10415

5. ЗДАНИЕ ГЭС

Целью данной главы в курсовом проекте является размещение здания ГЭС

всоставе гидроузла, генеральный план которого необходимо разработать.

Вначале нужноопределитьгабариты зданияГЭСпографикам[29,п.4.3.2]

взависимости от диаметра рабочего колеса и типа турбины, которые в свою очередь также определяются по [29] или точнее должны быть подобраны в параллельно выполняемом разделе 2 настоящего ККП.

Разрабатываются водопроводящие сооружения здания ГЭС – водоприёмник и энергетические водоводы, методика проектирования которых приведена в

[29, п. 4.3.4].

Далее выбирается схема размещения здания ГЭС, основные типы которых приведены в [18, с. 192]. Рассматриваются приплотинные здания, что вызвано тем что. в данном проекте рассматривается высокая плотина, при которой русловое здание ГЭС, воспринимающее напор, как правило не может быть применено. Компоновка наземных приплотинных зданий предусматривает подвод водыкагрегатампотурбиннымводоводам,которыепрокладываютсялибовтеле бетонных станционных плотин, либо выполняются в виде открытых водоводов. Приплотинное здание станции примыкает к плотине со стороны нижнего бьефа либо отстоит от неё на некотором расстоянии. Возможны также варианты встроенного здания ГЭС в плотину применимого при высоких гравитационных плотинах, или контрфорсных в которых здание может размещаться между контр-

форсов [18, с. 192].

Впроекте необходимо разработать и представить поперечный профиль станционной плотины, со схематично изображённым зданием ГЭС. В станционной плотине должны быть показаны запроектированные водопроводящие сооружения.

61

6.КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

Всоответствии с [2] в проектах бетонных и железобетонных плотин I, II и III классов, в их основании и береговых примыканиях необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений за состоянием сооружений, их оснований и береговых примыканий как в период строительства, так и в процессе эксплуатации, с применением, как правило, автоматизированной системы опроса контрольно-изме- рительной аппаратуры (АСО КИА) [2, п. 13.2].

Вданной главе необходимо разработать схему размещения КИА в глухой бетонной плотине, привести перечень и назначение используемой КИА.

Дляисследованияфильтрациивбетонныхсооруженияхиспользуютсяпьезометры, которые устанавливаются по подошве плотины и в его вертикальных сечениях. Фильтрационные расходы через бетонные сооружения характеризуются качество бетона и монолитность кладки. Время от времени делаются химические анализы профильтровавшейся воды для установления факта выщелачивания бетона.

Измерение горизонтальных деформаций сооружений производится геодезическим методом: триангуляцией и визированием по створу.

Измерение прекосов, раскрытия швов, трещин и т.д. производится с помощью мерной линейки или специальным щелеметром в трёх измерениях.

Измерениевнутреннихдеформацийинапряженийпроизводитсяструнным методом, при помощи струнных тензометров, электротензометров сопротивления.

Измерение температуры внутри сооружения производится при помощи термометров сопротивления или телетермометров.

62

7.ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОУЗЛА

Вданной главе описывается очерёдность строительства гидроузла, приводится расчёт пропуска строительных расходов, и разрабатывается конструкция временных сооружения для пропуска строительных расходов (перемычек, туннелей).

Сооружения для пропуска строительных расходов в соответствии с [1] относятся к временным, для которых расчётные максимальные расходы воды Qстр необходимо принимать по [1, п. 8.30] в зависимости от их класса [1, п. 8.2], [27].

При пропуске строительных расходов путём секционирования русла проектирование должно быть направлено на определение размеров и конструкции перемычек всех очередей строительства. Подробные расчёты для этого описаны

в[20, 21]. При пропуске строительных расходов с отводом воды из русла реки по каналам, лоткам, трубам, туннелям целью проектирования является выяснение основных размеров этих сооружений, для чего необходимо выполнение гидравлических расчётов [20, 21].

При строительстве высоконапорных гидроузлов часто применяются для пропуска строительных расходов строительные туннели, которые проектируются в соответствии с [22].Строительный туннель может быть рассчитан вдалее приведённой последовательности. Прокладывается трасса туннеля [22, п. 5.1 – 5.3]. Принимается форма поперечного сечения туннеля в зависимости от коэффициента крепости грунта [22, п. 5.4]. Определяется площадь живого сечения водного потока в туннеле Qстр /Vмакс, при которой подбираются размеры

туннеля (высота h и ширина b) [22, п. 5.7], из учёта его наполнения d = 0,85 h, и ограничения ширины одной нитки туннеля не более порядка 10 м. Определяется необходимый уклон i из формулы Шези Qсбр CRi , в которой R / ;

