1.3. Описание принятой компоновки гидроузла

Выбираем компоновку гидроузла - русловую. Так как высоконапорный гидроузел в широком створе реки, с высокими скальными берегами.

В состав гидротехнических сооружений входят: Бетонная плотина гравитационного типа длиной по гребню 1072.50м, максимальной высотой - 128.00м, с разгрузочными полостями в основании. В состав напорного фронта входят: левобережная глухая плотина длиной 187.50м; водосливная плотина длиной 225.00м (7 водосбросных пролётов по 25.00м); глухая русловая плотина длиной 60.00м; станционная плотина длиной 360.00м; глухая правобережная плотина длиной 232.50м.

- Здание ГЭС приплотинного типа имеет подводную часть длиной 367.0 м и надводную часть длиной 430м, включая монтажную площадку и торцевой блок.

- Водозабор г. Дивногорска глубинного типа с расходом 5 м /с, эксплуатируется Производственным управлением «Вдоканал».

Плотина:

Тип сооружения - бетонная гравитационная плотина с разгрузочными полостями в основании.

Грунты основания - гранит.

Отметка гребня - 248.000м.

Максимальный напор - 100.50м.

Строительная высота - 128.00м.

Длина по гребню - переменная, от 7.30м до 24.00м.

Ширина по подошве - переменная, от 6.00м до 101.00м.

Противофильтрационные и дренажные устройства тела плотины

По напорной грани в швах установлен брус (деревянный от отметки 129.0 до 220.500 и железобетонный от 220.500 до 248.000), обернутый двумя слоями асфальтовых матов, армированных мешковиной и оцинкованной сталью 5 = 1мм. между асфальтовыми матами. Уплотнение температурных швов между секциями выполнено из металлических листовых шпонок, установленных в три ряда, с расстоянием между ними в 1.00м и 200м. Первая шпонка латунная, две остальные - стальные. Швы между стальным шпонками подвергались цементации, после охлаждения бетона смежных секций до +5 0 С. За шпонками в шве проходит дренажная шахта, сообщающаяся со смотровыми галереями. Система дренажа тела плотины состоит из продольных смотровых галерей и вертикальных трубчатых дрен диаметром 200мм. (по 3 шт. на секцию). Смотровые галереи проходят вдоль напорной грани плотины и располагаются по высоте в шесть ярусов. Нижняя галерея сечением 3.5*3.5 м. является цементационной. Основной смотровой галереей служит галерея № 2 сечением 3.5*3.5 м., расположенная на уровне станционной площадки. Остальные галереи сечением 2.5*3.0 м. располагаются выше с интервалом 18 м. Дренажные воды из тела плотины и первого ряда дренажа основания собираются в основной смотровой галерее, откуда выводятся самотёком в нижний бьеф.

Цементация и дренаж основания

В комплекс работ по цементации и дренажу основания плотины входят: Глубокая противофильтрационная завеса, укрепление основания путём поверхностной цементации и глубокий дренаж основания. В береговых секциях Га -г-1 и 69 -г 71 выполнена однорядная цемзавеса. На правом берегу, завеса заведена на 30м вглубь скалы. Противофильтрационная завеса по секциям левобережной и водосливной плотин выполнена двухрядной, с расстоянием между скважинами в ряду 3.75м, между рядами 2м, на глубину 65-70м. На секциях водосливной плотины в районе тектонической зоны завеса усилена дополнительными рядами цементационных скважин.

По секциям станционной и правобережной плотин выполнена двухрядная завеса, с интервалом между скважинами в ряду 3.75м, между рядами - 2м, на глубину 65м по верховому ряду, по низовому ряду глубина переменная - от 50 до 65. На секциях 48-52 (район большой тектонической зоны) завеса усилена дополнительными рядами цементационных скважин. Дренаж основания плотины на секцию, заведённые в русловой части в основание до отметки 105.000м.

