2.2 Описание производства работ по гидроузлу

При возведении бетонной 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 бетонные 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, бетонируя оставшуюся 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 определяем их площадь.

Определяется площадь сжатого русла, разбивая его на небольшие площади:

W₁=А*В, м³; (1)

W₁=90*40=3600, м³;

W₂= А*В, м³;

W₂= 10*100=1000, м³;

W₃= А*В, м³;

W₃=25*110=2750, м³;

W₄= А*В/2, м³; (2)

W₄=10*13/2=65, м³;

W₅= А*В/2, м³;

W₅= 32*25/2=400, м³;

W₆ = А*В, м³;

W₆=100*10*2=2000

Wсж=W₁+W₂+…+ W₅, м³; (3)

где: Wсж - площадь сжатого русла

Wсж=3600+1000+2750+65+400+2000=9815, м³;

Определяется площадь бытового русла, тем же путем:

W₁=А*В/2, м³; (4)

W₁=45*16/2=360, м³;

W₂= (А+В)/2*С, м³; (5)

W₂= (16+27)/2*32=688, м³;

W₃=(А+В)/2*С, м³;

W₃=(27+39)/2*40=1320, м³;

W₄=(А+В)/2*С, м³;

W₄=(39+39)/2*32=1248, м³;

W₅=А*В, м³; (6)

W₅=13*47=611, м³;

W₆= А*В, м³;

W₆=57*51=2907, м³;

W₇= А*В, м³;

W₇= 54*61=3294, м³;

W₈= А*В, м³;

W₈= 20*39=780, м³;

W₀= W₁+W₂+…+ W₈, м³; (7)

где: Wₒ-площадь бытового русла,

W₀= 360+688+1320+1248+611+2907+3294+780=11208, м³;

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

Определяется подпоры Z методом подбора:

При Z=0 :

Wсж=9815 м³

Wₒ=11208 м³

Определяется скорость течения в сжатом и бытовом руслах:

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (8)

Vₒ= 4000/11208=0,35 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (9)

Vсж= 4000/9815=0,4 , м/с;

где: Qстр- строительный расход;

Wсж- площадь сжатого русла;

Wₒ- площадь бытового русла.

Z₀=(1/ φ²)*( Vсж²/2g)- (Vₒ²/2g),м; (10)

где: φ- коэффициент, равный 0,85-0,95, берется тем выше, чем меньше стеснение русла и плавней очертания перемычки в плане; принимается φ=0,9;

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

Z₀=(1/0,9²)*( 0,4²/19,6)- (0,35²/19,6)=0,004,м;

При Z=0,5

Wсж= Wсж+ Z_0,5 ,м³; (11)

Wсж= 9815+120,5=9935,5, м³;

Wₒ=11208 м³;

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (12)

Vₒ= 4000/11208=0,35 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (13)

Vсж= 4000/9935,5=0,402 , м/с;

Z_0,5= (1/0,9²)*( 0,402²/19,6)- (0,35²/19,6)=0,004, м;

При Z=1

Wсж= Wсж+ Z₁ ,м³; (14)

Wсж= 9815+241=10056, м³;

Wₒ=11208 м³;

Vₒ= Qстр/ W₀ , м/с; (15)

Vₒ= 4000/11208=0,35 _, м/с;

Vсж= Qстр/ Wсж , м/с ; (16)

Vсж= 4000/10056=0,39 , м/с;

Z₁= (1/0,9²)*( 0,39²/19,6)- (0,35²/19,6)=0,0035, м;

Принимается Z=0

↓низ.пер.= ↓ Qстр -↓осн.пер ,м; (17)

↓низ.пер.= 290+1=291 ,м:

↓верх.пер.= ↓ Qстр -↓осн.пер+ Z , м; (18)

↓верх.пер.= 290+1+0=291 , м;

Hн.п.=↓низ.пер.-↓осн.пер ,м; (19)

Hн.п.=291- 277,5=13,5,м;

Hв.п.=↓вер.пер.-↓осн.пер , м; (20)

Hв.п.= 291- 277,5=13,5 , 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 2h, вода в это время проходит через нечетные отверстия таким же высотой h, но на уровне 2h 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 2h и т.д. Таким образом, при каждой перестановке затворов уровень верхнего бьефа поднимается на высоту h, называемую шагом гребенки. Затворы должны иметь высоту 2h плюс некоторый запас- около 0,5-1,0м. Гребенка закрывается в период низких уровней воды в реке и применяются строительные затворы.

2 отверстия открыто, 3 закрыто

H=³√ Q/ m²* Вс²*2g* σn , м; (21)

где: Q- строительный расход = 1170м³/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 = 66м;

H=³√ 16000000/ 0,12* 4356*19,6*1= 9 , м;

Отметка гребня верховой перемычки:

↓гр.в.п.= ↓порога+Н+а, м; (22)

где: а=1

↓гр.в.п.= 277,5+9+1=287,5м;

Так как отметка гребня верховой перемычки ниже Qстр необходимо поднять порог гребенки на высоту, недостающую до Qстр, то есть на 4м, следовательно отметка гребня верховой перемычки будет равна:

↓гр.в.п.= ↓основ.+Н+а+4, м; (23)

где: а=1

↓гр.в.п.= 277,5+9+1+4=291,5м;

Высота верховой перемычки буде равна:

Нв.п.=↓гр.в.п.-↓дна , м; (24)

Нв.п.=291,5-271=20,5 , м;

Высота низовой перемычки:

↓гр.н.п.=↓ Qстр +а , м; (25)

↓гр.н.п.=290+1=291 , м;

Нн.п.=↓гр.н.п.-↓дна , м; (26)

Нн.п.=291-271=20 , м;

Пропуск строительных расходов через донные отверстия:

В плотине оставляем 15 донных отверстий диаметром 5м

Коэффициент расхода μ=0,8, определяется по графику в зависимости от соотношения L/d по учебнику Пашкова стр.247

L/d=11,5/5=0,43 (27)

где: d- диаметр отверстия;

L- длина

ɷ=Пd²/4*n, м²; (28)

где: ɷ -площадь,

n-количество отверстий.

Определяется напор над центром тяжести выходного отверстия:

Н= Qстр²/μ²* ɷ²*2g, м; (29)

Н= 16000000/0,64*86671,36*19,6=14,71, м;

Отметка гребня верховой перемычки

↓гр.в.п.= ↓основ.+1/2d+Н+а, м; (30)

↓гр.в.п.= 277,5+(1/2*5)+1=295,7, м;

Высота верховой перемычки:

Нв.п.= ↓гр.в.п.- ↓дна=295,7-271=24,7 м (31)

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.