Файл: Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие.pdf

- 85 -

На практике для. повышения прочности пород вокруг выработки применяют ряй средств. Например, при проходке выработок по плывучим породам используют замораживание. Успешно применяется химическое упрочнение горных пород пу­ тем нагпета'ния через скважины под высоким давлением специ­ альных связывающих веществ. Цементационные работы также име­ ют своей главной целью упрочнение пород, окружающих закреп­ ленное обделкой подземное сооружение.

Если условия (3 .4 ), (3.6) не соблюдаются в течение всего срока службы подземного сооружения, т .е . если возника­ ют неустойчивые обнажения и вокруг сооружения образуется зо­ на пониженных напряжений, то для поддержания подземного со­ оружения в безопасности и рабочем состоянии необходимо воз­

КОМПЛЕКСЫ СООРУЖЕНИИ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГИДРОЭЛЕ1СТРОСТА1ЩИГ1

I. Состав сооружений ГЭС

Гидроэлектростанция входит в состав гидроузла, под кото­ рым понимается комплекс гидротехнических сооружений, возведен­ ных с пелью использования водотока для нужд народного хозяй­ ства: получения электрической энергии, ирригации, водоснабже­ ния, улучшения условий судоходства, эаншты от наводнений, ры­ боводства и др. Если главной задачей гидроузла является полу­ чение электрической энергии, то его называют гидроэнергетиче­ ским узлом. В состав гидроузла входят основные и вспомогатель­ ные сооружения. На период строительства возводятся временные сооружения, обеспечиаюшие производство строительно-монтажных ■ работ.

Основные сооружения гидроузла подразделяются на водопод­ порные и водосбросные, энергетические, судоходные и лесосплав­ ные, рыбохозяйственные, водозаборы для ирригации, транспортные сооружения.

Назначением воловодпорных и водосбросных сооружений (пло­ тин, водосбросов) является создание и поддержание втатического напора, обеспечение пропуска в нижний бьеф необходимых расхо­ дов, в том числе во время паводков, а также сброс льда, шуги,

ства; водоводы, лодводяише воду из верхнего бьеФа к турбинам и отводящие воду в нижний бьеф; здание гидроэлектростанции с основным энергетическим оборудованием (гидротурбинами, гидро­ генераторами, трансформаторами), а также вспомогательным меха­ ническим п подъемно-транспортным оборудованием и пультом управ-

- 87 -

лешш; распределительные устройства, состоящие на комплекса электрических аппаратов и соединений между ними, предназна­ ченные для приема и распределения энергии.

Судоходные и лесосплавные сооружения служат для про­ пуска судов и плотов из бьефа в бьеф, перевалки грузов и пе­ ресадки пассажиров с водного на сухопутный транспорт и наобо­

боподъемники, устраиваемые для пропуска рыбы к местам посто­ янных нерестилищ, а в некоторых случаях и в обратном направ­ лении, рыбозашитные сооружения, сооружения для искусствен­ ного рыборазведения.

Водозаборы для ирригации и других целей обеспечивают

Вспомогательные сооружения служат для обеспечения нормаль ной эксплуатации гидроузла и создания необходимых удобств для

обслуживающего персонала и членов их семей. К ним относятся жилые, культурно-бытовые, административные и хозяйственные здания, дороги, связь, водоснабжение, канализация и т.п .

Временные сооружения гидроузла необходимы только на пе­ риод проведения строительных работ. Они подразделяются на две группы: сооружения, обеспечивающие пропуск расходов реки во

производственные предприятия, обеспечивающие строительство гидроузла (бетонный'.заводи, арматурные, деревообрабатывающие

•и механические мастерские, автомобильное и железнодорожное хозяйства, склады, причалы, временные электростанции и т .п .) .

-88 -

Вцелях снижения стоимости строительства часть времен­ ных сооружений используют в период постоянной эксплуатации t гидроэлектростанции. Например, строительные каналы и туннели полностью или частично могут входить в состав постоянных энер­ гетических водоводов,а перемычки - в сослав плотин. Производ­

ственные предприятия также сооружают о учетом их использования после окончания строительства.

и. Компоновка деривационных ГЭС

Деривационная схема гидроэлектростанции применяется в широком диапазоне напоров. Максимальный напор, равный 2000 м,

ются на головной, станционный узлы и собственно деривацию. К головному узлу относятся плотина, водосбросные устройства, водоприемник, отстойник, промывные устройства, шуго- и ледо­ сбросные устройства. К станционному узлу относятся уравнитель­ ные резервуары, турбинные водоводы, здание ГЭС, распредели­ тельное устройство, отводящий водовод (канал, туннель). Дери­ вационные водоводы могут быть напорными, выполненными в виде гидротехнических туннелей, стволов, трубопроводов, или безна­ порными, сооружены ши в виде каналов, лотков и гидротехниче­ ских туннелей. По <тношению к зданию ГЭС деривационные водо­ воды бывают подводящими и отводящими.

В деривационных ГЭС машинное здание может быть размешено на земной поверхности и под землей. Подземное расположение сооружений дает возможность возводить деривационные ГЭС в любых самых сложных топографических условиях. Подземные гид­ роэлектростанции по сравнению о наземными имеют ряд преиму­ ществ: появляется большая свобода выбора схемы и состава со­ оружений; водоводы могут быть проложены по кратчайшему пути, что в ряде случаев снижает стоимость строительных работ, а также уменьшает гидравлические потери при работе турбин; облегчаются конструктивные элементы напорных водоводов, зда-

- 89 -

ния электростанции и других строительных конструкции за счет использования несущей способности породного массива; обеспе­ чивается естественная защита сооружений от лав™, обЬалов, се­ левых потоков, а также от воздушного нападения; производство подземных работ при строительстве ведется при постоянных усло­ виях в любое время года, снижаются раоходы по эксплуатации и ремонту ГЭС.

При подземном расположении здания ГЭС подходы к нему для эксплуатационного персонала, подачи оборудования, электриче­ ских выводов и вентиляции выполняются в виде вертикальных

щают грузовой и вентиляционный отколы. На олучай аварийных си­

отводящих безнапорных Туннелях применяют специальные вентиля­ ционные (аэрационные) шахтные стволы. Глубина шахтных стволов

восуществленных проектах подземных ГЭС достигает 100 м.

Внастоящее время в связи с развитием и совершенствованием техники горнопроходческих работ, почти полной механизации труда

стоимость подземных гидроэлектростанций может не превышать, а в ряде случаев оказаться Ниже стоимости строительства наземных

гидроэлектростанций. Характерным примером в этом отношении может служить строительство Верхне-Туломской ГЭС с напором 55 м, мощно­ стью 22В тыо.квт, где подрядная финская фирма осуществила подзем­ ной вариант гидроэлектростанции вместо предложенного нашей сторо­ ной открытого варианта без увеличения сметной стоимости и дала при этом снижение фактической стоимости на 19 процентов по срав­ нению со сметной.

К недостаткам подземного расположения ГЭС относится большая зависимость от инженерно-геологических условий, так как подзем­ ные ГЭС необходимо располагать в прочных водонепроницаемых по­ родах. ■ Кроме того, для осуществления горнопроходческих

90 -

работ требуются рабочие высокой квалификации и сложное обору­ дование, а более узкий фронт горных работ в сравнении с рабо­ тами на поверхности вызывает удлинение сроков строительства.

Компоновка подземных сооружений определяется в основном

виде вертикальных стволов, реке - в виде наклонных туннелей. Длина подводящих водоводов относительно невелика, и поэтому уравнительные резервуары в большинстве случаев на них не сооружаются. Характерным для головной схемы является наличие длинных отводящих туннелей, которые могут быть напорными или безнапорными. Безнапорные туннели (р и с.16, б) обычно дешевле напорных, хотя при значительных колебаниях уровня нижнего бьефа .может потребоваться довольно большая высота отводящег< туннеля. В этом случае более целесообразно устройство напор­ ной отводящей деривации с уравнительным резервуаром на ней

(рис. 18, а ).

Недостатком головной схемы является трудность проведе­ ния горных работ вблизи водоема и з-.а подземных вод и необхо­ димость выполнения тщательной гидроизоляции. Головную схему целесообразно применять при наличии скальных пород со слабой фильтрацией и при низких и ор дних напорах. Но этой схеме спроектированы Саянская ГЭС, Берхне-Туломская ГЭС, Севан­ ская ГЭС, 4>фкейская ГЭС и др.

В состав подземных сооружений Верхне-Туломской ГЭС "(рис. 19) входят здание ГЭС 1 с вертикальной шинной шахтой и

щитовой галереей, въездной 6 и транспортный 5 туннели, четыре напорных водовода 9, коллектор соединительных туннелей отса­ сывающих труб 2, отводящий безнапорный туннель 3 и канал. 4, рыбоходный'туннель V с вертикальной шахтой рыбоподъемного шлюза 8.