Электрификация СССР || Проектирование гидроэлектростанций, изыскания и исследования (2)
Электрификация СССР || Гидроэнергетика || 3.4 Проектирование гидроэлектростанций, изыскания и исследования ( часть 1 || часть 2 || часть 3)
<< начало - часть 1 <<
Гидроузлы на многоводных равнинных реках
Равнинные реки имеют разработанные долины с широкими поймами. В руслах и на поймах большинства таких рек залегают на большую глубину аллювиальные отложения, подстилаемые коренными породами. Расходы воды равнинных рек европейской части Советского Союза колеблются при бытовых условиях в широких пределах. Наибольшие расходы наблюдаемых весенних половодий этих рек превышают наименьшие расходы межени в десятки, а иногда и в сотни раз. Расходы весенних половодий на Волге у г. Куйбышева достигали 60 тыс м³/сек.
Первым крупным гидроузлом, возведённым у нас на нескальных грунтах - девонской глине - была Нижне-Свирская ГЭС с напором 13.8 м. Затем, в довоенные годы, также на глинистых грунтах были возведены Верхиеволжские гидроузлы - Иваньковский, Угличский и Рыбинский - с напорами до 18 м. В послевоенные годы на Волге, Дону, Днепре и других реках был возведен ряд гидроузлов, сооружения которых имели в основании глинистые и песчаные грунты. Крупные сооружения с напором 26 м на мелкозернистых песках построены в составе Цимлянского гидроузла: бетонная водосливная плотина, здание гидроэлектростанции, судоходные шлюзы и земляная намывная плотина. В 50-е годы на мелкозернистых песчаных и глинистых грунтах было осуществлено строительство ещё более крупных гидротехнических сооружений - Волжских ГЭС имени В.И.Ленина и имени XXII съезда КПСС - с напором до 30 м, пропускная способность их сооружений превышает 70 тыс м³/сек. Ещё больше напор - 40 м - на Плявиньской ГЭС имени В.И.Ленина, бетонные сооружения которой расположены на моренных суглинках и супесях при наличии глубинных напорных вод.
Ряд гидроузлов на Днепре, Оби, на среднеазиатских реках построен с расположением бетонных сооружений на скальных основаниях, а земляных плотин - на аллювиальных грунтах. Наличие скальных оснований благоприятно сказалось на решениях конструкций бетонных сооружений; значительно улучшены технико-экономические показатели этих гидроузлов.
На крупных гидроузлах, сооружённых на равнинных реках, применялись две компоновки водопропускных бетонных сооружений (плотины и здания гидроэлектростанции) - русловая и пойменная, выбор между которыми в каждом конкретном случае определялся технико-экономическими и производственными условиями строительства. Первоначально, при напорах примерно до 10-15 м, применялись русловые компоновки бетонных водопропускных сооружений, возводившихся в две очереди. Примером такой компоновки является Нижне-Свирский энергетическо-транспортный гидроузел.
Однако на крупных реках, русла которых сложены размываемыми грунтами, перемычки в русле получаются очень тяжёлыми, а возведение бетонных сооружений в две очереди значительно увеличивает срок строительства. В связи с этим широкое распространение получили пойменные компоновки бетонных водопропускных сооружений. Особенностью такой компоновки является то, что все бетонные водопропускные сооружения возводятся на пойме реки за общими ограждающими сравнительно невысокими перемычками, а по руслу реки, между продольной перемычкой и другим берегом, в течение всего периода строительства бетонных сооружений пропускается расход реки и осуществляется судоходство. После готовности бетонных сооружений через них пропускаются расходы реки, а русло реки перекрывается сначала каменным банкетом, а затем земляной плотиной, возводимой намывом грунта в воду. В последующий период производится достройка сооружений напорного фронта и осуществляется постепенное наполнение водохранилища.
Весьма экономичная и удобная в производственном отношении однобережная пойменная компоновка всех бетонных сооружений (включая шлюзы) позволяла ограничиться при их возведении одной строительной площадкой, не дублировать на двух берегах реки временные и подсобные вспомогательные предприятия и рабочие посёлки, а также избежать постройки моста для их связи. По этой схеме были построены Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС, Воткинский, Каховский, Плявиньский и другие гидроузлы.
