1.3.2. Основные схемы организации работ при строительстве гидроузлов

При относительно большой ширине поймы и русла все сооружения гидроузла (судоходный шлюз, здание ГС, плотины), как правило, располагают вдоль напорного фронта. В том случае, строительство сооружений возможно осуществить поочередно секционированием русла системой перемычек в две или более очереди. При возведении гидроузлов секционированием русла чаще всего используются четыре типовых схемы пропуска расходов и организации работ.

Первая схема – с одним котлованом. Такая схема характерна для равнинных рек с русловой и пойменной компоновками. В состав напорного фронта входит русловая земляная плотина, а бетонные сооружения (здание ГЭС, бетонная водосливная плотина, судоходный шлюз в период строительства) размещаются в одном котловане. Отличительной чертой такой организации работ является использование для пропуска расходов второй очереди строительства недостроенных водосливных плотин методом «гребенки» и перекрытие русла реки при высокой готовности (на 70% – 80%) бетонных

сооружений без ущерба для судоходства. Шлюзы по этой схеме возводятся, как правило, к началу очередной навигации и работают по временной схеме эксплуатации. Этим методом построены практически все Волжские, Камские и большая часть Днепровских гидроузлов.

Вторая схема – с двумя котлованами. Применяется вторая схема при русловой компоновке гидроузлов, когда все бетонные сооружения разместить в одном котловане не удается.

Организация работ с двумя котлованами используется преимущественно для сооружения гидроузлов с высокими бетонными плотинами в широких створах со скальными основаниями. Для нее характерны: пропуск строительных расходов второй очереди через донные отверстия, перекрытие реки при малой (20 – 25%) готовности бетонных сооружений, перерывы в судоходстве или выполнение специальных мероприятий для продолжения его во время работ второй очереди. Этим методом возведены все гидроузлы Ангаро-Енисейского и Иртышского каскадов.

Третья схема – с тремя и более котлованами, или выполнение части сооружений в третью очередь без котлована. В настоящее время такая схема встречается крайне редко, и использовалась при строительстве Днепрогэс им. В.И. Ленина и Камской ГС.

Четвертая схема – без общего котлована под защитой кессонов. Схема применяется крайне редко при узком, не допускающем стеснения русле или при очень глубоком заложении быков и зубьев.

1.3.2.1. Расчет пропуска расходов через суженное русло в первую

очередь строительства

При всех схемах секционирования реки имеет место стеснение русла реки перемычками (Рис.5).

Рис.5 Схема к расчету пропуска строительных расходов реки методом

секционирования русла

Как правило, это стеснение не должно превышать 65% бытовой площади сечения реки . Скорость течения воды в сжатом сечении определяется выражением:

, м/с (?)

где , м/с – расчетный расход строительного периода.

Для судоходных рек не должна превышать допустимых скоростей в реке по условиям обеспечения судоходства 1,8 – 2,0 м/с. По соглашению с министерством транспорта возможно увеличение ее до 3,0 м/с при условии буксирной проводки судов по стесненному участку русла. Кроме того, не должна превышать размывающих скоростей для грунтов, слагающих ложе реки. Величины не размывающих скоростей потока воды находятся в пределах от 0,3 до 3,0 м/с.

В случае получения с большим, чем значением, производят проверку стесненного русла на размыв. На первом этапе проектирования проверку можно выполнить по формуле:

, м (?)

где и - соответственно, средняя глубина размыва, и глубина в бытовом русле, м; и - ширина бытового и сжатого русла, м.

Формула (?) дает завышенную глубину размыва. При глубине размыва не ниже отметки подошвы бетонных сооружений, уточнения границ размыва можно не производить. В противном случае размыв следует считать более точными способами.

Перед сжатым сечением русла образуется перепад Z, величина которого может быть определены по формуле:

, м (?)

где - коэффициент скорости, равный 0,8 – 0,85, - скорость течения в естественном русле с учетом подпора , - живое сечение реки перед верховой перемычкой с учетом подпора Z. По условиям судоходства, величина перепада не должна превышать 0,8 м.

Для приближенного расчета допускается принимать равной бытовой скорости. Точный расчет перепада Z выполняется методом подбора.

После определения перепада Z назначаются отметки гребня перемычек:

- верховая перемычка: ГВП=УВБ+Z+d,

- низовая перемычка: ГНП=УВБ+ a,

где УВБ – уровень воды в реке при прохождении расчетного строительного расхода (определяется по кривой связи ;

d и а – превышение и запас отметки гребня перемычки над статическим уровнем воды (УВБ) в реке, м.

Превышение «d» определяется по формуле:

, м (?)

где , м – величина наката ветровой волны на откос перемычки.

, м – величина наката ветровой волны на откос перемычки.

Для перемычек, на предварительных стадиях проектирования, можно принимать:

м

а=0,4-0,5 м.

Для перемычек 4 класса капитальности d = a

Полученные по расчету отметки гребня перемычек, для рек с тяжелыми ледовыми условиями, следует уточнить с учетом возможности подъема горизонта реки при зажорах и заторах во время ледохода.