5711

2

УДК 627.8.05

Ерахтин Б. М. Проектирование организации строительства речных гидроузлов. Учебнометодическое пособие для выполнения расчётно-графической и курсовой работы по дисциплине «Организация и управление в строительстве 2» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений / Б. М. Ерахтин, С. В. Горбунов, М. П. Коваленко, Р. М. Коваленко, О. О. Орлова, П. Л. Зеленов. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 76 с., ил.

В пособии излагается последовательность разработки проектов организации строительства гидроузлов, а также рекомендации по выбору рациональных схем пропуска строительных расходов и организации ведущих гидротехнических работ, методов перекрытия русел и осушения котлованов, конструкций перемычек и производственных предприятий промбазы, по назначению оптимальных темпов выполнения отдельных работ и срока строительства гидроузлов в целом. Предложенные рекомендации подкреплены данными анализа практики отечественного и зарубежного гидростроительства.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Организация и управление в строительстве 2» по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений».

Ключевые слова: организация строительства, гидроузел, стройгенплан, календарный план.

© Коллектив авторов, 2016 © ННГАСУ, 2016

6Определение объемов работ по основным сооружениям и сметной 25

стоимости гидроузла..................................................................................

4

ВВЕДЕНИЕ

Проект организации строительства разрабатывается на базе проекта гидро-

технического сооружения, имеющего в своем составе генеральный план, геологи-

ческий разрез по створу, планы и разрезы сооружений.

В задании на разработку ПОС должны быть указаны условия производства работ и другие необходимые для проектирования данные, которые в учебном процессе допускается принимать по литературным источникам.

При выполнении проекта необходимо руководствоваться требованиями нормативной литературы.

5

1.СОСТАВ ПРОЕКТА

Впроцессе выполнения проекта должны быть разработаны следующие во-

просы:

а) пропуск строительных расходов и разбивка сооружений по очередям строи-

тельства;

б) выбран метод перекрытия русла реки;

в) выбран тип перемычек и метод осушения котлована;

г) определены объемы работ по основным сооружениям и сметная стоимость гид-

роузла;

д) выбраны методы производства ведущих работ, основные механизмы и транс-

портные средства;

е) разработан календарный план строительства гидроузла;

ж) определены мощности производственных предприятий и выбраны типы этих сооружений;

з) определен объем строительного поселка;

и) разработан стройгенплан гидроузла с трассировкой основных внутриплоща-

дочных дорог;

к) определены технико-экономические показатели проекта.

Работы над проектом следует начать с изучения задания, подбора рекомен-

дованной литературы и ознакомления с аналогами по материалам периодической литературы. Только при этих условиях принятые проектантом решения будут со-

ответствовать современному уровню гидростроительства.

6

2. ПРОПУСК СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ И РАЗБИВКА СООРУЖЕНИЙ ПО ОЧЕРЕДЯМ СТРОИТЕЛЬСТВА

Организация пропуска расходов реки является одним из основных вопросов при возведении гидроузла. Строительство основных сооружений любого гидроуз-

ла предпочтительно выполнять в одном котловане без деления на очереди. Но от-

вод реки не всегда возможен, он зависит от ее водности, паводков, рельефа ство-

ра, его геологии и других факторов. Поэтому однозначных решений в этом вопро-

се быть не может. Руководствуясь практикой гидростроительства, можно лишь дать некоторые рекомендации.

При строительстве низконапорных сооружений следует рассматривать воз-

можность отвода реки обводным каналом или староречьем.

Сооружения средненапорных гидроузлов на равнинных реках целесообраз-

но производить путем секционирования русла в две, а иногда и три очереди с до-

стройкой плотин методом гребенки или при оставленных донных отверстиях. В

отдельных случаях может быть допущен пропуск расходов через незаконченные турбинные блоки ГЭС.

Отвод воды при возведении высоконапорных гидроузлов в широких ство-

рах многоводных рек (при расходах более 5 тыс. м3/с) также следует, как правило,

осуществлять методом секционирования русла.

На реках с большой неравномерностью стока в таких случаях возможно ис-

пользование комбинированных схем пропуска расходов на базе секционирования русла. При плотинах из местных материалов в этом случае нужно рассматривать варианты устройства открытых или закрытых каналов, траншей-проранов и т.п.

Высоконапорные гидроузлы в узких створах горных рек рекомендуется со-

оружать с использованием строительных тоннелей.

