Файл: Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 1
-192 -
Рис. 55. Конструкции подземных зданий ГЭС
- 193 -
При слабых породах и наличии вертикального горного, давле ния, требующего устройства несущего свода, могут применяться
варианты, |
при которых в.одном случае горное давление |
совмест- ' |
но с нагрузкой от крана через пяты свода передается на мас |
||
сив (рис.- |
55, схема П ,б), а в другом случае для восприятия |
|
нагрузок |
от крана устраивают независимые подкрановые |
балки и |
колонны (р и с.55, схема П, а ).
В слабых горных породах с вертикальным и.боковым горным давлением, сильной трещиноватостью и большим поступлением под земных вод устраивают несущие обделки в своде и стенах (рис.55, схема Ш) и прово,дят укрепительную цементацию.
В весьма слабых породах, оказывающих большое горное дав ление, монет применяться подковообразная (коробовая) конструк ция (рис.55, схема 1У).
При малом заглублении здания могут встречаться случаи, когда перекрытие машинного зала засыпается слоем разрыхленной
породы |
(рис.5 5 ;. схема У, |
а) |
или выступает на земную поверх |
||||
ность |
(ри с.55, схема У, |
б ). |
Такие здания ГЭС |
носят |
назва |
||
ние полуподземных.- |
, |
|
|
|
|
||
ОДцелки подземных зданий гидроэлектростанций выполняются |
|||||||
из монолитного бетона или железобетона. Толщина обделки |
в |
||||||
шелыге |
свода колеблется |
в пределах от 0 ,6 до 1 , 8 м, |
а в пятах- |
||||
от 1 ,2 д о 2 ,5 |
м. При сооружении подземных зданий |
(рйс.55, |
схе |
||||
ма I) |
горные' |
породы в своде |
и стенках могут быть укреплены |
анкерами в сочетании с металлической сеткой и торкрет-бетоном. Для гидроизоляции зданий подземных ГЭС применяют главным
ообразом укрепительную цементацию, Отсутствие противофильтраиионной цементации при строительстве Севанской ГЭС привело к сильному капежу воды по всей длине машинного зала, в том чис ле над генераторами, создавая угрозу их нормальной работе. Поэтому над генераторами были сооружены временные шатры. На полу образовывались лужи, что приводило к загрязнению всего помещения. Особенно сильный капеж наблюдался в шинной галерее над шинами и изоляторами. Намокание обделки в ряде случаев сопровождалось опасным выщелачиванием бетона. В зимний период в результате к'Ьпека 1т стенках монтажной шахты при низкой
- 194 -
температуре постепенно образовывалась опасная глыба льда весом до 10 т.
Для зашиты подземного здания ГЭС от фильтрационной воды,
а также выпадения конденсата, который может появиться на по верхности пород или бетонной обделки}стены и свод, как прави
ло, зашишают декоративной |
обделкой и м так |
называемыми зон |
тами. Зонты прикрепляют к |
основному бетону |
так, чтобы между |
ними сохранился воздушный промежуток, по которому обеспечи вается движение воздуха для проветривания и происходит удале ние всей влаги.
Для удаления пыли, для защиты оборудования от перегрева, для поддержания нормальных температурных условий и влажности здания подземных гидроэлектростанций используются вентиляция и кондиционирование воздуха. Сушка и подогрев воздуха произ водятся в специальных установках с использованием тепла, выде ляемого системой охлаждения силовых трансформаторов или систе мой шин генераторного или высокого напряжения, проходящего по шинным шахтам или штольням.
Циркуляция воздуха обеспечивается штольнями и стволами, соединяющими машинный зал с поверхностью земли, а также всеми полостями,- образующимися между несущей обделкой или обнажен ной породой и декоративными стенами и сводами (зонтами).
5. Турбинные водоводы
о
На гидроэлектростанциях применяются турбинные водоводы
различных диаметров (от 0,5 до 12-15 |
м ), воспринимающие дейст |
|
вие |
внутреннего давления воды (напора) в широком диапазоне (от |
|
20 |
до 2000 м ). В настоящее время для |
изготовления турбинных |
водоводов применяют сталь и железобетон. При открытом располо жении турбинные водовода гидроэлектростанций называют турбин ными трубопроводами, а при подземном - туннельными турбинными
водоводами. |
' |
’ |
Открытые трубопроводы укладываются на естественной поверх |
||
ности земли или в |
туннелях, |
галереях, траншеях таким образом, |
- 195 -
чтобы наружная поверхность их была доступна для осмотра. Открытый трубопровод имеет опоры, которые называют анкерными, если они обеспечивают неподвижное закрепление оболочки трубо провода на местности, и промежуточными, если они только под держивают трубопровод в пролете между анкерными опорами.
В туннельных турбинных водоводах применяются те же типы обделок, что и в напорных деривационных туннелях; железобетон ные, бетонные и железобетонные с внутренней отельной оболоч кой и некоторые другие. Выбор конструкции обделок зависит от внутреннего девления воды, диаметра водовода, геологического строения горных пород, окружающих водовод, и глубины располо жения водовода относительно земной поверхности.
Характерной особенностью туннельных турбинных водоводов является направление их оси, которое может быть наклонным или вертикальным (см ,рио,20) и может иметь горизонтальные участки,
О точки зрения экономики, а также общего вида конструкции наклонное расположение турбинных водоводов имеет ряд преиму ществ! уменьшается длина водоводов о металлическими оболочка ми; значительно уменьшаются или совсем исключаются сложные мероприятия по снижению давления подземных вод на обделки и
металлические оболочки; уменьшается длина основных оооружений
и особенно резко сокращается длирз подходных штолен! появляет ся возможность применения раздельного способа бетонирования обделок турбинных водоводов.
Однако часто отсутствие эффективного проходческого обору дования препятствует применению наклонного расположения, В
этом случае турбиннцй водовод виподвяетоя в виде кортикального шахтного ствола и имеет длинный горизонтальный учаоток, Пере ход шахтных или наклонных водоводов в горизонтальное положе
ние осуществляется плавным коленом, радиус |
которого должен |
||
быть на менее |
пятикратной ширины туннеля в |
овету, |
|
В связи |
с |
переменной величиной напора по длине турбинно |
|
го водовода |
конструкция обделки также изменяется. Как правило, |
||
в качестве |
обделки принимают переменной толщину стальной обо - |
9
- |
196 |
- |
|
лочки, которая для разных |
участков турбинного водовода „может |
||
изготовляться из стали различных марок. |
,, |
||
Поскольку значительная часть нагрузки от внутреннего |
|||
давления воды воспринимается окружающими горными породами, то |
|||
толщина стальной оболочки в туннельных водоводах выполняется |
|||
меньше по сравнению с толщиной |
оболочки свободно |
уложенного |
|
(открытого) трубопровода. Бетон, окружающий оболочку, практи |
|||
чески не воспринимает нагрузку от внутреннего давления воды, |
|||
так как не работает на растяжение и является как бы прокладкой |
|||
между стальной оболочкой и горными породами. |
|
||
Для обеспечения плотного контакта между бетоном и внутрен |
|||
ней металлической оболочкой и между бетоном и окружающими поро |
|||
дами проводят заполнительную цементацию. В процессе проходки |
|||
туннелей турбинных водоводов в породах вокруг выработок образу |
|||
ется зона пониженных напряжений и повышенной трещиноватости. |
|||
Поэтому для улучшения взаимодействия горных пород и обделки де |
|||
лают укрепительную цементацию |
после замыкания обделки по все |
||
му контуру и проведения заполнительной-цементации. |
|
||
Толщина стальной оболочки туннельного турбинного водовода |
|||
зависит не только от действия внутреннего давления |
воды, но и |
||
от действия внешних нагрузок-давления подземных вод и давле |
|||
ния нагнетания цементного раствора. Для снижения |
внешнего давле |
||
ния подземных вод на оболочку туннельного турбинного водовода в |
|||
некоторых случаях производят дренаж прилегающих к водоводу слоев |
|||
породы. |
|
|
|
Для создания туннельных турбинных водсводов больших диамет |
|||
ров для работы при значительном внутреннем давлении воды в неко |
|||
торых случаях обделки устраивают в виде внутренней стальной обо |
|||
дочки и наружной железобетонной рубашки с обычной или предвари |
|||
тельно напряженной арматурой, |
которая воспринимает |
основую часть |
усилий. Внутренняя -стальная оболочка в основном выполняет.противофильтрационные функции, поэтому ее изготовляют обычно из доста
точно тонкой мягкой стали, обладающей высокой |
пластичностью. |
, |
||
Значительный расход |
стали, трудности |
изготовления и монтажа |
|
|
толстостенной оболочки |
заставляют искать |
более |
прогрессивные |
|
-• 197 -
конструкции и при этом достаточно экономичные и долговечные. Наиболее удачной в техническом и экономическом отношениях следует считать тонкую эластичную прокладку, применяемую взамен толстоотенной стальной оболочки и способную сохра нять водонепроницаемость при образовании трещин в бетонной обделке. При "этом окружающие горные породы должны иметь до статочную прочность для восприятия всего давления воды,
транспортируемой водоводом. |
|
в |
|
|
Обделка с эластичной прокладкой должна быть водонепро |
||||
ницаема при наличии следующих условий: |
|
|
||
а) трещины в обделке |
и породах могут |
быть в |
любых ме |
|
стах и направлены под любым углом по |
отношению к |
оси водовода; |
||
б) раскрытие третий |
происходит |
так, |
что ее |
стенки переме |
щаются вдольнормали к плоскости, проходящей через ось водо вода, а величина раскрытия может достигать нескольких милли
метров; |
о |
в) |
многократное опорожнение и наполнение'водовода в про |
цессе эксплуатации не должно повредить эластичной прокладки до нарушения ее водонепроницаемости;. ®
о |
р |
|
г ) обделка должна сохранять устойчивость под действием нагрузки, вызванной противодавлением со стороны подземных грунтовых вод, или давление подземной воды должно быть сни жено устройством дренажа.
Эластичная оболочка из |
волнистой |
стали (рис.5 6,а) толщи |
||
ной 4-5 мм была опробована |
в 1925 |
г . |
в Италии |
на наклонных |
турбинных водоводах.при напорах от |
527 до .758 |
м и диаметрах |
от 1,2 до 1,8 м. В Швейцарии разработаны и испытаны обделки, в которых гофрированная прокладка изготовлена из тонкой кор розионно-стойкой медной фольги толщиной всего 0 , 1 мм, покры той с двух сторон битумом (рис. 5 6 ,6 ).
Такал гидроизоляция названа флексолитом. Её возведение осушествлялось9 следующим образом. На бетонную обделку с гладкой и по возможности сухой внутренней поверхностью снача ла в холодном^ виде^ наносилась битумная эмульсия, поверх ко-