книги из ГПНТБ / Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие

- 30 -

правлять их развитие в сторону технического прогресса, учи­ тывать динамику развития промышленности я создавать прочные, вадекные, долговечные сооружения, способные удовлетворять возрастающие требования народного хозяйства.

При проектировании пользуются строительными нормами и правилами (СНяП), регламентирующим! основные положения при расчетах и выборе вариантов возможного решения рассматрива­ емой задачи. СНиПы утверждаются Государственным комитетом по делам строительства СССР (Госстроем СССР) и являются основ­ ными общесоюзными нормативными документами по проектированию, строительству и строительным материалам, обязательными для всех проектных, строительных и монтажных организаций незави­ симо от их ведомственной подчиненности. Содержащиеся в СНиПах требования основаны на передовом опыте проектирования и строи­

тельства и соответствуют современному уровню строительной науки и техники.

Проектирование и строительство уникальных сооружений, а также 'экспериментальное строительство производятся по специ­ альным техническим нормам и правилам.

Строительные нормы' и правила состоят из следующих четы­ рех частей:

Часть 1. Строительные материалы, изделия, конструкции и оборудование.

Часть П. Нормы строительного проектирования.

Часть Ш. Организация и технология строительного производства Часть 1У. Сметные нормы.

Каждая часть СНйП подразделяется на разделы, а разделы - на отдельные главы, которые издаются и переиздаются самостоя­ тельно. В каждой крупной проектной организации, кроме СНиП имеютея различные инструкции и правила ведомственного харак­ тера (сборники норм, основные технические направления, прави­ ла безопасности и т .п .) . Эти правила и инструкции не находятся в противоречии с общегосударственными СНиПами и учитывают лишь особенности той или иной отрасли, ведущей подземное строитель­ ство.

- 31

Проекты предприятий, зданий и сооружений, а также проекта планировки и застройки населенных мест следует разрабатывать по СНиПам. . По вопросам объема, содержания и оформления проектов

необходимо руководствоваться соответствующими общеобразова­ тельными документами, а также требованиями технических правил по экономному расходованию металла, леса и цемента в строи­ тельстве, При этом следует тщательно проверять возможность осуществления строительства без металлических конструкций, не допуская применения их в тех случаях, когда они могут быть заменены железобетонными конструкциями преимущественно сбор­

ветствующих производственных баз и материальных ресурсов у министерства - подрядчика (собственно строителя) и министер­ ства - заказчика.

Характерной особенностью проектирования любого илтенер-

ного сооружения, в частности подземного,является то, что каждый проект представляет решение для конкретного случая в количественной форме. Например, заложить вертикальный ствол или портал туннеля возможно только в конкретном месте, точно определенном их координатами, или гидроэлектростаыдш должна проектироваться не вообще для какой-то реки, а для определен­ ного водотока с определенными расходами, напорами ц потенци­ альными ресурсами водной энергии. Поэтому при проектирование

в комплекса выработок подземных сооружений огромную роль играют

’*

- 32 -

Для решения основных задач, овязанных с проектированием гидротехнических сооружений, транопортных туннелей, шахт, коллекторов и т .п ., используются различные научные методы:

аналогий и повторных решений, метод вариантов, графический, аналитический метод, методы исследования операций, стати­ стический, объемных моделей, экспериментальный.

2. Метод аналогий и повторных решений. Метод типовых проектов

Метод аналогий заключается в повторном использовании ре­ шения или конструкции, уже примененных на практике в сходных с данным случаем условиях. Этот метод долгое время считался одним из надежных в практике проектирования подземных сооруже­ ний. Однако с развитием теоретических и научно-эксперименталь­ ных исследований он утратил свое первенствующее значение и .в ваотояшее время считается наиболее примитивным методом, но

Разновидностью метода аналогий и повторных решений являет­ ся метод типовых проектов, который широко используется в под­ земном строительстве при проектировании одинаковых сооружений.

Разработка типовых проектов предназначена для обеспечения строи­ тельства готовыми экономическими проектами, предусматривающими высокие эксплуатационные и строительные качества строящихся объектов.

Применение типовых проектов обеспечивает широкое внедре­ ние в строительство сборных элементов и деталей заводского изготовления, замены строительных работ по возведению сооруже­ ний более простыми и менее трудоемкими монтажными работами. Кро­ ме того, применение типовых проектов должно обеспечить повыше­ ние производительности труда и, темпов строительства, а также сокращение расхода строительных материалов.

Проектными институтами разработаны типовые рабочие черте­ жи вертикальных и наклонных шахтных стволов, протяженных гор -

- 33 -

ных выработок, подземных камер различного назначения, а также объектов жилишно-гражданского строительства.

Институтами Оргэнергоотрой и Гидропроект на основе ста­ тических, гидравлических и энергоэкономических расчетов раз­ работан параметрический ряд подводящих и отводящих туннелей ГЭС, определяющий стандартные размеры в свету попе­

речного сечения туннелей различного очертания. Разработанный параметрический ряд включает следующие внутренние диаметры

Применение параметрического ряда позволяет, унифицировать кон­ струкции туннелей, методы проведения работ и средства механи­ зации, повысить технический и экономический уровни гидротех­ нического туннелестроения.

