2.2 Описание производства работ по гидроузлу

При возведении земляной водосливной плотины, вначале необходимо перекрыть часть русла реки перемычками первой очереди, в том месте, где будет располагаться водосливная плотина. В образовавшемся котловане вынимается грунт под фундамент и водобойную плиту, затем возводим все земляные сооружения, то есть бетонируется фундамент, водобойные шашки, гаситель энергии, водобойную плиту, сопрягающие устои, бычки, водосливную плотину. Бетонирование осуществляется в две очереди. В первой бетонируется весь фундамент и основание плотины, а так же бычки и устои. Река в это время течет по сжатому руслу. После бетонирования сооружений первой очереди верховая и низовая перемычки разбирается. Поток переключается на недостроенное сооружение, и пропуск расходов осуществляется через гребенку, в это время начинаем бетонирование второй очереди, бетонируется оставшаяся часть недостроенной плотины. Свободная часть русла перекрывается перемычками второй очереди для возведения грунтовой плотины.

2.3 Пропуск строительных расходов

В течении всего периода строительства расхода реки, наносы и лед необходимо пропускать через створ гидроузла так, чтобы, во первых можно было вести строительство без непрерывно, не опасаясь непредвиденных затоплений котлованов и других аварийных ситуаций, во вторых, чтобы не причинялось ни какого непредусмотренного проектом ущерба населенным пунктам, промышленным предприятиям, сельскохозяйственным угодьям.

В частности, не допускается уменьшение расхода, пропускаемого в нижний бьеф, ниже устанавливаемого проектом в соответствии с местными условиями, так называемого «Санитарного минимума». Уровень воды в верхнем бьефе не должен подниматься выше установленных для данного периода отметок, чтобы не нарушать хода работ по подготовке водохранилища и не причинять ущерба собственному временному строительству в верхнем бьефе, в частности преждевременно не должны затапливаться карьеры местных материалов.

Для возведения перемычек первой очереди необходимо рассчитать пропуск строительных расходов через сжатое русло и бытовое русло. Для этого определяется их площадь.

Определяется площадь сжатого русла, разбивая его на небольшие площади:

W₁=А*В/2, м³; (1)

W₁=34*4,4/2=74,8, м³;

W₂= А*В*2, м³;

W₂= 50*5,4*2=540, м³;

W₃= А*В/2, м³;

W₃=50*2,8/2=70, м³;

W₄= А*В, м³; (2)

W₄=190*7,4=1406, м³;

W₅= А*В, м³;

W₅= 48*7=336, м³;

W₆ = А*В/2*Н, м³;

W₆=42*6/2*2,4=302,4

W₇ = А*В, м³;

W₇=54*6,8=376,2, м³;

W₈ = А*В, м³;

W₈=60*4,4=264, м³;

Wсж=W₁+W₂+…+ W8, м³; (3)

где: Wсж - площадь сжатого русла

Wсж=74,8+540+70+1406+336+302,4+367,2+264=3360, м³;

Определяется площадь бытового русла, тем же путем:

W₁=А*В/2, м³;

W₁=34*4,4/2=74,8, м³;

W₂= А*В*2, м³;

W₂= 50*5,4*2=540, м³;

W₃= А*В/2, м³;

W₃=50*2,8/2=70, м³;

W₄= А*В, м³;

W₄=190*7,4=1406, м³;

W₅= А*В, м³;

W₅= 48*7=336, м³;

W₆ = А*В/2*Н, м³; (4)

W₆=42*6/2*2,4=302,4

W₇ = А*В, м³;

W₇=54*6,8=376,2, м³;

W₈ = А*В, м³;

W₈=60*4,4=264, м³;

W₉ = А*В/2, м³;

W₉=44*2,4/2=52,8, м³;

W₁₀ = А*В/2, м³;

W₁₀=98*2,8/2=137,2, м³;

W₁₁ = А*В, м³;

W₁₁=98*2=196, м³;

W₁₂ = А*В, м³;

W₁₂=22*2=44, м³; (5)

где: Wₒ-площадь бытового русла,

W₀=74,8+540+70+1406+336+302,4+367,2+264+52,8+137,2+196+44=3790,м³;

Определяется отметка гребня перемычки при частичном сжатии русла перемычками, для этого определяется подпор воды:

Определяется подпоры Z методом подбора:

При Z=0 :

Wсж=3360 м³

Wₒ=3790 м³

Определяется скорость течения в сжатом и бытовом руслах:

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (6)

Vₒ= 2080/3790=0,54 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (7)

Vсж= 2080/3360=0,61 , м/с;

где: Qстр- строительный расход;

Wсж- площадь сжатого русла;

Wₒ- площадь бытового русла.

Z₀=(1/ φ²)*( Vсж²/2g)- (Vₒ²/2g),м; (8)

где: φ- коэффициент, равный 0,85-0,95, берется тем выше, чем меньше стеснение русла и плавней очертания перемычки в плане; принимается φ=0,95;

Vₒ;Vсж- скорости в бытовом и сжатом русле соответственно.

Z₀=(1/0,95²)*( 0,61²/19,6)- (0,54²/19,6)=0,0058,м;

При Z=0,5

Wсж= Wсж+ Z_0,5 ,м³; (9)

Wсж= 3360+264,8=3624,8, м³;

Wₒ=3790 м³;

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (10)

Vₒ= 42080/3790=0,54 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (11)

Vсж= 2080/3624,8=0,57 , м/с;

Z_0,5= (1/0,95²)*( 0,57²/19,6)- (0,54²/19,6)=0,036, м;

При Z=1

Wсж= Wсж+ Z₁ ,м³; (12)

Wсж= 3624,8+147,2=3772, м³;

Wₒ=3790 м³;

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (13)

Vₒ= 2080/3790=0,54 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (14)

Vсж= 2080/3772=0,55 , м/с;

Z₁= (1/0,95²)*( 0,55²/19,6)- (0,54²/19,6)=0,0025, м;

Принимается Z=0

↓низ.пер.= ↓ Qстр -а ,м; (15)

↓низ.пер.= 274+1=275 ,м:

↓верх.пер.= ↓ Qстр + Z+а , м; (16)

↓верх.пер.= 274+1+0,48+1=275,48, м;

Hн.п.=↓низ.пер.-↓осн.пер ,м; (17)

Hн.п.=275-269=6,м;

Hв.п.=↓вер.пер.-↓осн.пер , м; (18)

Hв.п.= 275,48- 269=6,48 , м;

Перемычки второй очереди:

Пропуск строительных расходов через гребенку строящейся плотины.

Этот метод заключается в том, что отверстия в плотине, оставленные недостроенными в период ведения работ за перемычками, бетонируют группами под прикрытием затворов, в то время как воду пропускают через остальные незакрытые отверстия. Вместе с ростом плотины в высоту постепенно поднимается и уровень верхнего бьефа.

Гребенку закрывают следующим способом: из общего числа отверстий плотины каждый раз закрывают затворами ½ часть. Вначале затворы ставят в нечетные отверстия, а воду пропускают в четные отверстия высотой h над начальным порогом. После окончания бетонирования нечетных отверстий на высоту h затворы ставят в четные отверстия и в них бетон укладывают уже на высоту 1h, вода в это время проходит через нечетные отверстия таким же высотой h, но на уровне 1h над первоначальным порогом; деле затворы опять переводят в нечетные отверстия, вода идет через четные, но уже на уровне 3h над первоначальным порогом, за затворами укладывают слой бетона высотой 1h и т.д. Таким образом, при каждой перестановке затворов уровень верхнего бьефа поднимается на высоту h, называемую шагом гребенки. Затворы должны иметь высоту 1h плюс некоторый запас- около 0,5-1,0м. Гребенка закрывается в период низких уровней воды в реке и применяются строительные затворы.

1 отверстия открыто, 3 закрыто

H=³√ Q/ m²* Вс²*2g* σn , м; (19)

где: Q- строительный расход = 2080м³/c;

m- коэффициент расхода водослива с широким порогом = 0,35;

σn- коэффициент подтопления, первоначально принимается за 1, затем по учебнику Эристова (стр.148) – уточняется 0,7< или =0,7, то принимаем 1;

Вс- сумма длин пролетов плотины между бычками = 60м;

H=³√ 4326400/ 0,12* 3600*19,6*1= 7,9 , м;

Отметка гребня верховой перемычки:

↓гр.в.п.= ↓порога+Н+а, м; (20)

где: а=1

↓гр.в.п.= 265+7,9+1=273,9м;

Высота верховой перемычки буде равна:

Нв.п.=↓гр.в.п.-↓дна , м; (21)

Нв.п.=273,9-272,5=1,4 , м;

Высота низовой перемычки:

↓гр.н.п.=↓ Qстр +а , м; (22)

↓гр.н.п.=274+1=275 , м;

Нн.п.=↓гр.н.п.-↓дна , м; (23)

Нн.п.=275-265=10 , м;

Пропуск строительных расходов через донные отверстия:

В плотине оставляем 12 донных отверстий диаметром 3м

Коэффициент расхода μ=0,78, определяется по графику в зависимости от соотношения L/d по учебнику Пашкова стр.247

L/d=20/3=6,6 (24)

где: d- диаметр отверстия;

L- длина

ɷ=Пd²/4*n, м²; (25)

где: ɷ -площадь,

n-количество отверстий.

Определяется напор над центром тяжести выходного отверстия:

Н= Qстр²/μ²* ɷ²*2g, м; (26)

Н= 671088,6/0,78*84,7*19,6=7,9, м;

Определение отметки гребня верховой перемычки второй очереди:

↓гр.в.п.=↓порога+1/2d+H+a (27)

↓гр.в.п.= 272+3/2+7,9+1=282,4

Определение высоты верховой перемычки второй очереди:

Нп=↓гр.в.п.-↓дна.р; (28)

Нп = 282,4 – 265= 17,4м

Определение отметки низовой перемычки второй очереди:

↓низ.п.=↓Qстр+a; (29)

↓низ.п. = 275 + 1 = 276,000

Определение высоты низовой перемычки второй очереди:

Нн.п.=↓низ.п-↓осн.н.п; (30)

Нн.=276 – 265= 11 м

Высота верховой перемычки при пропуске строительных расходов методом гребенки =6 м, низовой 6,48 м. Высота верховой перемычки при пропуске строительных расходов через донные отверстия = 17,4 м, низовой 11 м. Принимается пропуск строительных расходов методом «гребенки» с целью экономии затрат на земляные работы.

Скорости не превышают допустимые – нет необходимости укреплять перемычки. Перемычки возводим из залегающего песчано-гравийного грунта. Конструкция перемычек: верховой откос = 1:3; низовой откос = 1:1,75.Ширина гребня 3 метра.

Наиболее удобный способ пропуска строительных расходов тот, при котором высота верховой перемычки ниже, потому что это более экономичный вариант.

Поэтому в данном случае принимается пропуск строительных расходов через гребенку, так как высота верховой перемычки при донных отверстиях выше, чем при гребенке.