3 Практический раздел

3.1 Организация работ по строительству инженерного сооружения

Пропуск строительных расходов осуществляется без отвода реки в сторону, при помощи стеснения естественного русла реки.

Отвод воды от котлована основных строительных сооружений обеспечивается путем строительства временных гидротехнических сооружений – перемычек

При строительстве Мангальского гидроузла используется пойменная компоновка. Пойменная компоновка характерна для равнинных рек. Возведение основных сооружений производится в две очереди: первоначально расходы пропускаются по естественному руслу стесненному, перемычками первой очереди. В этом случае сначала в русле сооружают продольную перемычку и от неё возводят верховую и низовую перемычки. Под защитой перемычек первой очереди возводят бетонные сооружения. После готовности бетонных сооружений для пропуска через них расходов воды перемычки разбирают, котлован бетонных сооружений затапливают, русло реки перекрывают перемычками II-ой очереди и насухо возводят русловой участок плотины. Расходы пропускаются через гребенку или донные отверстия.

Определение отметки верховой перемычки первой очереди

Чтобы определить отметку верховой перемычки первой очереди, необходимо определить перед сжатым сечением образующийся перепад Ƶ. Зная Ƶ определяется нужная высота перемычек. Для этого вычерчивается продольный разрез плотины и отмечается отметка строительного расхода Q_стр. это максимальный расход при половодье и наводнении. Продольный разрез разбиваем на площадь бытового русла при строительном расходе реки ₀ и на площадь сечения сжатого _сж русла реки с учетом Ƶ .

Ƶ – вычисляется методом приближения: Ƶ=0, Ƶ=0,5, Ƶ=1.

Подпор Ƶ определяется по формуле

Ƶ=(1/φ²⁾*(Uсж²/2g)-Uо²/2g м; (1)

Где: φ – коэффициент = от 0,85 до 0,95берётся тем выше, чем меньше стеснение русла.

Uсж – скорость течения реки в сжатом русле;

Uо– скорость течения реки в бытовом русле;

g – коэффициент ускорение свободного падения = 9,81.

U_о.=Q_стр/ _о (2)

Где: Q_стр – строительный расход реки = 2000 м³/сек;

_о– площадь сечения реки бытового русла при строительном расходе реки.

U_сж=Q_стр/ _сж (3)

Где: _сж – площадь сечения сжатого русла реки с учетом Ƶ

При Ƶ = 0 м:

_о= ω₁+ω₂+ω₃+ω₄+ω₅+ω₆+ω₇ +ω₈+ω₉+ω₁₀+ω₁₁

ω₁=3*70=210 м²

ω₂= 5,5*80=440 м²

ω₃= 4,5*65=292,5 м²

ω₄= (30*65):2*2=95 м²

ω₅= (2+20):2=11м²

ω₆= 2*275=550 м²

ω₇= (1,5*12,5) ²=351,5 м²

ω₈= 1,5*21,5=322,5м²

ω_о = 210+440+292,5+95+11+550+351,5+322,5+258,5=2539,75м²

U₀= Q_стр/ω_о = м/с

U₀=2000/2539,75=0,78 м/с

U_сж=Q_стр/ω_cж= м/с

U_сж=2000/1794,95=1,2м/с

Ƶ=(1/0,95²)*(1,2²/2*9,81) – 0,78²/2*9,81=0,050 м

При Ƶ = 0,5 м

ω ₁=5*45=225 м²

ω₂= 2*45=90 м²

ω₃= 2+20/2=11 м²

ω₄=2,5*275=687,5 м²

ω₅=(2*12,5) ²=625 м²

ω₆=2*215=430 м²

ω₇=4,5*115/2=285,75 м²

ω_сж =225+90+11+687,5+625+430+259,75=2327,3м²

U₀=0,78 м/с

U_сж=Q_стр/ω_cж= м/с

U_сж=2000/2327,3=0,85м/с

Ƶ=(1/0,95²)*(0,85²/2*9,81) – 0,78²/2*9,81=0,013 м

При Ƶ = 1 м.