С = R1/6/n (по формуле Маннинга), где n – коэффициент шероховатости обделки туннеля(0,012÷0,014).Устанавливаетсявысотноеположение,начинаясотметки пороганизовогопортала ПНП=СУ–d,пристроительномуровневоды внижнем

63

бьефе СУ, или ПНП назначается равным отметке дна реки. Отметка порога верхового портала – ПВП = ПНП + i×L, где L – протяжённость туннеля в плане. Напор на верховом портале Hп в случае напорного (Hп > 1,4 hвх) или полунапорного режима (1,2 hвх < Hп < 1,4 hвх) на входе определяется из напорной формулы

Qсбр 2gZ ,гдеμ–коэффициентрасхода,Z–напорнадсерединойвходного сечения туннеля, Нп ≈ Z + 0,5hвх, в случае безнапорного режима (Hп < 1,2 hвх) из формулы водослива(4.7).ДалеевычисляетсястроительныйуровеньводывверхнембьефеУВБс=ПВП+Hп,относительнокоторогосзапасом1,5мопределяется отметка гребня верховой перемычки ГВП = УВБс + 1,5 м. Аналогично определяется отметка гребня низовой перемычки ГНП = СУ + 1,5 м. Возможно провести технико-экономическое сравнение вариантов туннеля, т.к. увеличение сечения туннеля и его удорожание, уменьшает строительный УВБ и, следовательно, высоту верховой перемычки и её стоимость, и наоборот.

Конструкции перемычек для строительства сооружений гидроузла могут быть разработаны с использованием аналогов [19].

Врезультате проектирования сооружений для пропуска строительных расходовдолжныбытьпредставленыконструкцииперемычекввидеихпоперечных сечений, поперечные сечения отводящих сооружений (каналы, лотки, трубы, туннели), а также продольные профили по осям отводящих сооружений с показанием естественной поверхности земли и врезкой этих сооружений.

8.КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА

Всоответствующей главе необходимо разработать генеральный план гидроузла. Для этого сначала выбрать компоновку гидроузла, которая с проектируемой высокой плотиной обычно получается русловой. Далее необходимо описать состав гидротехнических сооружений гидроузла, их назначение, положение по напорному фронту и основные параметры. Указать класс запроектированных гидротехнических сооружений [27]. При проектировании компоновки можно воспользоваться методическими рекомендациями [29], [30].

64

9. СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ЕГО ЗАЩИТА

Проект оформляется в виде пояснительной записки на листах формата А4 и одного чертежа, выполненного на листе формата А1.

На чертеже обязательно следует представить:

-генеральный план гидроузла;

-поперечный разрез бетонной плотины;

-разрез по водосбросному сооружению, и план одной его секции или для береговых водосброс план водоприёмной части;

-технико-экономические показатели.

Также на чертеже могут быть представлены:

-вид с нижнего бьефа совмещённый с геологическим разрезом;

-разрез вдоль тока воды по строительнымсооружениям (перемычкам,туннелям);

-конструкция уплотнений швов.

В пояснительную записку включаются все необходимые, приведённые в данных методических указания и указанные выше чертежи сооружений, схемы, таблицы, расчёты, их результаты. Примерный состав пояснительной записки даётся ниже.

Раздел проекта выполняется в течении двух семестров – 9 и 10, в течении которых ведётся контроль его выполнения с простановкой процентов, по которым выставляется промежуточная аттестация. Нормы процентов: промежуточная аттестация 9 семестара – 20% (проектирование профиля бетонной плотины, дренаж, цементация); аттестация за 9 семестр – 40 % (расчёты на прочность и устойчивость, выбор бетонов); промежуточная аттестация 10 семестр – 80% (оставшиеся части пояснительной записки); 10 семестр – 95% (разработка чертежа и защита раздела 1 ККП).

Защита проекта осуществляется руководителю (преподавателю) при условиивыполнениявсрокипослеисправлениявсехзамечаний,найденныхприпроверке проекта.

65

СОСТАВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ К ПРОЕКТУ (ПРИМЕР)

Введение

1.Исходные данные

2.Генеральный план и компоновка

3.Массивная гравитационная плотина 3.1.Класс гидротехнических сооружений 3.2.Конструирование профиля 3.3.Цементация основания 3.4.Дренаж тела и основания плотины

3.5.Разрезка плотины деформационными швами и их уплотнения 3.6.Расчёты на прочность и устойчивость

3.6.1.Предпосылки и метод расчёта

3.6.2.Нагрузки

3.6.3.Устойчивость на сдвиг

3.6.4.Напряжения в основании плотины

3.6.5.Расчёт напряжённого состояния плотины треугольного профиля

3.6.6.Численное моделирование напряжённо-деформированного состояния системы плотина-основание

3.7.Назначение класса и марок бетона 3.8.Выводы по проектированию гравитационной плотины

4.Водосбросные сооружения 4.1.Выбор типа водосбросного сооружения

4.2.Гидравлический расчёт водосливной плотины

4.2.1.Расчётные и сбросные расходы

4.2.2.Расчёт водослива

4.2.3.Расчёт сопряжения бьефов отброшенной струёй 4.3.Гидромеханическое оборудование 4.4.Конструкция водосливной плотины

5.Здание ГЭС 5.1.Определение габаритов здания ГЭС

5.2.Водопроводящие сооружения 5.3.Станционная плотина

6.Контрольно-измерительная аппаратура

7.Организация строительства гидроузла 7.1.Очерёдность строительства 7.2.Расчёт пропуска строительных расходов

7.3.Временные сооружения для пропуска строительных расходов

8.Объёмы строительно-монтажных работ и сметная стоимость

9.Технико-экономические показатели гидроузла Литература

66

ЛИТЕРАТУРА

1.СП 58.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения.

2.СП 40.13330.2012. Плотины бетонные и железобетонные. Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85.

3.СП 39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05-84*.

4.СП 38.13330.2012.Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*.

5.СП 23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85.

6.СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87.

7.Бюллетень строительной техники. – 1989, №3.

8.Гидротехнические сооружения/ Под редакцией В.П. Недриги.- М.,Стройиздат.1983.-543 с.(Справочник проектировщика).

9.Бетонные плотины (на скальных основаниях) / Под редакцией М.М. Гришина. – М.: Стройиздат, 1975. – 352 с.

10.Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. М.: Высшая школа, 1975. –

328 с.

11.Руководство по определению нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения. П. 58-76. Л.: ВНИГ им. Б.Е. Веденеева, 1977. – 316 с.

12.Гидротехнические сооружения. Часть I / Под редакцией М.М. Гришина. – М.: Высшая школа, 1979. – 615 с.

13.Гидротехнические сооружения / Под редакцией Н.П. Розанова. – М.: Стройздат, 1978. – 647 с.

14.Справочник по гидротехнике. – М.: Госстройиздат, 1955. – 828 с.

67

15.Технические указания на проектирование массивно-контрфорсных плотин. – Л.: Гидроэнергопроект, 1962. – 113 с.

16.Указания по проектированию противофильтрационных цементационных завес в скальных основаниях бетонных плотин. ВСН-08-65 МЭ и Э СССР. – Л.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1968. – 115 с.

17.Цементация скальных оснований гидротехнических сооружений. ВСН 34-83 МЭ и Э СССР. – Л.: 1984. – 56 с.

18.Гидроэлектрические станции / Под ред. Карелина В.Я., Кривченко Г.И.

–М.: Энергоатомиздат, 1987.

19.Гидротехнические сооружения /Под ред. Рассказова Л.Н. – М.: Издательство АСВ, 2011.

20.Организация строительства речных гидроузлов. Методические указания. – Горький: ГИСИ, 1982.

21.Организация строительства гидроузлов. Методические указания. – Горький: ГИСИ, 1983.

22.СП 102.13330.2012. Туннели гидротехнические. Актуализированная редакция СНиП 2.06.09-84.

23.СП 14.13330.2011. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*.

24.СП 34.13330.2012. Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*.

25.Гидротехнические сооружения. Часть 1. Учебник для ВУЗов/ Л.Н. Рассказов, В.Г. Орехов, Н.А. Анискин и др.: под ред. Л.Н. Рассказова. – М.: изд-во АСВ, 2008. – 576 с.

26.Справочник по гидравлическим расчетам / коллектив авторов; под ред. П.Г. Киселева. — 4-е изд., перераб. и доп. М., «Энергия», 1972.

27.Постановление Правительства РФ от 2 ноября 2013 г. № 986 “О классификации гидротехнических сооружений”.

68

28.Plaxis версия 8. Справочное руководство / Перевод В.И. Астафьева

«ФАКТ», 2006.

29.Февралев А.В. Проектирование схемы гидроэлектростанции. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А. В. Февралев, Н. П. Сидоров; Ниже-гор. гос. архитектур.-строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 44 с; – 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

30.Проектирование бетонной водосливной плотины. Методические указания для выполнения курсовых и выпускных квалификационных работ студентами направления 270100 «Строительство» и специальности 270104 «Гидротехническое строительство» / А.Н. Ежков, Е.Н. Горохов, И.С. Соболь – Н.Новгород:

ННГАСУ, 2010 – 81 с.

31.Битюрин А.К. Проектирование массивной и массивно-контрфорсной плотины. Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов по специальности 2904. – Н.Новгород: НАСИ, 1991.

69