Первый ряд скважин выведен в галерею на отм. 153.000м, второй ряд - на отм. 131.000м. Слив воды из первого ряда осуществлялся в водоотводящую канаву, откуда она самотёком отводится в нижний бьеф, а из второго ряда (в пределах станционной плотины) дренажная вода откачивается двумя насосными станциями, расположенными на отм. 126.000 здания ГЭС.

По контакту бетона со скалой цемзавеса усилена сопрягающей цементацией, состоящей из трёх - пяти рядов скважин глубиной до 30м в русловой и до 15м на береговых частях плотины. В зонах повышенной трещиноватости основания и распространения тектонических нарушений ( с 29^-52 станционной части плотины, анкерные опоры трубопроводов, секции 53^65 правобережной плотины) выполнена сплошная укрепительная цементация под все площадью подошвы на глубину 30м.

Основные особенности компоновки и конструкции

Плотина разделена по длине температурными швами на секции шириной по 15.00м и состоит из следующих частей:

- глухой левобережной плотины =187.50м;

- водосливной плотины = 225.00м;

- глухой русловой плотины = 60.00м;

- станционной плотины = 360.00м;

- глухой русловой правобережной плотины = 90.00м;

- глухой береговой плотины = 142.50м.

Особенностями конструкции являются:

- устройство полостей в основании плотины, шириной 4.00м.

- учёт совместности работы на сдвиг станционной плотины и здания ГЭС.

- подвод воды к одному агрегату двумя трубопроводами, Д = 7.50м.

- применение выносных обетонированных трубопроводов вместо обычного их расположения в теле плотины.

- отказ от устройства компенсаторов в месте сопряжения трубопроводов со зданием ГЭС, с заменой их замыкающим звеном, монтируемым и бетонируемым перед пуском соответствующего агрегата.

- расположение донных отверстий в расширенных температурных швах, что позволило вместо полной заделки донных отверстий сделать бетонные пробки в пределах первого столба.

- применение нового типа уплотнения температурных швов для высоких плотин на скальном основании из системы металлических листов, с последующей цементацией части площади шва без устройства битумной шпонки.

Секции плотины в верхней части, в пределах сработки водохранилища, разрезаны промежуточными швами - надрезами, в береговой части эти надрезы доходят до основания.

Две секции глухой плотины (№8 и 9), смежные с водосливной плотиной, использовались для пропуска строительных расходов и входили в состав гребёнки. В нижней их части по осям температурных швов располагались донные отверстия шириной 6.00м, которые затем были заделаны бетонными пробками.

В верхней части двух других секций расположены водозаборы высоконапорной гидравлической лаборатории, оборудованные затворами и решётками. От водозаборов по низовой грани секций прокладываются лоток и два напорных трубопровода, идущие к корпусу лаборатории.

Напорный фронт со стороны левого берега завершается железобетонной ограждающей стенкой длиной 103.87м, которая сопрягает плотину с сооружением судоподъёмника.

Бетонная водосливная плотина

Плотина длинной 225.00м, имеет подшив, постепенно понижающую берега к руслу, в связи с чем высота плотины изменяется от 114.00 до 116.00м. В местах расположения под подошвой плотины тектонических зон устроены пробки.

На гребне плотины имеется 7 водосливных отверстий пролётом в свету 25.00м с отметкой порога 233.00м. Разделяющие отверстия быки шириной 5.00м располагаются по середине секций через одну.

Оголовок водослива безвакуумного очертания с профилирующим напором 12.00м, отвечающим форсированному подпорному уровню.

Полная пропускная способность водослива при отметке НПУ равна 11400 м3/с, а при ФПУ - 14600 м3/с.

Водосливные отверстия перекрываются плоскими скользящими затворами. Конструкция основных затворов позволяет производить ступенчатое открытие пролётов. В случае надобности в любой пролёт может быть установлен аварийно - ремонтный затвор.

Сброс льда весной через пролёты не производится, весь лёд задерживается в верхнем бьефе. С целью предотвращения давления льда на затворы смонтирована воздуходувная установка, создающая и поддерживающая перед затворами незамерзающее пространство - майну.

Маневрирование затворами осуществляется двумя спаренными козловыми кранами грузоподъёмностью по 250тс, передвигающимися по металлическим подкрановым мостам. Козловые краны приняты унифицированными для водосливной и станционной плотин и имеют со стороны верхнего бьефа консоли для операций с аварийно - ремонтными затворами донных отверстий.

На гребне плотины со стороны нижнего бьефа расположен служебный мост с металлическим пролётным строением.

Сопряжение сбрасываемого через плотину потока с нижним бьефом осуществляется с помощью высокого водосливного носка. Наибольшая скорость в конце носка равна 35м/с. При работе отдельных отверстий происходит растекание потока на водосливе на ширину примерно 2.5 раза большую пролёта от отверстия. Длина отлёта струи составляет 120 - 150м, поэтому никакого крепления нижнего бьефа проектом не предусмотрено. На период строительства для защиты скального основания от размыва при работе донных отверстий за водосливной плотиной была выполнена водобойная плита из железобетона длиной 58.8м, заканчивающаяся отбрасывающим трамплином высотой 2.75м и зубом глубиной 10м. Толщина водобойной плиты 1.5+1.75м. Она крепится к скале основания анкерами диаметром 28мм с шагом 135+165м на глубину 2.7м. Со стороны левого берега плита заканчивается подпорной стенкой.

Глухая русловая плотина

Плотина длиной 60м располагается между водосливной и станционной плотинами имеет высоту в пределах 117 — 119м. две секции плотины (№25 и 26) использовались для пропуска строительных расходов: в их нижней части были устроены донные отверстия I-й очереди, которые затем были заделаны бетоном.

Секции №27 и 28, смежные со станционной плотиной, входили в состав продольной перемычки второй очереди, поэтому они в основании разгрузочных полостей не имеют. К секции №28 с верховой стороны примыкает бетонная перемычка котлована первой очереди, а с низовой - раздельный пирс здания ГЭС.

Глухая русловая плотина имеет уширенный гребень, в пределах которого располагаются мастерская антикоррозионной защиты мех.оборудования и хранилища для ремонтных и запасных затворов водоприёмников станционной плотины.

Станционная плотина

Имеет длину 360.00м и состоит из 24 секций шириной 15м (по две секции на агрегат).

В нижней части вертикальной напорной грани плотины, ниже отметки 150.000м, для увеличения устойчивости устроен скос с уклоном 1:0.25 в сторону верхнего бьефа. Низовой грани, имеющей уклон 1:0.76, по условиям укладки длинных блоков непрерывно - поточным способом было придано ступенчатое очертание, которое было сохранено при переходе на столбчатую разрезку с целью лучшей связи плотины с наружными обетонированными трубопроводами.

Исходя из необходимости расположения плотины на достаточно прочной скале, на участках распространения ослабленных пород выполнено местное заглубление подошвы плотины. При этом максимальная высота плотины достигает 128м. Тектонические зоны под подошвой плотины заделаны бетонными пробками.

Для восстановления монолитности скального основания станционной плотины, нарушенного пологонаклонными трещинами, и предотвращения неравномерных осадок предусмотрена сплошная поверхностная цементация основания на глубину до 30м, устройством дренажа, обеспечивающего получение расчётной эпюры противодавления.

При расчёте плотины на сдвиг по пологонаклонным трещинам учитывалась её совместная работа с нижерасположенными массивами вилки и здания ГЭС.

Для создания надлежащего упора в эти массивы подошва в низовом клине плотины дополнительно заглублена на 6-8м.

Для снижения противодавления в основании плотины по осям температурных швов устроены разгрузочные галереи шириной 4.00м и высотой 3.50м

Разгрузочные галереи начинаются на расстоянии 14.8м от напорной грани и имеют выход в поперечную галерею в массиве подводной части ГЭС, по концам которой расположены насосные станции для откачки воды, поступающей из галерей.

В верхней расширенной части профиля станционной плотины располагаются водоприёмные отверстия ГЭС. В каждой секции плотины устроено по одному отверстию шириной 8.00м.

Порог водоприёмных отверстий принят на отметке 203.000м, что определилось минимальным допустимым заглублением при пуске ГЭС на пониженном напоре.

Водоприёмные отверстия глубинного типа оборудованы съёмными сороудерживающими решётками, ремонтными и аварийно-ремонтными затворами. Водозаборы рассоложены на достаточной глубине и решётки засоряются мало. Плавающий мусор отводится от плотины катерами в кошелях.

Быстропадающие аварийно - ремонтные затворы скользящего типа на лигнофоле находятся постоянно в подвешенном состоянии в пазах. Маневрирование ими осуществляется гидроподъёмниками.

За водоприёмными прямоугольными отверстиями располагаются переходные камеры, которыми осуществляется переход к круглому сечению трубопроводов диаметром 7.50м. камеры снабжены металлической облицовкой. В камеры выходят воздухо-подводящие трубы, предотвращающие возникновение вакуума при опорожнении трубопроводов.

Затворы и решётки водоприёмных отверстий обслуживаются козловым краном, передвигающимся по гребню плотины.

Со стороны нижнего бьефа на гребне станционной плотины устроен консольный железобетонный мост для служебного проезда.

Турбинные трубопроводы

Подвод воды от водоприёмных отверстий к турбинам ГЭС осуществляется наружными металлическими обетонированными трубопроводами диаметром 7.50м, расположенными на низовой грани станционной плотины по одному на каждой секции, по два на агрегат.

Наибольшая скорость в трубопроводе - 7 м/с, при которой суммарные потери напора составляют 1.35м. Повышение давления при гидравлическом ударе в спиральной камере равно 35%.

Каждый из сдвоенных трубопроводов состоят из наклонной прямолинейной части и верхнего и нижнего колен, внизу они объединяются вилкой.

Железобетонная облицовка рассчитана по стадии разрушения на случай аварийного выхода из строя металлической оболочки на полное внутреннее давление воды с гидравлическим ударом и с учётом температурных воздействий при коэффициенте запаса в арматуре 1.1.

Верхние колена трубопроводов заключены в сплошной бетонный массив, имеющий поверху горизонтальную площадку. По площадке передвигается козловой кран грузоподъёмностью 5тс, обслуживающий разборные приспособления для осмотра и ремонта трубопроводов, подаваемые в них через специальные лазы.

Бетонированный наружный трубопровод при ступенчатом очертании низовой грани станционной плотины связан с телом плотины и работает с ней как единая конструкция, что учитывалось при расчёте плотины.

Глухая правобережная плотина

Плотина состоит из двух участков: руслового длиной 90м и берегового длиной 150м. Высота плотины на русловом участке изменяется от 115 до 1 Юм.

Поскольку этот участок плотины располагается в области распространения пологонаклонных трещин, основание под плотиной укрепляется сплошной поверхностной цементацией на глубину до 30м. Кроме того, для повышения устойчивости плотины на напорной грани устроен с отметки 150.000м скос в сторону верхнего бьефа с уклоном 1:0.25 и предусмотрено понижение подошвы секций в низовой части профиля с созданием упора в нижерасположенный скальный массив. Последний также укреплён цементацией.

В основании руслового участка плотины по осям температурных швов устроены разгрузочные полости, которые образуют единую систему с полостями в основании станционной плотины.

В двух секциях (№53 и 54), примыкающих к станционной плотине, в уширенной части гребня устроены помещения, в которых располагаются мастерские, трансформаторный пункт и комнаты для персонала, работающего на плотине.

Береговой участок плотины имеет высоту, изменяющуюся от 101 до 27м. Для повышения устойчивости секций, расположенных на косогоре, в нижней части температурных швов этих секций устроены вертикальные штрабы, которые затем были зацементированы.

В одной из секций этого участка (№64) расположен водозабор для водоснабжения г. Дивногорска, оборудованный на отметке 222.000м приёмными трубами, решётками и затворами.