыпки этого грунта с плавсредств. Крепление осуществляется по всей ширине прорана на 5—10 м вверх и на 50—100 м вниз по течению от оси банкета в зависимости от грунтов основания и условий их размыва при стеснении русла.
Во избежание последующего размыва толщина крепления должна быть не менее 3 диаметров отсыпаемого камня. Параллельно с этими работами на данной стадии осуществляются подготовка всего водоотводящего тракта в котловане 1-й очереди и обжатие перемычек.
Перекрытие прорана русла—наиболее ответственный момент во всем этапе перекрытия и, начинается с разборки перемычек 1-й очереди, затопления котлована и переключения части расхода из русла на водосбросные сооружения. При этом особое внимание здесь следует уделить тщательности разборки перемычек до проектных размеров. При недостаточной разборке перемычек общий перепад при перекрытии может значительно превышать основной расчетный перепад на сооружении, что усложняет перекрытие.
После раскрытия перемычек часть расходов переключается на водосбросные сооружения, расходы, перепады и скорости в русле падают, что дает возможность начинать перекрытие прорана тем же материалом, который использовался в банкете при предварительном стеснении (обычно—горная масса). Так как скорость в проране после начала отсыпки постепенно увеличивается по мере сужения прорана и увеличения перепада, для отсыпки на разных стадиях перекрытия должен в принципе применяться материал разной крупности. Однако на практике чаще всего применяют два вида материалов. На начальном этапе применяется горная масса, а на заключительном— крупный камень (негабариты) и различные бетонные элементы (кубы, тетраэдры, железобетонные ежи и др.). Чем выше перепад при перекрытии и удельные мощности потоков, тем в принципе крупнее должны быть отсыпаемые элементы.
При перекрытии рек со слаборазмываемыми и неразмываемыми руслами перепады достигают значительных величин. Так, при пионерном перекрытии Ангары в створе Усть- Илимской ГЭС максимальный перепад достигал 3,82 м при расходе 2970 м3А и удельной мощности потока 900 кВт. Для перекрытия прорана на последнем этапе здесь применялись связки негабаритов общей массой до 25 т. При перекрытии р. Чирчик (Чарвакская ГЭС) перепад достигал 4,2 м, а рек Вилюй (Вилюйская ГЭС) и Нарын (Токтогульская ГЭС), соответственно, 5 и 7,32 м. На Чарвакской ГЭС применялся крупный камень до 1 м, негабариты и бетонные массивы до 10 т, на Вилюйской ГЭС — крупноглыбовый камень массой до 25 т, а на Токтогульской ГЭС — бетонные тетраэдры массой 10 т и каменные глыбы до 25 т.
Для уменьшения перепадов и скоростей в проране при пионерном способе возможно применять двухбанкетные схемы перекрытия, рассредоточивая общий перепад на два банкета.
При фронтальном способе дополнительным элементом организации перекрытия прорана является необходимость устройства транспортных коммуникаций для возможности отсыпки материала одновременно по всей ширине прорана. Обычно для этих целей устраиваются наплавные мосты (рис. 2.18). Иногда применяются канатные дороги, кабель-краны и стационарные мосты. Отсыпка материалов с мостов осуществляется с помощью автосамосвалов с торцевой или бортовой разгрузкой, для чего они специально должны быть подготовлены. Ширина мостов должна обеспечивать свободное маневрирование транспортом при разгрузке камня. При торцевой разгрузке автосамосвалов грузоподъемностью 5—15 т она составляет 18—20 м, при бортовой разгрузке—10—12 м. Отсыпка должна производиться равномерно по всей ширине прорана во избежание неравномерности размыва русла, поэтому отсыпка с мостов требует непрерывной организации промеров отсыпаемых слоев и четкого регулирования движения машин к местам отсыпки по результатам промеров. Интенсивность отсыпки при перекрытии больших рек доходит до 1000—1300 м/ч (Волжская им. XXII съезда КПСС, Саратовская, Красноярская ГЭС), а количество рейсов автомашин—до 360 в час (Саратовская ГЭС).
Так же как при пионерном способе, на начальном этапе для отсыпки используется горная масса, а на конечном—негабариты и бетонные элементы. Так, на перекрытиях русел при строительстве Камской и Воткинской ГЭС с перепадами, соответственно, 1,4 и 1 м применялись бетонные кубы массой до 5 т, Волжских ГЭС с перепадами до 2 м— бетонные тетраэдры массой до 10 т, а Горьковской ГЭС с перепадом 0,9 м—бетонные кубы массой до 5 т и железобетонные ежи массой 0,6 т.
На заключительной стадии после непосредственного перекрытия прорана осуществляют досыпку банкета до проектного профиля требуемой конструкции. Банкет перекрытия входит обычно в состав низового дренажного банкета плотины с соответствующими фильтрами и располагается на его месте.
В случае наличия котлована 2-й очереди банкет перекрытия, как правило, входит в состав будущей поперечной верховой перемычки и располагается на ее месте. В этом случае сразу после перекрытия осуществляется возведение этой перемычки до отметок, соответствующих уровню воды при перекрытии, а в дальнейшем (к паводку) до отметок, соответствующих пропуску расчетного строительного расхода. Параллельно возводится низовая поперечная перемычка.
Так как перекрытие осуществляется обычно поздней осенью, очень важно на этом этапе быстро и своевременно организовать котлован 2-й очереди и до наступления холодов осуществить его откачку и выемку рыхлых грунтов. В противном случае разработка насыщенных песчано-гравелистых грунтов после их промерзания значительно усложнит и удорожит разработку котлована в зимних условиях.
Примером перекрытия крупных рек в последний период является перекрытие р. Янцзы на строительстве гидроузла «Три ущелья» в Китае. Перекрытие реки было осуществлено в ноябре 1997 г. И происходило при условиях, которых не знала практика мирового гидростроительства.
Одним из существенных особенностей перекрытия в створе гидроузла является большая глубина реки; максимальная глубина достигала 60 м, что усложнило производство работ. Проект перекрытия предусматривал одновременное стеснение русла с обоих берегов реки с использованием самосвалов грузоподъемностью 44 - 77 т. Ширина перемычки (банкета) поверху составляла 30 м, что дало возможность одновременной работы трёх самосвалов параллельно. В результате была достигнута интенсивность отсыпки породы 194 000 куб.м/сут, или 17 100 куб.м/ч. Всего в проран было отсыпано 208 000 куб.м скальной породы. Ширина прорана 40 м, глубина 60 м.
Фактический расход реки при перекрытии составил 11 600 куб.м/с, максимальный перепад 0,66 м, максимальная скорость течения 4,22 м/с. Пропуск расходов при перекрытии осуществлялся через 23 донных водосброса сечением 79 м в водосливных секциях плотины. В целом плотина рассчитана на пропуск в период эксплуатации расхода 0,1 % равного 116 000 куб.м/с с проверкой на пропуск расхода 0,01 %. Общая длина водосливных секций плотины 483 м. В плотине расположено 23 донных водосброса сечением 79 м и 22 поверхностных водосброса при ширине пролета 8 м.
Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Перемычками называются временные напорные сооружения, предназначенные для ограждения котлованов от затопления их водой в период возведения гидротехнических сооружений или их ремонта.
Основные требования к перемычкам обусловливаются их назначением и временным характером. Как напорные сооружения перемычки являются плотинами и к ним предъявляются соответствующие требования с точки зрения устойчивости, прочности, водопроницаемости и защиты от воздействия потока воды. Как временные сооружения перемычки относятся к IV классу капитальности (в отдельных случаях к III) с соответствующим снижением коэффициентов запаса. Как сооружения разбираемые перемычки должны удовлетворять требованию легкости разборки.
В зависимости от условий возведения и работы перемычки подразделяются на речные и морские.
Речные перемычки принято различать в основном по двум признакам: по местоположению в русле реки относительно оси водотока и по конструкции и материалам. По первому признаку различают продольные, верховые поперечные и низовые поперечные перемычки (Рис.2.1.).
Обычно перемычки не допускают перелива через гребень. Однако, иногда применяют так называемые затопляемые перемычки, допускающие перелив через гребень перемычки при пропуске максимального расхода. Для возможности безопасного перелива воды через гребень затопляемых перемычек последние должны иметь соответствующую конструкцию и крепления гребня и откосов.
Плановые и высотные отметки перемычек определяются исходя из основных требований к ним применительно к конкретным условиям работы и местоположению.
Расчеты устойчивости, прочности и водопроницаемости выполняются по методам и формулам для подобного типа плотин с учетом временного характера перемычек (пониженного класса сооружений).
Л-подробное изложение этой темы дано в учебнике: В.И. Телешев «Организация, планирование и управление гидротехническим строительством» Учебник для ВУЗов - М.; Стройиздат,1989 - 416стр: илл.
Большое значение для безопасной эксплуатации перемычек имеет их правильное плановое расположение, которое позволяет добиться плавного сужения потока, избежать размывов перемычки и русла реки. Плановое расположение перемычек определяется условиями возможного сужения русла реки, размерами и формами сооружений и котлованов под них, допустимым приближением перемычек к основным сооружениям.
Для крупных сооружений плановое положение перемычек обычно уточняется лабораторными исследованиями. Наиболее ответственными являются продольные перемычки, а в них верховой и низовой оголовки. Верховой оголовок выполняется ряжевым или из металлического шпунта и предназначается для обеспечения плавного обтекания продольной перемычки.
Выбор типа перемычки
Тип перемычки выбирается на основе технико-экономического сравнения вариантов. При прочих равных условиях предпочтение отдается вариантам с максимальным использованием местных строительных материалов при минимальных затратах материальных и трудовых ресурсов.
Для уменьшения общей стоимости сооружений необходимо при выборе типа перемычек стремиться к включению перемычек в состав основных сооружений (земляных плотин, дамб) или к использованию отдельных частей основных сооружений в качестве перемычек (например, секций бетонных плотин, раздельных стенок).
Существенное влияние на тип перемычек оказывают компоновки гидроузлов и соответствующие им схемы пропуска строительных расходов.
Для пойменных компоновок характерно расположение перемычек в основном на пойме. В этом случае, как правило, стеснение русла не очень значительное. По конструкции эти перемычки могут быть самыми разнообразными в зависимости от наличия местных строительных материалов.
Для русловых компоновок характерно значительное сужение русла реки перемычками и двухочередное возведение бетонных сооружений в русле. Продольные перемычки подвергаются сильному размывающему воздействию потока воды, воздействию льда, а их размеры существенно влияют на степень сужения русла реки, поэтому продольные перемычки должны иметь возможно меньшие размеры поперечного профиля. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют ряжевые, шпунтовые и бетонные перемычки. Поперечные перемычки не стесняют русла реки, поэтому их, как правило, устраивают земляными различных конструкций в зависимости от наличия местных строительных материалов.
Для береговых и деривационных компоновок характерно расположение водосбросных сооружений для пропуска строительных расходов в берегах (туннели, донные трубы, траншеи). Перемычки для их возведения, как правило, мало стесняют русло, поэтому выполняются земляными. На II этапе перекрытие русла обычно осуществляется по всей его ширине, поэтому и перемычки возводятся сплошными, перекрывающими все русло. Их конструкция зависит от грунтов основания и конструкции плотины. Необходимо стремиться к тому, чтобы эти поперечные перемычки максимально входили в профиль плотины.
Перемычки из местных строительных материалов (земляные, каменно-земляные, каменно-набросные) являются наиболее распространенными, их конструкции подобны конструкциям плотин (Рис.2.2.). Главным преимуществом перемычек этого типа является их относительная дешевизна по сравнению с другими. Кроме того, эти перемычки допускают полную механизацию работ по их возведению, легко разбираются и могут применяться при любых напорах и высоте. В то же время им присущи такие недостатки, как большая ширина по основанию (распластанность) и недопустимость перелива через гребень. При необходимости последний недостаток возможно избежать путём применения специальной водосливной перемычки, в которой предусматривается соответствующее крепление поверхности перемычки вдоль водосливного тракта. Такое решение было реализовано, например, на строительстве Хантайской ГЭС (рис. 2.2.а).
Ряжевые перемычки выполняют из ряжей. Ряж—это старинная гидротехническая конструкция из деревянных бревен или брусьев в виде клеток, заполненных грунтом. Преимуществом ряжевых перемычек является то, что они мало стесняют русло, хорошо противостоят воздействию больших скоростей воды и льда, допускают перелив через гребень.
Применяется два типа ряжевых перемычек: широкие и узкие (рис. 2.3). Широкие ряжи имеют ширину по основанию не менее 1,1 их высоты и обладают самостоятельной устойчивостью. Узкие ряжи имеют меньшую ширину по основанию (но не менее 0,66 их высоты) и для обеспечения устойчивости на сдвиг имеют присыпки сыпучим грунтом с одной или с двух сторон
Для обеспечения водонепроницаемости перемычек на напорной стороне ряжа устраивается обшивка из деревянного или металлического шпунта или устраиваются завесы различного типа.
Ряжевые перемычки могут возводиться как в летний, так и в зимний периоды. Организация и порядок работ в летний период обычно следующие: нижние части ряжа собираются на берегу на стапелях или плашкоуте (длина отдельных ряжей, изготовляемых на стапелях, обычно 25—35 м); затем ряжи спускаются на воду, буксируются к месту установки и осаживаются на дно. Посадка ряжей на дно осуществляется путем засыпки грунтом части ячеек ряжа.
В зимний период сборка нижних частей ряжа обычно проводится на льду над местом установки ряжа или рядом с ним. Далее создается майна, производится подготовка основания и постепенная посадка ряжа на дно.
Шпунтовые перемычки выполняются из деревянных или металлических шпунтов, расположенных в один (однорядные) или в два (двухрядные) ряда (рис. 2.4).
Работы по возведению шпунтовых перемычек выполняются в следующей последовательности: вначале по контуру перемычки через определенные расстояния забиваются отдельные шпунты (так называемые маячные сваи) и на них крепятся с двух сторон направляющие, образуя щель для последующей установки шпунтовых рядов. Шпунтовые ряды набираются и забиваются постепенно ступенями плавучими или сухопутными копрами или другими средствами погружения.
Ячеистые перемычки представляют собой замкнутую систему ячеек, набираемых из плоских металлических шпунтов с заполнением этих ячеек песчаным или каменным грунтом. Они отличаются большой жесткостью и достаточной устойчивостью. В зависимости от формы ячеек и соединения их между собой различают три типа ячеистых перемычек: цилиндрические, сегментные и цилиндрические со взаимно пересекающимися диафрагмами (комбинированные) (рис. 2.5).
Преимуществом всех ячеистых перемычек являются малое стеснение русла, хорошая сопротивляемость воздействию больших скоростей воды и льда. При прочих равных условиях они надежнее, менее трудоемки и более дешевы, чем ряжевые. Недостатками их являются большой расход металла и невозможность предварительной сборки и установки в текущую воду.
Ячеистые перемычки выполняют аналогично шпунтовым. Перед забивкой шпунта ячейки собирают на специальных шаблонах с замыканием замков. Основным механизмом для набора и установки шпунтов в шаблоны является сухопутный башенный кран, передвигающийся пионерно с берега по ранее сделанным ячейкам или сбоку по временной эстакаде или земляной дамбе. Плавучие краны применяются реже из-за опасности навала при волнении. Для забивки шпунта применяют пневматические молоты двойного действия, а в песчаных грунтах—вибромолоты. Засыпка ячеек сыпучим грунтом осуществляется грейферами, ленточными транспортерами или пионерно с берега автомашинами, а также путем замыва средствами гидромеханизации.
Бетонные перемычки выполняются из бетона в виде плотин, как правило, с анкеровкой в основание. Возводятся эти перемычки насухо под защитой вспомогательных (локальных) перемычек в меженный период или методом подводного бетонирования.
Преимуществами бетонных перемычек является минимально возможная ширина по основанию. Недостатки — большая стоимость, сложность возведения и разборки. Область применения таких перемычек ограничивается особо сложными условиями пропуска строительных расходов, где другие типы перемычек не могут быть применены. Необходимо стремиться к тому, чтобы бетонные перемычки не разбирались, а использовались в будущем в составе основных сооружений или в качестве различных частей основных бетонных сооружений.
Разновидностью бетонных перемычек являются перемычки из сборных железобетонных элементов: наплавные из массивов-гигантов, из железобетонных труб большого диаметра (1,5—9 м), из железобетонных шпал и т. д. Наплавные перемычки из массивов-гигантов (железобетонных ящиков) широко используются при строительстве в морских акваториях и на судоходных реках при условии неоднократного их использования.
После возведения сооружений в котловане под защитой перемычек котлован затапливают, а перемычки, как правило, разбирают. В обязательном порядке разборке подвергаются те части перемычек, которые мешают дальнейшему ходу строительства или эксплуатации сооружений.
Разборка земляных перемычек вначале достаточно легко осуществляется экскаваторами, а затем—грейферами из-под воды или земснарядами (песчаные грунты). При благоприятных условиях (песчаные перемычки) возможно использовать саморазмыв перемычек в период перекрытия русла повышенными скоростями воды.
Особенно тщательно должна осуществляться разборка перемычек на трассах подводящих и отводящих каналов водосбросных сооружений и ГЭС. Недостаточная разборка перемычек на трассах водосбросных сооружений строительного периода ведет к увеличению перепада при перекрытии и усложнению перекрытия. Недостаточная разборка низовых перемычек котлованов ГЭС увеличивает потери в отводящем канале и уменьшает напоры на ГЭС.
Давн интересует вопрос: при СТРОИТЕЛЬСТВЕ плотины ГЭС куда отодят воду реки?
Остальные ответы
у нас в области затопили целый город- мологу. там теперь рыбинское водохранилище
Практически никуда. Мне однажды (в студенческие годы) пришлось видеть строительство печально известной СШ ГЭС. Вот так с моста громадные КрАЗы сбрасывают в поток воды гигантские бетонные пирамидки, и их тотчас сносит потоком воды.
как мне кажется (но я могу и ошибаться) , то просто перекравают плотины, идущие перед строящейся, по крайней мере, на время заложения фундамента плотины под водой и какимто определённым уровнем над ней, так, чтоб это можно было спокойно сделать. А затем немного приоткрывают, предыдущие плотины и строят уже над водой.
Когда строили плотину Гувера на Колорадо, так водоотводной канал прорубали прямо через скалы
Основы гидроэнергетики. Гравитационные бетонные плотины
ГЭС Гури. Фото отсюда
Из названия следуют две основные особенности этого типа плотин: они сопротивляются давлению воды со стороны водохранилища за счет своей массы, и изготавливаются из бетона. Все гравитационные бетонные плотины можно разделить на две большие группы: водосбросные плотины на нескальных основаниях и плотины на скальных основаниях.
Водосбросная плотина Жигулевской ГЭС. Фото отсюда
Водосбросные бетонные плотины, построенные в разные годы.
Плотина Гранд Диксенс. Фото отсюда
Схема плотины Гранд Диксенс. Взято отсюда
Токтогульская ГЭС. Фото отсюда
Схема плотина Токтогульской ГЭС.
Бурейская ГЭС.
Плотина в Шотландии, заанкеренная в основание.
Кстати, к качеству основания высотные гравитационные бетонные плотины предъявляют довольно высокие требования, и его подготовке при строительстве уделяется большое внимание.
Как строят плотины?
Строительство плотин – довольно сложное и затратное, со всех точек зрения, мероприятие. Давайте опишем поэтапно и с рисунками.
1) Место под строительство на половину или на 1/3 огораживают временной плотиной. Она называется перемычкой. Часть реки, которая не перекрыта – проран – остается свободной. Внутри перемычки откачивают воду и затем там идут работы по укреплению грунта, установке базовых конструкций и т.д. Перемычка в итоге и станет зданием ГЭС;
2) Когда работы по монтажу в перемычке закончены, между ней и прораном прокладывается наплавной мост. С него идет засыпка русла реки камнем и бетоном;
3) Когда река закрыта сплошной плотиной, перед ней образуется водохранилище. Оно, к слову, затапливает близлежащие территории. Иногда в зону подтопления попадают села или целые города. Так, при строительстве Рыбинского водохранилища был затоплен город Молога;
Вот так теперь выглядит Молога на Гугл Картах
4) На последнем этапе, проводится монтаж турбин и доделки водосброса. Ну и прорытие судоходного канала заодно.
Так строятся только крупные дамбы на больших реках. Когда есть возможность, реку могут пустить по другому руслу, а когда строительные работы и возведение дамбы закончатся, вернуть на место.
Надеюсь объяснили доступно, а картинки были полезны. Подробнее про строительство плотин можно почитать вот здесь.
Читайте также: