§ 154. КОНСТРУКЦИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА (ч. 2)

Напорные гидротехнические тоннели и турбинные водоводы работают полным сечением, пропуская воду, находящуюся под большим избыточным давлением. Обделка напорных тоннелей воспринимает главным образом нагрузку от внутреннего гидростатического давления. Для такой нагрузки в большинстве случаев принимают круговую форму поперечного сечения, как наиболее рациональную.

При нормальной эксплуатации величина внутреннего давления в тоннеле превышает величину давления на обделку горных пород. Однако когда воду спускают, конструкция работает на нагрузку от горного давления. Кроме того, обделка даже при наличии башни воспринимает действие гидравлических ударов, возникающих при изменении режима работы турбин.

Чтобы потери напора были минимальными, внутренняя поверхность тоннеля должна иметь возможно меньшую шероховатость.

На рис. 562 показаны конструкции обделок напорных тоннелей для пород различной крепости и различных напоров воды.

В крепких скальных породах, не проявляющих горного давления и способных выдержать напор воды, применяют обделку облицовочного типа (рис. 562, а) толщиной 20—30 см. Несмотря на широкое применение гладкого взрывания при проходке гидротехнических тоннелей, внутренняя поверхность выработки обладает большой шероховатостью, которую выравнивают монолитным бетоном. Облицовочная обделка может быть успешно выполнена торкретированием или набрызгом с последующей затиркой мелких неровностей.

В трещиноватых, но крепких породах устраивают однослойную обделку из монолитного бетона (рис. 562, б). Наиболее перспективен для таких конструкций прессованный бетон. Для увеличения водонепроницаемости обделки окружающий горный массив подвергают цементации через скважины 1, пробуренные радиально из выработки. Необходимо отметить, что совместность работы обделки и окружающей породы в напорных гидротехнических тоннелях имеет еще большее значение, чем в транспортных тоннелях. В отличие от последних упругий отпор обделке напорного тоннеля при ее работе на внутреннее гидростатическое давление обеспечивается по всей поверхности контакта тоннеля с породой.

У двуслойных обделок наружный слой делают бетонным (рис. 562, в) или сборным железобетонным (рис. 562, г), а внутренний выполняют торкретированием или набрызгом по стальной сетке. Назначение внутреннего слоя — улучшить работу конструкции на растяжение и увеличить ее водонепроницаемость.

Для обделок гидротехнических тоннелей, особенно напорных, фактор их водонепроницаемости имеет большое значение, так как непрерывная фильтрация напорной воды через трещины и каверны неизбежно приводит к выщелачиванию материала конструкции и горных пород, а это может оказаться причиной разрушения обделки. Поэтому для обеспечения надежной водонепроницаемости конструкции между слоями обделки закладывают листы изолирующих материалов рулонного типа в виде гидроизола, синтетических пленок или из металлической фольги. В зарубежной практике используют медную гофрированную фольгу. Однако в связи с тем, что трещины в обделке могут достигать нескольких миллиметров, самым надежным изолирующим материалом является гофрированная сталь толщиной 8—10 мм, листы которой сваривают между собой.

Трехслойная конструкция (рис. 562, д) имеет изоляцию, выполненную из гофрированной стали, деформирующейся совместно с обделкой. Чтобы изоляция не зажималась слоями бетонной обделки, над складкой 2 стального листа 3 снаружи приклеивают или приваривают корытообразные профили 1 из тонкой стали (рис. 563). С внутренней стороны подкладывают временные закладные элементы, которые после твердения бетона удаляют со стороны открытого торца обделки, обращенного к забою.

Стальную изоляцию можно использовать как опалубку для выполнения несущей бетонной обделки. Для работы на внешнее гидростатическое давление необходимо закрепить ее в сооружаемой обделке по одному из вариантов (рис. 564). Внутреннюю поверхность стальной изоляции защищают от коррозии слоем торкретбетона, нанесенного по сетке.

Менее совершенна изоляция из гладких стальных листов или коротких отрезков стальных труб, сваренных между собой.

В практике строительства напорных тоннелей получила применение сборная обделка, предварительно обжатая давлением цементного раствора, нагнетаемого в пространство между нею и выравнивающим слоем (см. § 74).

Размеры поперечного сечения напорного тоннеля определяют также по методу технико-экономического расчета (см. СН 238-63, приложение).

Приняв круговую форму поперечного сечения, вычисляют гидравлический радиус R в зависимости от физических, геометрических факторов, характеристик машин и экономических показателей. Внутренний радиус обделки r определяют из зависимости r = 2R.

Конструкции турбинных водоводов аналогичны рассмотренным конструкциям напорных тоннелей. В комплексе каждой ГЭС обделка турбинного водовода находится под самым большим напором воды. Поэтому конструкции турбинных водоводов выполняют более прочными, чем другие элементы комплекса, с двух- или трехслойной обделкой. Для их изготовления широко используют железобетон.

В высоконапорных водоводах зачастую ствол шахты или наклонный тоннель используют для размещения в них собственно водоводов в виде нескольких труб из предварительно напряженного железобетона с внутренней стальной оболочкой. Трубы омоноличивают с обделкой шахты заполнением пространства между ними бетоном.