ω ₁=55*4,5=235,7 м²

ω₂= 2*45=90 м²

ω₃= 2+20/2=11 м²

ω₄=3*275=725 м²

ω₅=(2,5*12,5) ²=746,5 м²

ω₆=2,5*215=537,5 м²

ω₇=4,5*115/2=258,75м²

ω_сж =255,7+90+11+725+746,5+537,5+258,75=2604,45м²

U₀=0,78 м/с

U_сж=Q_стр/ω_cж= м/с

U_сж=2000/2604,45=0,76 м/с

Ƶ=(1/0,95²)*(0,76²/2*9,81) – 0,78²/2*9,81=0,0024 м

Ƶ = 0.69 м.

Определяется отметка низовой перемычки первой очереди:

↓низ.п.=↓Qстр+a; (4)

Где: а – запас равный 1 м;

↓Qстр – отметка строительного расхода 222,000.

↓низ.п.= 222,000+1= 223,000

Определяется высота низовой перемычки первой очереди:

Высота низовой перемычки определяется, уровень воды (H) в нижнем бьефе при пропуске расчетного строительного расходаQ_стр по кривой расходов с некоторым запасом.

Нн.п.=↓низ.п-↓осн.н.п; (5)

Где: ↓осн.н.п. – отметка основания перемычки 215,000

Нн.п = 223,000-215,000=8 м

Определяется отметка верховой перемычки первой очереди:

↓верх.п.=↓Qстр+Ƶ+а; (6)

а=1м.

↓верх.п= 222,000+0,7+1= ↓223,7

Определяется высота верховой перемычки первой очереди:

Нверх.п.=↓верх.п-↓осн.п; (7)

Нверх.п=223,7–215,000 = 8,7 м

После расчета возводятся перемычки. Перемычки возводятся из залегающего гравийно-песчаного грунта. Конструкция перемычек: верховой откос 1:3; низовой откос 1:2.25.Ширина гребня стандартная 4 метра. Ширина основания верховой перемычки 50 м; низовой 46 м.

Строительство водосливных частей плотины завершается методом «гребенки» или «донных» отверстий, что определяется расчётом. Для этого в пазы плотины монтируются строительные затворы, из пространства между ними и откачивают воду и бетонируют водосливную часть. Строительные расходы пропускается через оставленные открытые пролеты.

Производится расчет перемычек второй очереди при пропуске расходов методом «гребенки.

H= ³√(Qстр²/(m²*bc²*2g* Ϭn²)); (8)

Где: m – коэффициент расхода водослива с широким порогом 0,35;

b_с – сумма длин пролетов между бычками (открытые 6 из 8);

Ϭ_n– коэффициент подтопления. Первоначально принимается равный 1;

Н – максимальная глубина воды в ВБ.

H= ³√(2000²/(0,35²*576*2*9,81* 1²))= 14,23 м

Уточняется коэффициент подтопления:

Ϭn зависит от отношения глубины hп, которое определяется по уровню воды в нижнем бъефе, к максимальной глубине воды в ВБ. См.ПЗ лист

h_n/H= 2/14,02= 0,14

при h_п/H = 0,14 Ϭ_n=1

Определяется отметка гребня верховой перемычки второй очереди:

↓гр.в.п.= ↓порога+ Н+ а (значение должно быть выше Q_стр); (9)

Где: ↓порога – отметка порога фундамента 222,000.

↓гр.в.п.= 222,000 +14,23+0.5=236,73

Определяется высота верховой перемычки второй очереди:

Н_в.п.= ↓гр.в.п.- ↓дна.р; (10)

Н_в.п.= 236,73 – 217,000 = 19,73 м

Определяется отметка низовой перемычки второй очереди:

↓низ.п.= ↓Qстр + a (11)

↓низ.п. = 222,000 + 1 = 223,000

Определяется высота низовой перемычки второй очереди:

Нн.п.= ↓низ.п - ↓осн.н.п (12)

Нн.п. = 223,000 – 217,000 = 6 м

Расчет перемычек второй очереди при пропуске расходов донных отверстий:

Н= Qстр²/(μ²*ω^2**2g); (13)

Где: μ – коэффициент расхода, определяется по графику в зависимости от отношения L/ d;

ω – суммарная площадь всех донных отверстий.

Диаметр отверстия принимается 5м.

ω = (π*d²)/4*n; (14)

ω= (3.14*5²)/4*8=157 м²

μ= L*d

Где: L – длина водосбросной плотины по основанию;

d – диаметр отверстия.

