Гидротехнический тоннель

гэс с тоннелемГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТОННЕЛЬ (а. hydraulic tunnel; н. Wassertunnel, hydrotechnischer Tunnel; ф. tunnel hydrotechnique; и. tunel hidrotecniсо) — подземное сооружение для напорной или безнапорной подачи воды на значительные расстояния. По назначению различают гидротехнические тоннели; энергетические (подводящие воду к станционному узлу ГЭС или ГАЭС и отводящие воду от подземного машинного зала в нижний бьеф); водосбросные (для удаления излишков воды из водохранилищ); строительные (для временного отвода реки в период строительства плотины и других сооружений в русле); ирригационные; соединительные (для объединения водоёмов или водотоков); водопроводные; судоходные; лесосплавные; комбинированные (удовлетворяющие различные водохозяйственные цели). Наиболее распространены энергетические тоннели. Строительство гидротехнических тоннелей в СССР началось в 30-е гг. 20 века: энергетический тоннель Дзорагетской ГЭС, 3 энергетические тоннеля Рионской ГЭС. Многие современные гидротехнические тоннели — сооружения с поперечным сечением 100-300 м2 (энергетические гидротехнические тоннели Борисоглебской, Верхнетуломской, Ингурской ГЭС; строительство гидротехнических тоннелей Токтогульской, Нурекской, Чарвакской ГЭС).

Подводящий энергетический гидротехнический тоннель (рис. 1) принимается напорным при больших колебаниях уровня водохранилища и расходов воды, когда устройство глубинного водозабора при напорном режиме улучшает условия эксплуатации гидроузла и др.

Отводящий энергетический гидротехнический тоннель (при подземном расположении машинного зала ГЭС или ГАЭС) обычно безнапорный, а при значительных колебаниях нижнего бьефа — напорный, с уравнительным резервуаром для обеспечения нормальной работы турбин. В водосбросных и строительных гидротехнических тоннелях допускается напорный режим на вертикальных и наклонных участках и безнапорный — на горизонтальном участке сброса.

Трасса гидротехнического тоннеля (план и продольный профиль) устанавливается путём технико-экономического сопоставления вариантов с учётом геологической обстановки и условий производства работ. В СССР приняты 4 основные формы поперечного сечения безнапорных гидротехнических тоннелей (рис. 2):

Реклама



формы сечения безнапорных тоннелейпрямоугольная с пологим сводом — при отсутствии или незначительной величине горного давления и крепости пород f>8;

корытообразная — при большом вертикальном и отсутствии бокового горного давления, 8>f>4;

подъёмистая — при большом вертикальном и небольшом боковом горном давлении, 4>=f>=2;

коробовая — при значительном вертикальном и горизонтальном боковом горном давлении, а также в породах, оказывающих давление снизу, f<2.

Поперечные сечения, приведённые на рис. 2, используются при значительных колебаниях уровня воды в гидротехнических тоннелях. Безнапорные гидротехнические тоннели сооружают с сечением круглой формы: по трассе с наклонным и переменным напластованием горных пород и большом горном давлении, при значительном напоре грунтовых вод, щитовом способе проходки гидротехнических тоннелей. Напорные гидротехнические тоннели проходят главным образом с сечением круглой формы; некруглые формы сечения практикуются в крепких скальных горных породах. Пролёт или диаметр гидротехнических тоннелей в свету, установленный расчётным путём, принимается округлённым в интервалах от 2 до 6 м (через 0,5 м) и от 6 до 15 м (через 1 м). Высота воздушного пространства над уровнем воды в безнапорных гидротехнических тоннелях при установившемся движении должна быть не меньше 0,1 высоты тоннеля в свету, но не менее 40 см; при неустановившемся движении эта величина определяется в результате лабораторных исследований. Геометрический уклон напорных гидротехнических тоннелей должен обеспечивать запас давления пьезометрической линии не менее 2 м выше шелыги свода по всей длине тоннеля, а при наличии двухкамерной уравнительной шахты в конце тоннеля — такой же запас давления выше нижней камеры. Строительство гидротехнических тоннелей производят горными способами, применяют также тоннельные бурильные машины. Крепление выработок при проходке выполняется деревянными или металлическими элементами, набрызг-бетоном, металлической или железобетонной анкерной крепью.

В СССР и за рубежом безнапорные гидротехнические тоннели, проводимые в монолитных скальных горных породах, оставляют без обделки. Напорные гидротехнические тоннели в аналогичных условиях не облицовывают при глубине заложения их под равнинной дневной поверхностью не меньше половины внутреннего напора, а вблизи склонов — при расстоянии от них (по горизонтали) не менее величины полного внутреннего напора. Для сохранения естественных несущих и водоупорных свойств скальных пород и уменьшения шероховатости внутренней поверхности проходка гидротехнических тоннелей без обделки ведётся с применением контурного взрывания.

При строительстве безнапорных гидротехнических тоннелей применяют главным образом следующие конструкции несущих обделок: монолитные из бетона, неармированного или армированного набрызг-бетона с анкерной крепью, сборные из бетонных или железобетонных блоков (при щитовом способе проходки). Для улучшения гидравлических характеристик гидротехнического тоннеля и укрепления отдельных участков тоннеля, пройденного без обделки в выветривающихся или водопроницаемых породах, сооружают выравнивающие обделки из бетона или набрызг-бетона, иногда с анкерной крепью. В напорных гидротехнических тоннелях применяют однослойные монолитные обделки из бетона, набрызг-бетона, армированного набрызг-бетона с анкерной крепью, железобетона; в сложных инженерно-геологических условиях сооружают двухслойные обделки с наружным монолитным или сборным кольцом из бетона или железобетона и внутренней стальной оболочкой. В гидротехнических тоннелях с несущими обделками производится заполнительная цементация пространства между обделкой и породой, в напорных гидротехнических тоннелях — также укрепительная цементация; в практике современного строительства при сооружении высоконапорных гидротехнических тоннелей в скальных горных породах широко применяется предварительно напряжённая бетонная обделка, значительно уменьшающая фильтрационные потери воды из гидротехнических тоннелей и повышающая сопротивляемость обделки внутреннему давлению (табл.).

тбл