2.1Рекомендуемая схема гидравлического расчета при секционировании

русла реки

а) Определяют расчетные строительные расходы:

- максимальный расход строительного периода – Qрс;

7

-расчетный расход в период закрытия гребенки – Qрг;

-расчетный расход при перекрытии русла – Qрп;

Максимальный расход строительного периода принимают по [13] в соответ-

ствии с классом сооружений обеспеченностью 5 % или 3 % (класс сооружений определяется по [14]). Для сооружений III и IV классов допускается при соответ-

ствующем обосновании принимать расчетный расход обеспеченностью выше 5 %.

б) Задаются степенью стеснения русла. Ее принимают не более 65 % живого сече-

ния реки по условиям судоходных скоростей течения воды. Скорость течения в сжатом русле будет:

= Qрс

Vсж (1)

ωсж

где ωсж – площадь живого сечения в сжатом русле; Qрс – расчетный расход строи-

тельного периода.

Полученное значение Vсж сравнивают с допустимыми скоростями в реке по условиям судоходства и размыва русла реки. При значительном превышении до-

пустимых судоходных скоростей намеченный проран расширяют до размеров,

удовлетворяющих этому требованию.

Расчет размыва русла на сжатом перемычками участке на первом этапе можно выполнять приближенно по формуле:

где hср - средняя глубина размыва; hср.б - средняя глубина в бытовом русле; Вб и

Всж - ширина, бытового и сжатого русла соответственно.

При размыве русла не ниже дна котлована уточнения границ размыва не требуются. При большем размыве расчет необходимо повторить более точным способом, приведенном в [5].

в) Находят величину подпора

8

где ϕ - коэффициент скорости, равный 0,8-0,85; V0 – скорость течения перед вер-

мычкой с учетом подпора, м2.

Для приближенного расчета V0 принимают равной бытовой скорости в реке при максимальном расходе. Точный расчет выполняют методом подбора по [5].

г) Назначают отметки гребня перемычек первой очереди. Для перемычек, отно-

симых к IV классу, отметка определяется по формуле:

Точный расчет выполняется по [4] или по [5].

Найденные отметки перемычек для рек с тяжелыми ледовыми условиями следует уточнять с учетом возможного подъема уровней при заторах и зажорах во

время ледохода.

д) Расчет пропуска расходов через бетонные сооружения в период работ второй очереди начинают с определения или назначения по конструктивным соображе-

ниям длины водосливного фронта. Она должна удовлетворять двум условиям: не-

размываемости дна реки при сходе потока с рисбермы и соответствовать по числу пролетов гребенки методу закрытия ее.

Первое требование удовлетворяется при условии:

V доп hрl

где Q р – наибольший, за время работы гребенки, расчетный строительный рас-

ход; n – число водосливных пролетов; l - расстояние между осями бычков плоти-

9

ны; h р - глубина на рисберме при прохождении расчетного расхода; V доп - нераз-

мывающая скорость для грунтов за рисбермой (принимается от 2,5 до 5,0 м/с).

Для удовлетворения второго требования необходимо назначить время закрытия

гребенки и число ступеней бетонирования К.

Длина двухступенчатой гребенки может быть определена:

где Q p 2 - расчетный расход при закрытии гребенки; hcm – высота ступени бетони-

рования.

Для многоступенчатой гребенки ее находят по формуле:

где AK - коэффициент гребенки, зависящий от числа ступеней бетонирования и принимаемый при двух ступенях – 1,0 и при трех – 0,717.

Число водосливных пролетов из условий закрытия:

n = LK bC

где bС = (0,85 ÷ 0.95)b - ширина пролета с учетом сжатия.

Из двух условий длину водосливного фронта принимают по большему чис-

лу пролетов, которое должно быть кратно числу ступеней бетонирования.

е) Подбирают отметку порога гребенки при расчетном расходе перекрытия Qрп.

Расчет ведут в следующем порядке.

-По таблицам [4], [5] или [6] назначают конечный перепад на банкете zмакс.

-Определяют критическую глубину над порогом:

где α = 1,0 ÷ 1,1 - коэффициент неравномерности распределения скоростей в потоке; n– число пролетов; b – ширина пролета плотины.

10

Находят напор Н на гребне водослива из условия работы его в неподтопленном

режиме:

где m – коэффициент расхода, зависящий от условий входа и равный 0,3-0,365;

ε = 0,85 ÷ 0,95 - коэффициент сжатия.

Если Н ≤ zмакс + hКР , то водослив действительно неподтоплен и отметка

порога ПГ находится из формулы:

где ϕ = 0,8 ÷ 0,95 - коэффициент скорости, зависящий от характера входа водосли-

ва.

Отметка порога ПГ

(14)

ж) Определяют отметку верхнего бьефа УВБ при прохождении QRC. Расчет ведут по схеме:

- находят hКР;

- определяют hп = УНБ− ПГ; - при hп hКР определяют: