Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf

Рис. 73. Схемы контрфорсных железобетонных плотин:

а — с плоской напорной гранью; б — многоарочные

ния напорная грань перекрытии делается наклоненной в сторону нижнего бьефа, благодаря чему сооружение оказывается прижа­ тым к основанию давлением воды. Основной расчет устойчивости такого сооружения проводится путем определения устойчивости на сдвиг контрфорсов, пригруженных напорными перекрытиями.

Ввиду того что напор воды в контрфорсной плотине воспри­ нимается тонким железобетонным перекрытием, к качеству бето­

на по водопроницаемости предъявляются повышенные требования. Для обеспечения надлежащей водонепроницаемости перекрытий они обычно торкретируются, прокрашиваются цементным раство­ ром, битумом и т. п. В отдельных случаях их покрывают специ­ альными экранами. Бетон для возведения контрфорсов должен обладать повышенной морозостойкостью, так как эта часть соору­ жения всегда находится на воздухе.

Сопряжение напорного перекрытия с основанием —• весьма ответственный элемент сооружения и выполняется в виде зубазаглубления, доводимого до сохранных пород основания или до тела цементационной завесы. Противофильтрационные цементаци­ онные завесы, как правило, являются обязательным элементом сооружения, особенно при возведении плотин на скальном осно­ вании.

Так же как и в арочных плотинах, дренаж основания контр­ форсных плотин обычно не проводится. Однако при породах ос­ нования, способных терять устойчивость в зоне выхода фильтра­ ционного потока на дневную поверхность, устраивают специальные противосуффозионные устройства (обратные фильтры) и закла­ дывают системы разгружающих скважин.

Во время строительства в основание плотины и в конструк­ цию сооружения закладываются марки и пьезометры для наблю­ дения за деформациями и за фильтрационным потоком.

§ 5. ВОДОСБРОСНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Водохранилища по своей емкости бывают обычно меньше объема полного стока с прилегающей к нему водосборной площа­ ди, поэтому в период снеготаяния и выпадения ливневых и дру­ гих обильных осадков часть этого стока не может аккумулиро­ ваться водохранилищем, а должна сбрасываться в нижний бьеф. В крупных гидроузлах для сброса излишних вод в состав напор­ ных сооружений включаются водосливы, обеспечивающие пропуск необходимых расходов.

Однако во многих случаях, когда сброс вод нужно произво­ дить только в какие-то короткие периоды времени и сбрасываемые

недопущение подъема воды в водохранилище выше допустимого уровня и перелив ее через гребень плотины (для земляных пло­ тин такой перелив может оказаться катастрофическим).

Кроме пропуска излишних вод водосбросные сооружения мо­ гут использоваться для сброса в нижний бьеф льда, шуги и дру­

130

гих плавающих тел, а также для обеспечения необходимых гори­ зонтов воды на нижерасположенном участке реки. Водоспуски могут служить также и для полного опорожнения водохранилища, промыва наносов, отложившихся в верхнем бьефе, и для других

расхода, на пропуск которого должны быть рассчитаны отверстия водосбросных сооружений, является основным при проектирова­

венно около плотины и тогда излишняя вода сбрасывается в тот

понижения рельефа и т. п. Основными элементами открытого во­ досброса являются подводящий канал, водослив, гасители энер­ гии потока и отводящий канал.

Водослив водосброса обычно представляет собой бетонное сооружение широкого профиля с затворами, регулирующими го­ ризонт сработки, или без них. Вода, переливающаяся через водо­ слив, отводится в нижний бьеф, для чего сооружается канал с усиленным креплением. Часто такой канал должен выдерживать движения по нему воды, несущей лед и другие плавающие пред­ меты с высокими скоростями, поэтому и дно и борта его одевают бетонным или железобетонным покрытием. Для уменьшения ско­ ростей движения воды поверхности крепления придается повы­ шенная шероховатость, а на некоторых участках создаются пе­ репады разных конструкций, водобойные колодцы и другие уст­ ройства для гашения энергии сбрасываемой воды.

Закрытые водосбросы строят трех основных типов: шахтные, тоннельные и сифонные.

Ш а х т н ы е в о д о с б р о с ы устраивают обычно при соору­ жении водохранилища в узкой долине с крутыми бортами, сло­ женными скальными породами. Водосброс этого типа (рис. 74, а) состоит из водосливной воронки (с затворами для регулирова­ ния уровня воды в водохранилище или без них), шахты и отводя­ щего тоннеля. Все элементы шахтного водосброса одевают бетон­ ным креплением, проектирование которого ведется с учетом геоло­ гического строения участка и свойств пород, вмещающих соору­ жение.

Т о н н е л ь н ы е в о д о с б р о с ы (рис. 74, б) обычно строят с фронтальным забором воды в расширенный портал тоннеля, ооорудованный затворами. Наклонная часть тоннеля часто является безнапорной, а горизонтальная — напорной. Этот тип водосбро­ сов, так же как и шахтный, строят при сооружении плотин в гор­ ных условиях при развитии преимущественно прочных скальных

пород.

132

С и ф о н н ы е в о д о с б р о с ы (рис. 74, в) чаще всего строят в теле глухих бетонных плотин и лишь изредка в теле земляных плотин. Это водосбросы автоматического периодического дейст­ вия, начинающие работать после подъема воды выше определен­ ного уровня, при котором происходит заполнение сечения сифон­ ной части трубы. Трудности осмотра и ремонта, а также ряд других недостатков сдерживают широкое применение этого типа водосбросов.

Выбор типа водосброса производится после сравнения вари­ антов, и предпочтение, если возможно, отдается водосбросам от­ крытого типа. Закрытые водосбросы оказываются рентабельными только при сооружении их в прочных породах и при возможности использования тоннелей для отвода реки при строительстве пло­ тины.

Водоспуски по их конструкции можно разделить на следую­ щие типы: трубчатые, тоннельные, в виде глубинных отверстий или открытого водовыпуска. Первые три типа водоспусков всегда работают как напорные сооружения, т. е. полным сечением.

133

труб (рис. 75) с водозаборами башенного типа или без них. В ко­ нечной части водовыпуска устанавливают устройства для гашения энергии спускаемой воды.

Т о н н е л ь н ы е в о д о с п у с к и по условиям своей работы во многом сходны с трубчатыми, но располагают их вне тела пло­ тины в массиве берега.

Г л у б и н н ы е о т в е р с т и я , соединенные с короткими отрез­ ками труб, закладывают в глухих бетонных плотинах большого напора. В ряде случаев ими пользуются и для сброса излишних вод при нормальной эксплуатации гидроузла.

О т к р ы т ы е в о д о в ы п у с к и , сооружаемые в виде глубо­ ких водосливных отверстий, применяют при небольших напорах. Особенно часто подобные водовыпуски применяют при строитель­ стве ирригационных гидроузлов.

Выбор типа водовыпуска зависит от величины расчетного расхода, типа плотины, геологических условий, общей схемы орга­ низации строительных работ и ряда других требований.

§ 6. ЗАТВОРЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Затворами называются подвижные водонепроницаемые уст­ ройства, с помощью которых можно закрывать, открывать и ре­ гулировать величину водопропускных отверстий для изменения горизонта воды в верхнем бьефе и пропуска расхода в нижний бьеф. Затворы воспринимают давление воды и передают его на устои (быки) плотины, шлюза и т. п. Затворы применяют для перекрытия как поверхностных, так и глубинных (затопленных) отверстий.

Наиболее распространенные затворы современных гидротех­ нических сооружений по характеру движений можно разделить на движущиеся с поступательным движением, с вращением вок­ руг горизонтальной оси, с вращением вокруг вертикальной оси и с комбинированным перемещением.

134

Затворы с поступательным движением — это плоские щито­ вые затворы разных типов и конструкций (рис. 76, а), шандоры и др. К числу затворов с вращательным движением вокруг гори­ зонтальной оси относятся сегментные, секторные (рис. 76, в), клапанные и т. п. Шлюзовые ворота, цилиндрические и некоторые другие затворы — это механизмы, вращающиеся вокруг верти­ кальной оси. Вальцовые затво­

ких — в виде деревянных. Маневрирование затвора­

ми может осуществляться путем механического подъема и опуска­ ния с помощью кранов, моторных или ручных лебедок, а также механизмами гидравлического действия. Мелкие затворы, в част­ ности на ирригационных системах, на плотинах прудов и сельско­ хозяйственных водоемов поднимают и опускают иногда вручную.

По назначению различают затворы: основные •— постоянно работающие при эксплуатации сооружений; ремонтные — исполь­ зуемые временно и опускаемые обычно в стоячую воду; аварийные ■— то же, что и ремонтные, но опускаемые в текущую воду; строи­ тельные — используемые для перекрытия водопропускных отвер­ стий в строительный период.

Весьма распространены п л о с к и е щ и т о в ы е затворы, при­ меняемые на водосливных плотинах и устанавливаемые на пороге водослива или в специальных пазах для опускания и перекрытия глубинных отверстий. Маневрирование ими производится при по­ мощи подъемных механизмов. Такой же характер движения име­ ют ш а н д о р н ы е затворы, состоящие из брусьев, опускаемых по вертикальным пазам. Они применяются обычно в качестве ре­ монтных и строительных затворов, т. е. в слу-чаях, когда ими не

укрепленные на специальной конструкции и вращающиеся вокруг горизонтальной оси при помощи механического или гидравличе­ ского привода.

§ 7. МАШИННЫЕ ЗДАНИЯ

Машинное здание гидроэлектростанции является элементом гидроузла, в котором размещается основное энергетическое обо­

1 3 5