В типовые проекты при необходимости разрешается вносить изменения в связи с использованием более прогрессивных техно­ логических процессов, объемно-планировочных и конструктивных, решений, обеспечивающих снижение стоимости и улучшение технико­ экономических показателей объектов строительства. Изменения

Показателем степени использования типовых решений при проектировании является удельный вес сметной стоимости строи­

Многолетний опыт проектирования гидроэлектростанций в нашей стране и за рубежом показывает, что лишь в редких слу­ чаях состав и°компоновка их сооружений, величины используемого напора и мощности"определяются местными условиями однозначно. Почти всегдаоэнергетическое использование рассматриваемого

- 34 -

участка реки возможно по нескольким различным схемам при разнообразной компоновке сооружений.

В зависимости от избранной компоновки сооружений и их размеров гидроэлектростанция может иметь различные Энергети­ ческие характеристики. Типы и размеры сооружений в каждой из возможных схем компоновки также могут быть различными, причем каждое отдельное сооружение может быть спроектировано доста­ точно надежным в эксплуатационном отношении. Можно, например, выбрать плотинную или деривационную схему, для отвода воды к турбинам - напорный или безнапорный туннель, трубопровод или канал, разные виды оборудования, плотины различного типа и разной высоты, водосбросы различного типа. Возможен ряд вариантов размещения сооружений.

При практическом решении задачи выбора оптимальной схемы использования участка реки и мощности проектируемой гидроэлек­ тростанции основные затруднения состоят в том, что ее основ­ ные энергетические параметры (напор, мощность, выработка и их изменения во времени) и конструкции сооружений, их размеры, объемы и стоимость работ тесно йвязалы с местными топографиче­ скими и геологическими условиями, а также с методами проведе­ ния работ. В этих условиях оказывается неизбежным вариантный метод проектирования с достаточно подробной разработкой боль­ шого числа возможных вариантов, обеспечивающих надежность ре­ зультатов.

На р и с.2 для примера показаны различные возможные варианты

•проектирования деривационной гидроэлектростанции. В варианте I

используется сравнительно небольшой по длине участок реки. Плотина I создает подпор, необходимый для направления воды в

Вариант 2 предусматривает енергетическое использование го­ раздо большего участка реки, но требует большего объема соору­ жений. Деривационный канал может быть удлинен согласно вариан-

- 36 -

ту 2а или монет оказаться более экономичным сооружением дерива­

реки, чем в варианте 2 , что дает возможность при тех же вели­ чинах расходов воды получить большую мощность и выработку

энергии. К напорному бассейну вода подводится так же, как и в варианте 2 , но при еще большей длине открытого канала (ва­ риант За) или деривационного туннеля (вариант 36). Целесо­ образность того или другого решения должна быть установлена технико-экономическим сравнением различных вариантовТ

- 36 -

Число возможных вариантов может быть очень большим, что приводит к возрастанию объема проектной работы. При разработ­ ке и сравнении возможных вариантов схем, сооружений и обору-1' доваяия гидроэлектростанций должны быть обеспечены прежде всего их достаточно высокое техническое совершенство и на­ дежность эксплуатации.

Основным критерием для сравнения возможных вариантов является экономический анализ и сопоставление. Проектировщик особое внимание должен уделять требованиям наибольшей эконо­ мичности предложенных им решений и стремиться в своей работе наиболее полно обеспечить выполнение этих требований. Это дает ему возможность рекомендовать для строительства тот из сравниваемых вариантов, который способствует наибольшей рен­ табельности капиталовложений, а значит наиболее высоким тем­ пам развития народного хозяйства страны. Проект, не имеющий экономического обоснования, не может получить окончательной оценки и не может быть реализован.

Оценка экономической эффективности может быть произведе­ на по величине абсолютной ежегодной прибыли (рентабельности),

U - эксплуатационные издержки;

К- капиталовложения по строительству гидроэлектро­ станции вместе с оборудованием.

Значение экономического сравнения вариантов гидроэлектростан­ ции‘ и ее ооорукений очень велико и в большинстве случаев его результаты являются решающими. Выбор типа сооружения, в том числе подземного, деталей конструкции и размеров каждого из элементов, т .е . практически каждое инженерное решение сопро­ вождается соответствующими экономическими расчетами.

Основным методом определения величины капиталовложений.]^ , входящей в формулу (2 . 2 ) , являются сметно-финансовые расчеты. На основе чертежей проекта определяется обЬем работ по каждо­ му из сооружений. Это дает возможность определить необходимый

пользованные механизмы и строительное оборудование, ненужные

и отчисления на социальное страхование обслужива­ ющего персонала;

О- аналогичные издержки на охрану;

М- ежегодные затраты на материалы для эксплуатацион­ ного обслуживания (исключая материалы, затрачива­ емые при ремонте);

Ртсредние ежегодные издержки на текущие ремонты;

Ркиздержки на капитальные ремонты, производимые обычно эпизодически, но условно распределенные рав­ номерно на все год/j эксплуатации;

А - амортизационные отчисления;

UJoHдополнительные издержки, ранее не учтенные, напри­ мер, затраты на пропуск паводка, долевое участие’ в

районных мероприятиях и т .п .

где С10 - принимается на основании обобщения данных опыта эксплуатации примерно равной 0,03 - 0,04 и не выше 0,05.

При расчетах амортизации рекомендуется принимать следую­ щие сроки физической амортизации: 25-30 лет для сравнительно быстро изнашивающихся оборудования и сооружений; 30-40 лет для тонкостенных железобетонных гидросооружений; 40-60 лет и

- 39 -

больше (до J00 - 125 лет) для более массивных ( в том числе подземных) сооружений.

Наиболее простые экономические сравнения используются в тех случаях, когда создаваемый сооружением производствен­

мических показателей. Сюда относятся удельные показатели ка­