μ = 11,5/5=2,3 →μ= 0,8

Н= 2000²/(0,35²*576*2*9,81)= 11,1 м

Определяется отметка гребня верховой перемычки второй очереди:

↓гр.в.п.= ↓порога+1/2d+H+a; (15)

↓гр.в.п.= 222,000+1/2*5+11,1+0.5=237,6

Определяется высота верховой перемычки второй очереди:

Нв.п.= ↓гр.в.п.- ↓дна.р; (16)

Нв.п. = 237,6– 217,000= 20,6 м

Определяется отметка низовой перемычки второй очереди:

↓низ.п.= ↓Qстр + a; (17)

↓низ.п. = 222,000 + 0,5 = 222,500

Определяется высота низовой перемычки второй очереди:

Нн.п.= ↓низ.п - ↓осн.н.п; (18)

Нн.п. = 222,500 – 217,000 = 5,5 м

Высота верховой перемычки при пропуске строительных расходов методом гребенки 19,2 м, низовой 9м. Высота верховой перемычки при пропуске строительных расходов через донные отверстия 32,8м, низовой 8,5м. Принимается пропуск строительных расходов методом «гребенки» .

Перемычки возводятся из залегающего песчано-гравийного грунта. Конструкция перемычек: верховой откос 1:3; низовой откос 1:2,25.Ширина гребня 4 метра. Ширина основания верховой перемычки 126 м, низовой 68 м. ПЗ лист.

Водоотлив и водопонижение при производстве работ

Строительство гидротехнических сооружений связано с необходимостью искусственного осушения котлованов бетонных сооружений и поддержания их в сухом состоянии в течении всего периода строительства. Осушение котлована и поддержка его в сухом состоянии зависит от способов разработки, геологического строения пород и гидротехнических условий. Огражденный перемычками котлован в данном проекте затоплен до отметки 217.300. Удаление воды и является задачей первоначального водоотлива. Объем воды, который откачивается в этот период из котлована слагается из объема воды в котловане и объема воды, поступающего в котлован за счет фильтрации через перемычки и дно котлована, а также за счет поверхностного стока, и атмосферных осадков. Поддержание котлована в сухом состоянии производится методом грунтового водопонижения, которое рекомендуется к применению в слабых грунтах средней водопроницаемости. В зависимости от геологических условий грунтовое водопонижение в котлованах гидроузлов выполняют лёгкими фильтрами. В процессе начального осушения котлована определяется интенсивность понижения воды в котловане. Это связано с устойчивостью откосов котлована и перемычек. При интенсивном понижении уровня воды в котловане снижение, уровня грунтовых вод будет отставать и поэтому может произойти оползание откосов котлована и выпор дна.

Средняя длина котлована по схеме

Lср= 20,25 м

В=22,5м

Нср.=18м

Объем котлована

Vк=В*L*Нср; (19)

Vк = 1622,5*20,25 = 328566,25 м³

W- объём первичного водоотлива

W=3*Vк (20)

W=3*325566,25=985668,75м³

Продолжительность откачки воды из котлована определяется допустимой интенсивностью откачки, которая зависит от устойчивости откосов перемычки и котлована при снижении уровня воды и суффозионной устойчивости грунтов в этих откосах.

Допустимая интенсивность откачки, U на начальном этапе составляет,м/сут.

0,5-0,8- в котлованах из скальных и крупнозернистых грунтов;

0,3-0,4- в котлованах из среднезернистых песков;

0,15-0,2- в котлованах из мелкозернистых грунтов;

Время откачки минимально возможное по условию ограничения скорости:

t=(Н*24)/Uч; (21)

Где: U =0,2м/час.

t = (8*24)/0,2= 960 ч;

Производительность насосов:

∑П_н=W*2 / t ; м³ / час; (22)

∑П_н = 985668,75* 2 / 960 = 2053,47 м³ / час.

Принимается насос марки 8НДв; с производительностью равной 500 м³/ч.

Количество насосов:

N_н=∑П_н/П_н;шт (23)

Где: П_н – принимается при выборе насоса из справочника СНиП.

N_н = 2053,47/500 =4штук.+1запасной

Количество должно быть от 2 -10 шт. (до 16 максимум насосов).

Принимается 10 насосов, которые формируются в пяьб насосныех станций по 1 штук.