Характеристики некоторых комплексных и гидроэнергетических узлов, возведённых и ныне строящихся на равнинных реках, приведены в таблице 3-10.
Конструкции водосбросных бетонных плотин на нескальных основаниях определялись гидравлическими условиями пропуска наибольших расчётных расходов воды и гашением энергии сбрасываемого в нижний бьеф потока, а также размерами подземного контура, обеспечивающего фильтрационную прочность основания и отсутствие в нем опасных суффозионных процессов. Эти условия сочетаются с требованиями обеспечения необходимых запасов прочности и устойчивости на сдвиг, а также допустимых деформаций основания и конструкций сооружений.
В целях сокращения длины весьма дорогого водосбросного фронта, основные разработки в области гидравлики гидроузлов велись в направлении увеличения удельных расходов на рисберме плотины и создания наиболее совершенных типов гасителей и эффективных схем маневрирования затворами, обеспечивающих в нижнем бьефе возможно равномерное распределение расходов по рисберме, а также создания наиболее надёжных и экономичных типов концевого крепления. В результате проведенных исследований величины удельных расходов удалось повысить с 25 до 70 м³/сек при основаниях из слабо размываемых связных (глинистых) грунтов и с 15 до 50 м³/сек и более при основаниях из легко размываемых песчаных грунтов. Основной схемой подземного контура водосбросных плотин для борьбы с опасной фильтрацией стала дренажная схема с применением обратных фильтров.
При песчаных грунтах обратные фильтры распространяются под водосливную часть плотины, а при связных глинистых грунтах, допускающих весьма малую длину водонепроницаемой части подземного контура (Lп.к=1÷2 Нмакс) в отдельных случаях заходят непосредственно под понур. При наличии в основании прослоек грунтов различной водопроницаемости применяется также вертикальный дренаж, осуществляемый в виде скважин, оборудованных фильтрами.
Основным способом облегчения конструкций (уменьшение объёма бетона) водосбросных плотин и обеспечения устойчивости их на сдвиг стало использование веса грунтовых и водяных пригрузок (при одновременном уменьшении противодавления под сооружением указанными выше дренажными схемами). Это достигается путём устройства выдвинутых в сторону верхнего бьефа консолей фундаментных плит, а также тонких железобетонных анкерных понуров, пригруженных грунтом и избыточным давлением воды, равным разнице между весом воды над понуром и противодавлением воды под ним. На ряде гидроузлов в целях уменьшения объёма бетона нашли применение пустотные водосливы, загруженные песком или камнем, а также другие облегчённые конструкции.
Усовершенствование конструкций водосливных плотин на нескальных основаниях и уточнение на основе натурных исследований способов их расчета дали возможность уменьшить объёмы бетона по ним на 30-40%. Этому способствовал также постепенный переход от малоармированного бетона с содержанием арматуры 20-25 кг/м³ к массивному железобетону с армированием 50-60 кг/м³. При этом толщины элементов ограничивались лишь условиями их трещиностойкости.
Здания ряда гидроэлектростанций на нескальных основаниях (Нижне-Свирская, Верхневолжские, Цимлянская, Воткинская и др.) построены обычного типа. Здания ГЭС входили в состав напорного фронта и располагались на одной линии с водосбросными плотинами. При диаметре рабочих колёс турбин поворотнолопастного типа на этих станциях до 9.0 м удельные расходы воды в нижнем бьефе у здания ГЭС не превышали (при работе турбин) 15-25 м³/сек, т.е. были в несколько раз меньше, чем на рисберме водосбросных плотин.
В послевоенные годы применены типы гидроэлектростанций, в которых здания ГЭС совмещены с водосбросными сооружениями. Схема таких зданий ГЭС с напорными донными водосбросами, расположенными между турбинами и проходящими со стороны верхнего бьефа под спиральными камерами, а со стороны нижнего бьефа - над отсасывающими трубами, применена на Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС и др. На Иркутской и Дубоссарской ГЭС водосбросы размещены выше спиральных камер.
