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

рудование, призванное перерабатывать энергию движения водного потока в электрическую. Производится это при помощи гидравли­ ческих турбин, соединенных с генераторами электрического тока. В современной гидроэнергетике применяется весьма широкий комплекс гидравлических турбин и генераторов от низкодо вы-

Рис. 77. Машинное здание:

/ — турбина; 2 — генератор; 3 — турбинная камера ; 4 — всасы ваю щ ая труба ; 5 — затворы турбины и всасы ваю щ ей трубы

соконапорных и от машин малой мощности до турбин, вращающих генераторы мощностью 500 тыс. квт (Красноярская ГЭС) и более (в одном агрегате). По своим конструктивным особенностям они тоже весьма разнообразны и могут быть с вертикальным и гори­ зонтальным положением оси вращения. Первые из них распростра­ нены больше.

Гидравлические турбины обычно являются реактивными и вращаются от реакции лопаток рабочего колеса, вызванной дав­ лением протекающей воды. По направлению движения чаще дру­ гих типов применяют радиально-осевые турбины, у которых вода входит через турбинные камеры и отводится специальными, пос­ тепенно расширяющимися трубами, называемыми всасывающими (рис. 77). Для эффективной работы гидравлической турбины

136

чрезвычайно важен режим водного потока, отходящего от рабо­ чего колеса, поэтому форма и размеры всасывающей трубы дик­ туются этими условиями. В связи с этим глубина заложения фун­ дамента машинного здания часто лимитируется не геологически­ ми условиями (в частности, не качеством грунтов основания), а необходимостью обеспечить надлежащую глубину расположения всасывающей трубы. Только по этим соображениям, даже в очень прочных скальных породах, фундаментную плиту дополнительно заглубляют в прочную породу, значительно ниже расположения плиты водосливной плотины (Братская и др.).

Подведение воды к турбинным камерам в приплотинных гидроузлах, так же как и в деривационных, производится при по­ мощи водоводов — обычно напорных турбинных трубопроводов.

Машинные здания приплотинных и деривационных ГЭС воз­ водят из бетона или железобетона. В большинстве случаев машин­ ный зал размещают в здании, защищающем машины от ветра, дождя, снега, пыли и т. п. Только в редких случаях строительства в мягких климатических условиях машинные залы ограждают очень легкими покрытиями. В ряде случаев, особенно при строи­ тельстве ГЭС в суровых климатических условиях и в горной мест­ ности, машинные залы располагают под землей. Такой тип машин­ ного здания особенно характерен при строительстве в горных районах деривационных гидроузлов.

В практике отечественного строительства гидроузлов на рав­ нинных реках при большом фронте бетонных водосливных пло­ тин получило развитие сооружение совмещенных машинных зда­ ний, располагаемых в теле водосливов.

Вмашинном здании кроме основного оборудования (турбина

игенератор) размещают много вспомогательного — краны для монтажа и ремонта, масляное хозяйство с насосными установка­ ми и т. п. Часто в непосредственной близости располагают повы­ шающие трансформаторы, обеспечивающие выход электроэнергии

в сети электропередачи и т. п.

§ 8. СПОСОБЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ЕИДРОУЗЛОВ

Строительство гидроузла, в состав которого входит комплекс различных сооружений, представляет собой сложную инженерную задачу, которая решается при составлении специального проекта производства строительных работ. Весьма важным разделом это­ го проекта является выбор способа возведения сооружений, входя­ щих в гидроузел, и в особенности способ возведения бетонных сооружений, требующих для своего строительства разработки больших и глубоких котлованов. Эти строительные котлованы дол­ жны быть ограждены перемычками, обеспечивающими незатопление котлована в период паводка, а также оборудованы системами открытого или грунтового водоотлива, позволяющими вести рабо­

137

ты ниже естественного уровня вод в реке и грунтовых вод в толще пород, вскрываемой котлованом.

Задачи, стоящие перед проектом производства строительных работ, осложняются еще и тем, что период строительства захва­

и широкой механизации работ, обеспечение одновременного веде­ ния работ на нескольких участках гидроузла и т. п.

В проекте производства строительных работ одним из основ­ ных является выбор способа пропуска речных вод через терри­ торию гидроузла в период строительства. Здесь различают два основных способа: а) без отвода реки в сторону от русла и с про­ пуском строительного расхода по естественному (бытовому) руслу реки и б) с отводом реки по какому-либу искусственному сооруже­ нию (каналу, тоннелю, трубам, лоткам и т. п.).

Схемы возведения сооружения без отвода реки от естественно­ го русла в свою очередь можно подразделить на способы, требую­ щие применения перемычек, ограждающих котлован, в котором возводится бетонное сооружение, и способы, не требующие котлована. Возведение бетонных сооружений в котловане в русле реки под защитой временных строительных перемычек носит название метода секционных перемычек («перемычечный» метод). Применяют его обычно в долинах равнинных рек при достаточно широком русле, когда даже значительное его сужение перемыч­ ками, ограждающими строительный котлован, позволяет пропу­ стить бытовой расход реки (рис. 78). Обычно этим способом работы ведутся в две очереди. В первую очередь, отгородив при­ мерно половину русла реки тремя перемычками (продольной,

138

верховой и низовой), разрабатывают котлован, в котором возводят насухо часть бетонных сооружений (водосливную плотину, машин­ ное здание). В это время воды реки пропускаются через сужен­ ное русло. Во вторую очередь производят разборку перемычек и затопление котлована первой очереди и отгораживают перемыч­ ками ту часть реки, по которой пропускался строительный расход. В это время воды реки сбрасывают через водосливные отверстия (поверхностные или глубинные) уже выстроенной части бетон­ ных сооружений. В отгороженном котловане второй очереди ве­ дутся бетонные работы по возведению второй части сооружений.

По окончании второй очереди работ все перемычки разбира­ ют и затопляют котлован. После этого проводят закрытие водо­ сливных отверстий и постепенно поднимают уровень воды в во­ дохранилище до проектной отметки.

Если этот способ ведения работ применяют при сооружении гидроузла на судоходной реке, то во время первой очереди строи­ тельства судоходство происходит по суженному естественному руслу реки. Но в это время одновременно со строительством ос­ новной плотины ведут работы по судоходным сооружениям, вклю­ чая и устройства, обеспечивающие пропуск судов во время второй очереди работ.

При этом способе ведения работ перемычки, ограждающие котлован первой очереди, вызывают стеснение естественного рус­ ла, что сопровождается повышением скорости движения речного потока. Это может вызвать дополнительный размыв грунтов, сла­ гающих русло. Поэтому величину возможного стеснения проекти­ руют с учетом обеспечения допустимых неразмывающих скоростей движения воды или допустимой глубины размыва. Очевидно, что все эти проработки ведутся с учетом реального геологического строения участка предполагаемого размыва и размываемости грунтов, его слагающих.

Возведение бетонных сооружений описанным способом широ­ ко применяется в практике мирового гидротехнического строи­ тельства. Значительно меньшее распространение получило возве­ дение бетонных плотин бескотлованным способом, когда подводную часть бычков плотин строят путем опускания в воду готовых крупных блоков или путем применения кессонов. При любом из вариантов этого способа необходимо, чтобы основание было сложено весьма прочными (обычно скальными) породами, на которые можно было бы опирать тяжелые сооружения. В та­ ких условиях создание надежного сопряжения сооружения с ос­ нованием является чрезвычайно трудной задачей, могущей потребовать бурения цементационных скважин через достаточно мощную толщу уже уложенного бетона.

Пропуск строительных расходов при этом способе производ­ ства работ осуществляется через отверстия, остающиеся между возводимыми бычками плотины, а их закрытие ведется с помощью подводной укладки бетона. Есть примеры применения бескотло­

139

ванного способа, когда для пропуска строительных расходов ук­ ладывались готовые бетонные трубы, заделываемые в дальнейшем в бетон и закрываемые после окончания бетонирования плотины для наполнения водохранилища.

Возведение гидротехнических сооружений с отводом реки из бытового русла на период строительства используется очень ши­ роко. Существует много примеров применения его при строитель­ стве плотин как на равнинных реках, так и в долинах горных и предгорных областей. Во всех случаях применения этих способов часть времени строительства или все это время строительные рас­ ходы пропускаются через искусственные сооружения, а бетонные работы по возведению водосливной плотины и машинного здания ведутся в одном котловане, без деления его на две очереди. Это большое преимущество таких способов по сравнению с секционны­ ми, так как позволяет сократить продолжительность строительст­ ва за счет отказа от возведения вторых перемычек, разборки пе­ ремычек котлована первой очереди, откачек и затоплений вторых котлованов и т. п. Однако обычно эти способы требуют несколько больших объемов земляных работ на прокладку искусственного русла.

Существует много вариантов применения однокотлованных способов производства работ, среди которых ниже рассматрива­ ются только наиболее распространенные: пойменный и способ с отводом воды каналом или тоннелем.

П о й м е н н ы й с п о с о б производства работ впервые был разработан и применен в нашей стране при строительстве гидро­ станций на Волге, Днепре и других реках, при широких долинах равнинных рек с хорошо развитыми пойменными и надпойменными террасами, при обычно большой мощности аллювиальных отложе­ ний, слагающих эти террасы. При этом способе строительный котлован располагается вне естественного русла реки в пределах речной террасы. В нем насухо ведутся бетонные работы, после окончания которых проводится соединение котлована с естест­ венным руслом путем разработки верхового и низового каналов. После этого начинается перекрытие русла реки путем первона­ чальной отсыпки в текущую воду каменной или гравийно-галеч­ ной наброски, усиленной каменными глыбами или бетонными ку­ бами, тетраподами и т. п. После создания каменного банкета, перегораживающего русло фильтрующим телом, проводится на­ мыв или отсыпка песчаного материала в основное тело земляной плотины для прекращения излишней фильтрации воды. Во время такого перекрытия происходит подъем воды в реке, и она из ос­ новного русла устремляется в прорытый канал, подводящий ее к выстроенной бетонной плотине (рис. 79, а) с открытыми водослив­ ными отверстиями между бычками плотины (так называемая «гребенка»). Это позволяет пропускать бытовой расход реки без большого подъема уровня воды выше плотины. После возведения земляной плотины на полную проектную высоту производится

140