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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-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-