Совмещённый тип здания станций, применявшийся в основном при отношении диаметра рабочего колеса турбины к наибольшему напору на гидроузле Dт:Hмакс = 0.3÷0.4, позволил сократить фронт бетонных сооружений в отдельных случаях до 40% и объём бетонных работ по ним на 10-15%. Благодаря такой компоновке и высокой естественной зарегулированности р. Ангары, вытекающей из озера Байкал, на Иркутской ГЭС удалось полностью отказаться от водосбросной плотины.
На гидроэлектростанциях, где река несёт большое количество наносов и где ожидается значительное заиление водохранилища, напорные донные водосбросы служат также и для промыва наносов перед турбинными водозаборами. Такое решение применено на Уч-Курганской ГЭС на р. Нарыне и на Головной ГЭС на р. Вахше.
Другим решением совмещённых гидроэлектростанций был тип водосливной ГЭС с размещением вертикальных гидроагрегатов внутри тела железобетонной плотины под водосливной плитой. При обычных вертикальных гидроагрегатах размещение над ними водосливов оказывалось возможным только при соотношении Dт:Hмакс = 0.15÷0.20. При напорах на гидроузел менее 25-30 м и при значительной мощности ГЭС применение зданий станций такого типа вызывало необходимость уменьшения единичных мощностей агрегатов с соответствующим увеличением их числа. На Камской ГЭС такое решение было вызвано особыми геологическими условиями. При напорах на гидроузел более 35 м водосливный тип гидроэлектростанции позволяет совсем отказаться от водосбросных плотин без уменьшения мощности вертикальных гидроагрегатов (например, на Плявиньской ГЭС имени В.И.Ленина). Ограничения в применении водосливного типа гидроэлектростанции при малых напорах отпадают при применении горизонтальных капсульных гидроагрегатов небольшой единичной мощности (до 20 МВт) с диаметром рабочего колеса 5-6 м. Такое решение осуществлено на Череповецкой и Киевской ГЭС. Более мощные гидроагрегаты (до 50 МВт) устанавливаются в виде опытных на Саратовской ГЭС.
По условиям устойчивости на сдвиг, а также в фильтрационном и статическом отношениях напорные здания гидроэлектростанции как обычного, так и совмещённого типа отличались от водосбросных плотин тем, что из-за значительной длины проточной части гидроагрегатов они имели более развитый подземный контур и больший удельный объём бетона. Здания гидроэлектростанций разрезаются вдоль напорного фронта на секции, включающие два или четыре блока гидроагрегатов. При плотных однородных грунтах основания длина секции доводилась до 100 м и более. Следует отметить, что при водосливных ГЭС и зданиях ГЭС, совмещённых с напорными водосбросами, особенно низконапорных, создаются некоторые неудобства и трудности эксплуатации. Судоходные сооружения в гидроузлах на равнинных реках при напорах на них, не превышающих 40 м, возводились в виде камерных шлюзов. Для применения судоподъёмников при таких напорах и большом водоизмещении судов (3.5-13 тыс т) не было экономических предпосылок.
На речных гидроузлах судоходные шлюзы строились в зависимости от грузооборота однониточными (на Днепре, Дону, Верхней Волге и др.) или двухниточными (на Средней и Нижней Волге, Каме). На большинстве гидроузлов судоходные шлюзы однокамерные. На Горьковском, Куйбышевском и Цимлянском гидроузлах судопропускные сооружения состоят из двух однокамерных шлюзов с каналом (разъездным бьефом) между ними. На Волгоградском гидроузле применен двухкамерный двухниточный шлюз, на Камском гидроузле - парный шестикамерный шлюз. Опыт эксплуатации показал, что при нескальных основаниях и напорах до 20-22 м наиболее целесообразными (в строительном и эксплуатационном отношениях) являются однокамерные шлюзы. На всех шлюзах с напорами на камеры до 12 м применялись головные системы питания, при напорах более 15 м - распределительные системы. При расположении шлюзов близко к реке применялся боковой выпуск воды, удобный в эксплуатационном отношении. На ряде гидроузлов шлюзовые камеры приспособлены для сброса воды в период прохождения паводков, что позволяет сократить фронт водосбросных устройств подпорных сооружений.
На всех шлюзах головы и камеры осуществлялись, как правило, со сплошными железобетонными днищами. При расположении камер шлюзов в нижнем бьефе применялись как разрезные (преимущественно на связных грунтах), так и неразрезные днища. При расположении в верхнем бьефе камеры выполнялись с неразрезными днищами, так называемого докового типа. При возведении камер Каховского и Волгоградского шлюзов применялось обжатие бетонных днищ гравитационным способом для снижения растягивающих напряжений. Этот способ обеспечил экономию бетонной кладки без увеличения арматуры за счёт усложнения строительных работ из-за устройства временных разрезок днища.
В составе гидроузлов на равнинных реках нашли повсеместное применение земляные плотины. Широкие русла и поймы равнинных рек, на которых сооружались крупные гидроэнергетические узлы, потребовали возведения земляных плотин большого протяжения и объёма на глинистых, песчаных, лёссовых и торфяных основаниях. На отдельных гидроузлах длина этих сооружений составляла десятки километров, а объёмы их - десятки миллионов кубических метров. Русловые участки земляных плотин возводились в основном способом гидромеханизации после отвода реки через бетонные сооружения и после перекрытия её русла каменными банкетами. В тело этих плотин намывались песчаные грунты разной крупности вплоть до самых мелких Dср = 0.15 мм), с использованием, по возможности, грунтов из выемок котлованов под бетонные сооружения и из каналов. Применение для намыва русловых плотин гидромеханизации позволяло быстро завершать перекрытие русла без возведения перемычек. Всего способом гидромеханизации на равнинных реках выполнено более 500 млн м³ земляных работ и возведено более 50 плотин и дамб суммарной длиной свыше 200 км. Намывные плотины и дамбы однородного песчаного профиля стали наиболее характерным видом напорных земляных сооружений гидроузлов на равнинных реках. Способ возведения водоупорных элементов земляных плотин путем отсыпки связных, переувлажненных и мерзлых грунтов в воду позволил расширить диапазон применения грунтов для возведения земляных подпорных сооружений, вести в ряде случаев работы также без перемычек и водоотлива.
Основным типом крепления верховых откосов плотин и дамб, подверженных воздействию волн, стали армированные бетонные плитчатые покрытия с водонепроницаемыми швами между плитами. Дренаж выполняется в виде обратных фильтров между телом плотины и каменным банкетом.
>> конец - часть 3 >>
<< начало - часть 1 <<
Гидроузлы на многоводных равнинных реках
Равнинные реки имеют разработанные долины с широкими поймами. В руслах и на поймах большинства таких рек залегают на большую глубину аллювиальные отложения, подстилаемые коренными породами. Расходы воды равнинных рек европейской части Советского Союза колеблются при бытовых условиях в широких пределах. Наибольшие расходы наблюдаемых весенних половодий этих рек превышают наименьшие расходы межени в десятки, а иногда и в сотни раз. Расходы весенних половодий на Волге у г. Куйбышева достигали 60 тыс м³/сек.
Первым крупным гидроузлом, возведённым у нас на нескальных грунтах - девонской глине - была Нижне-Свирская ГЭС с напором 13.8 м. Затем, в довоенные годы, также на глинистых грунтах были возведены Верхиеволжские гидроузлы - Иваньковский, Угличский и Рыбинский - с напорами до 18 м. В послевоенные годы на Волге, Дону, Днепре и других реках был возведен ряд гидроузлов, сооружения которых имели в основании глинистые и песчаные грунты. Крупные сооружения с напором 26 м на мелкозернистых песках построены в составе Цимлянского гидроузла: бетонная водосливная плотина, здание гидроэлектростанции, судоходные шлюзы и земляная намывная плотина. В 50-е годы на мелкозернистых песчаных и глинистых грунтах было осуществлено строительство ещё более крупных гидротехнических сооружений - Волжских ГЭС имени В.И.Ленина и имени XXII съезда КПСС - с напором до 30 м, пропускная способность их сооружений превышает 70 тыс м³/сек. Ещё больше напор - 40 м - на Плявиньской ГЭС имени В.И.Ленина, бетонные сооружения которой расположены на моренных суглинках и супесях при наличии глубинных напорных вод.
Ряд гидроузлов на Днепре, Оби, на среднеазиатских реках построен с расположением бетонных сооружений на скальных основаниях, а земляных плотин - на аллювиальных грунтах. Наличие скальных оснований благоприятно сказалось на решениях конструкций бетонных сооружений; значительно улучшены технико-экономические показатели этих гидроузлов.
На крупных гидроузлах, сооружённых на равнинных реках, применялись две компоновки водопропускных бетонных сооружений (плотины и здания гидроэлектростанции) - русловая и пойменная, выбор между которыми в каждом конкретном случае определялся технико-экономическими и производственными условиями строительства. Первоначально, при напорах примерно до 10-15 м, применялись русловые компоновки бетонных водопропускных сооружений, возводившихся в две очереди. Примером такой компоновки является Нижне-Свирский энергетическо-транспортный гидроузел.
Однако на крупных реках, русла которых сложены размываемыми грунтами, перемычки в русле получаются очень тяжёлыми, а возведение бетонных сооружений в две очереди значительно увеличивает срок строительства. В связи с этим широкое распространение получили пойменные компоновки бетонных водопропускных сооружений. Особенностью такой компоновки является то, что все бетонные водопропускные сооружения возводятся на пойме реки за общими ограждающими сравнительно невысокими перемычками, а по руслу реки, между продольной перемычкой и другим берегом, в течение всего периода строительства бетонных сооружений пропускается расход реки и осуществляется судоходство. После готовности бетонных сооружений через них пропускаются расходы реки, а русло реки перекрывается сначала каменным банкетом, а затем земляной плотиной, возводимой намывом грунта в воду. В последующий период производится достройка сооружений напорного фронта и осуществляется постепенное наполнение водохранилища.
Весьма экономичная и удобная в производственном отношении однобережная пойменная компоновка всех бетонных сооружений (включая шлюзы) позволяла ограничиться при их возведении одной строительной площадкой, не дублировать на двух берегах реки временные и подсобные вспомогательные предприятия и рабочие посёлки, а также избежать постройки моста для их связи. По этой схеме были построены Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС, Воткинский, Каховский, Плявиньский и другие гидроузлы.
Характеристики некоторых комплексных и гидроэнергетических узлов, возведённых и ныне строящихся на равнинных реках, приведены в таблице 3-10.
Конструкции водосбросных бетонных плотин на нескальных основаниях определялись гидравлическими условиями пропуска наибольших расчётных расходов воды и гашением энергии сбрасываемого в нижний бьеф потока, а также размерами подземного контура, обеспечивающего фильтрационную прочность основания и отсутствие в нем опасных суффозионных процессов. Эти условия сочетаются с требованиями обеспечения необходимых запасов прочности и устойчивости на сдвиг, а также допустимых деформаций основания и конструкций сооружений.
В целях сокращения длины весьма дорогого водосбросного фронта, основные разработки в области гидравлики гидроузлов велись в направлении увеличения удельных расходов на рисберме плотины и создания наиболее совершенных типов гасителей и эффективных схем маневрирования затворами, обеспечивающих в нижнем бьефе возможно равномерное распределение расходов по рисберме, а также создания наиболее надёжных и экономичных типов концевого крепления. В результате проведенных исследований величины удельных расходов удалось повысить с 25 до 70 м³/сек при основаниях из слабо размываемых связных (глинистых) грунтов и с 15 до 50 м³/сек и более при основаниях из легко размываемых песчаных грунтов. Основной схемой подземного контура водосбросных плотин для борьбы с опасной фильтрацией стала дренажная схема с применением обратных фильтров.
При песчаных грунтах обратные фильтры распространяются под водосливную часть плотины, а при связных глинистых грунтах, допускающих весьма малую длину водонепроницаемой части подземного контура (Lп.к=1÷2 Нмакс) в отдельных случаях заходят непосредственно под понур. При наличии в основании прослоек грунтов различной водопроницаемости применяется также вертикальный дренаж, осуществляемый в виде скважин, оборудованных фильтрами.
Основным способом облегчения конструкций (уменьшение объёма бетона) водосбросных плотин и обеспечения устойчивости их на сдвиг стало использование веса грунтовых и водяных пригрузок (при одновременном уменьшении противодавления под сооружением указанными выше дренажными схемами). Это достигается путём устройства выдвинутых в сторону верхнего бьефа консолей фундаментных плит, а также тонких железобетонных анкерных понуров, пригруженных грунтом и избыточным давлением воды, равным разнице между весом воды над понуром и противодавлением воды под ним. На ряде гидроузлов в целях уменьшения объёма бетона нашли применение пустотные водосливы, загруженные песком или камнем, а также другие облегчённые конструкции.
Усовершенствование конструкций водосливных плотин на нескальных основаниях и уточнение на основе натурных исследований способов их расчета дали возможность уменьшить объёмы бетона по ним на 30-40%. Этому способствовал также постепенный переход от малоармированного бетона с содержанием арматуры 20-25 кг/м³ к массивному железобетону с армированием 50-60 кг/м³. При этом толщины элементов ограничивались лишь условиями их трещиностойкости.
Здания ряда гидроэлектростанций на нескальных основаниях (Нижне-Свирская, Верхневолжские, Цимлянская, Воткинская и др.) построены обычного типа. Здания ГЭС входили в состав напорного фронта и располагались на одной линии с водосбросными плотинами. При диаметре рабочих колёс турбин поворотнолопастного типа на этих станциях до 9.0 м удельные расходы воды в нижнем бьефе у здания ГЭС не превышали (при работе турбин) 15-25 м³/сек, т.е. были в несколько раз меньше, чем на рисберме водосбросных плотин.
В послевоенные годы применены типы гидроэлектростанций, в которых здания ГЭС совмещены с водосбросными сооружениями. Схема таких зданий ГЭС с напорными донными водосбросами, расположенными между турбинами и проходящими со стороны верхнего бьефа под спиральными камерами, а со стороны нижнего бьефа - над отсасывающими трубами, применена на Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС и др. На Иркутской и Дубоссарской ГЭС водосбросы размещены выше спиральных камер.
Совмещённый тип здания станций, применявшийся в основном при отношении диаметра рабочего колеса турбины к наибольшему напору на гидроузле Dт:Hмакс = 0.3÷0.4, позволил сократить фронт бетонных сооружений в отдельных случаях до 40% и объём бетонных работ по ним на 10-15%. Благодаря такой компоновке и высокой естественной зарегулированности р. Ангары, вытекающей из озера Байкал, на Иркутской ГЭС удалось полностью отказаться от водосбросной плотины.
На гидроэлектростанциях, где река несёт большое количество наносов и где ожидается значительное заиление водохранилища, напорные донные водосбросы служат также и для промыва наносов перед турбинными водозаборами. Такое решение применено на Уч-Курганской ГЭС на р. Нарыне и на Головной ГЭС на р. Вахше.
Другим решением совмещённых гидроэлектростанций был тип водосливной ГЭС с размещением вертикальных гидроагрегатов внутри тела железобетонной плотины под водосливной плитой. При обычных вертикальных гидроагрегатах размещение над ними водосливов оказывалось возможным только при соотношении Dт:Hмакс = 0.15÷0.20. При напорах на гидроузел менее 25-30 м и при значительной мощности ГЭС применение зданий станций такого типа вызывало необходимость уменьшения единичных мощностей агрегатов с соответствующим увеличением их числа. На Камской ГЭС такое решение было вызвано особыми геологическими условиями. При напорах на гидроузел более 35 м водосливный тип гидроэлектростанции позволяет совсем отказаться от водосбросных плотин без уменьшения мощности вертикальных гидроагрегатов (например, на Плявиньской ГЭС имени В.И.Ленина). Ограничения в применении водосливного типа гидроэлектростанции при малых напорах отпадают при применении горизонтальных капсульных гидроагрегатов небольшой единичной мощности (до 20 МВт) с диаметром рабочего колеса 5-6 м. Такое решение осуществлено на Череповецкой и Киевской ГЭС. Более мощные гидроагрегаты (до 50 МВт) устанавливаются в виде опытных на Саратовской ГЭС.
По условиям устойчивости на сдвиг, а также в фильтрационном и статическом отношениях напорные здания гидроэлектростанции как обычного, так и совмещённого типа отличались от водосбросных плотин тем, что из-за значительной длины проточной части гидроагрегатов они имели более развитый подземный контур и больший удельный объём бетона. Здания гидроэлектростанций разрезаются вдоль напорного фронта на секции, включающие два или четыре блока гидроагрегатов. При плотных однородных грунтах основания длина секции доводилась до 100 м и более. Следует отметить, что при водосливных ГЭС и зданиях ГЭС, совмещённых с напорными водосбросами, особенно низконапорных, создаются некоторые неудобства и трудности эксплуатации. Судоходные сооружения в гидроузлах на равнинных реках при напорах на них, не превышающих 40 м, возводились в виде камерных шлюзов. Для применения судоподъёмников при таких напорах и большом водоизмещении судов (3.5-13 тыс т) не было экономических предпосылок.
На речных гидроузлах судоходные шлюзы строились в зависимости от грузооборота однониточными (на Днепре, Дону, Верхней Волге и др.) или двухниточными (на Средней и Нижней Волге, Каме). На большинстве гидроузлов судоходные шлюзы однокамерные. На Горьковском, Куйбышевском и Цимлянском гидроузлах судопропускные сооружения состоят из двух однокамерных шлюзов с каналом (разъездным бьефом) между ними. На Волгоградском гидроузле применен двухкамерный двухниточный шлюз, на Камском гидроузле - парный шестикамерный шлюз. Опыт эксплуатации показал, что при нескальных основаниях и напорах до 20-22 м наиболее целесообразными (в строительном и эксплуатационном отношениях) являются однокамерные шлюзы. На всех шлюзах с напорами на камеры до 12 м применялись головные системы питания, при напорах более 15 м - распределительные системы. При расположении шлюзов близко к реке применялся боковой выпуск воды, удобный в эксплуатационном отношении. На ряде гидроузлов шлюзовые камеры приспособлены для сброса воды в период прохождения паводков, что позволяет сократить фронт водосбросных устройств подпорных сооружений.
На всех шлюзах головы и камеры осуществлялись, как правило, со сплошными железобетонными днищами. При расположении камер шлюзов в нижнем бьефе применялись как разрезные (преимущественно на связных грунтах), так и неразрезные днища. При расположении в верхнем бьефе камеры выполнялись с неразрезными днищами, так называемого докового типа. При возведении камер Каховского и Волгоградского шлюзов применялось обжатие бетонных днищ гравитационным способом для снижения растягивающих напряжений. Этот способ обеспечил экономию бетонной кладки без увеличения арматуры за счёт усложнения строительных работ из-за устройства временных разрезок днища.
В составе гидроузлов на равнинных реках нашли повсеместное применение земляные плотины. Широкие русла и поймы равнинных рек, на которых сооружались крупные гидроэнергетические узлы, потребовали возведения земляных плотин большого протяжения и объёма на глинистых, песчаных, лёссовых и торфяных основаниях. На отдельных гидроузлах длина этих сооружений составляла десятки километров, а объёмы их - десятки миллионов кубических метров. Русловые участки земляных плотин возводились в основном способом гидромеханизации после отвода реки через бетонные сооружения и после перекрытия её русла каменными банкетами. В тело этих плотин намывались песчаные грунты разной крупности вплоть до самых мелких Dср = 0.15 мм), с использованием, по возможности, грунтов из выемок котлованов под бетонные сооружения и из каналов. Применение для намыва русловых плотин гидромеханизации позволяло быстро завершать перекрытие русла без возведения перемычек. Всего способом гидромеханизации на равнинных реках выполнено более 500 млн м³ земляных работ и возведено более 50 плотин и дамб суммарной длиной свыше 200 км. Намывные плотины и дамбы однородного песчаного профиля стали наиболее характерным видом напорных земляных сооружений гидроузлов на равнинных реках. Способ возведения водоупорных элементов земляных плотин путем отсыпки связных, переувлажненных и мерзлых грунтов в воду позволил расширить диапазон применения грунтов для возведения земляных подпорных сооружений, вести в ряде случаев работы также без перемычек и водоотлива.
Основным типом крепления верховых откосов плотин и дамб, подверженных воздействию волн, стали армированные бетонные плитчатые покрытия с водонепроницаемыми швами между плитами. Дренаж выполняется в виде обратных фильтров между телом плотины и каменным банкетом.
>> конец - часть 3 >>