ar-net.ruпропуск льда через участок стеснения не должен сопровождаться опасными заторными и зажорными явлениями.
12.5 Перемычки должны выполняться, как правило, незатопляемыми при пропуске через стесненное русло расчетного паводка. Перелив через перемычки и затопление котлована следует допускать при особо резких колебаниях уровней в реке и их кратковременных подъемах, когда остановка работ в котловане оказывается экономически более оправданной, чем дополнительные отводящие сооружения или увеличение высоты перемычек.
При большой высоте незатопляемых перемычек (обычно каменно-земляных, каменно-набросных или из укатанного бетона), когда их возведение за один межпаводковый период невозможно, допускается их строительство в два этапа. В этом случае перемычка первого этапа должна быть запроектирована применительно к одному из вариантов:
перед паводком котлован организованно затапливается, внутренний откос перемычки должен быть устойчив в воде;
перемычка устойчива против размыва при переливе.
12.6 При проектировании перемычек следует обращать внимание на их расположение по отношению к основному течению. Следует учитывать, что наиболее уязвимым к гидродинамическому воздействию потока является узел сопряжения верховой и продольной перемычек (рисунок 50). При невозможности выполнения его скругленным (обтекаемым), из-за высоких скоростей вдоль продольной перемычки, создающих угрозу ее подмыва и/или размыва, следует устраивать струенаправляющие оголовки (шпоры), способствующие отклонению транзитного потока от продольной перемычки и образованию вдоль нее водоворотной зоны с меньшими скоростями. Вторую шпору следует устраивать в конце продольной перемычки для защиты ее концевого участка и увеличения протяженности водоворотной зоны. Устройство между ними промежуточных шпор способствует уменьшению уклона свободной поверхности потока на входе в проран и распределению перепада на большей длине, что должно учитываться при строительстве на судоходных реках.
 | |
| 428 × 414 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 50 – Схема перемычки со струеотклоняющими шпорами
При проектировании перемычек необходимо учитывать, что обтекание верховой шпоры приводит к местному размыву дна, по мере расширения которого происходит изменение плана течений в сжатом русле и приближение транзитного потока к перемычке.
12.7 Гидравлический расчет стесненного перемычками русла должен производиться методами математического моделирования по плановым уравнениям Навье-Стока. В первом приближении определение подпора выше участка стеснения при расчетном расходе следует проводить, применяя формулу расчета подтопленного водослива с широким порогом [3].
При назначении отметки гребня верховой перемычки и примыкающего к нему участка продольной перемычки следует согласно 5.12 СП 39.13330.2012 учитывать высоту наката ветровой волны обеспеченностью 1% и ветровой нагон воды в верхнем бьефе. Высота наката волны должна определяться по СП 38.13330. При этом запас согласно СП 39.13330 должен приниматься по большему из значений 0,5 м и 0,1 h1% (h1% - высота волны обеспеченностью 1%). Ширину гребня следует устанавливать в зависимости от условий производства работ и эксплуатации перемычки. На реках с тяжелыми ледоходами ширина гребня у верхового оголовка земляной перемычки должна быть не менее 15 м.
Низовая перемычка может иметь меньшую отметку гребня; продольная перемычка - переменную отметку, определяемую положением свободной поверхности в проране.
12.8 При проектировании креплений откосов перемычек и отклоняющих шпор следует учитывать нагрузку от ветровой волны и льда по СП 38.1330 и скорость течения в проране. Перемычки должны противостоять статическому давлению от навала льда высота которого на реках с тяжелыми ледоходами может доходить до 10-15 м; при этом крупность основной массы скальной отсыпки (горной массы) верхового оголовка должна быть не менее 0,3-1 м.
Перекрытия русел рек
12.9 Перекрытие следует производить в периоды летне-осенней или зимней межени, используя временное снижение расходов в реке. Перекрытие производится отсыпкой в речной поток песчано-гравелистого материала, горной массы, скальных негабаритов, бетонных изделий (кубы, тетраэдры, тетраподы и пр.) Необходимо различать два способа перекрытия:
фронтальный, при котором отсыпаемый материал распределяется равномерно по ширине перекрываемого русла, что обеспечивает равномерный рост насыпи в высоту и образование донного порога, выходящего на завершающей стадии из воды;
торцовый (пионерный), при котором отсыпаемый материал сваливается в реку с торца возводимого банкета с одного или двух берегов. При этом насыпь продвигается всем сечением, стесняя поток, пока не соединится с навстречу продвигаемой насыпью или с берегом.
При фронтальном перекрытии в большинстве случаев следует производить предварительное стеснение русла торцовой отсыпкой, после чего переходить к фронтальному перекрытию прорана со специально создаваемого моста (наплавного, подвесного, эстакадного).
На завершающей стадии перекрытия скорости течения возрастают, поэтому крупность отсыпаемого материала должна быть увеличена в соответствии с ростом скорости.
По мере перекрытия прорана происходит подъем уровней воды в верхнем бьефе и вода с увеличивающимся расходом начинает поступать в строительный водосброс II очереди, пока после завершения перекрытия не переходит в него полностью.
Разновидности фронтального способа:
намыв песчано-гравийной смеси, подаваемой в русло методами гидромеханизации; создающийся при этом банкет имеет распластанный профиль, а значительная часть подаваемой смеси уносится вниз по течению, создавая экологические проблемы: нарушение руслового процесса, загрязнение русла и водной среды;
перекрытие методом направленного взрыва, применимое в каньонообразных створах.
12.10 При проектировании перекрытия реки фронтальным и торцовым способами в качестве исходных данных следует использовать:
зависимость Q = f(H) расхода Q от уровня воды Н в створе перекрытия;
зависимость Qв = f(Z) расхода Qв, отводимого через строительные водосбросы II очереди, от перепада уровней между бьефами Z;
параметры материалов перекрытия: гранулометрический состав песчано-гравийной смеси или горной массы, плотность, крупность скальных негабаритов, крупность и форма бетонных изделий, неразмывающие скорости каждого вида материала;
поперечный разрез реки по створу перекрытия, его геологическое строение.
12.11 При проектировании перекрытия фронтальным способом должны быть предварительно определены границы береговой пионерной отсыпки (с одного или обоих берегов) и ширины прорана, перекрываемого фронтальной отсыпкой. В задачу гидравлического расчета входят:
определение конфигурации и основных размеров тела наброски, формирующейся на разных стадиях (рисунок 51) по мере отсыпки материала в текущую воду;
определение перепадов уровней Z и расходов воды, переливающейся поверх тела наброски в зависимости от ее высоты и конфигурации, расходов фильтрации сквозь наброску и расход водоотвода в строительные водосбросы II очереди;
определение крупности материала отсыпки на разных стадиях перекрытия.
 | |
| 513 × 547 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 51 – Основные расчетные схемы фронтальной наброски
12.12 При проектировании перекрытия торцовым (пионерным) способом следует различать стадии формирования насыпи, последовательно сменяющие друг друга по мере сужения прорана (рисунок 52). На всех стадиях размыв оголовка банкета начинается в зоне отрыва транзитной струи. Для сохранения компактного профиля банкета следует предусматривать последовательное увеличение крупности материала отсыпки вплоть до скальных и бетонных негабаритов на завершающей стадии.
 | |
| 579 × 436 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 52 – Стадии формирования банкета при торцевом перекрытии
Задачи, которые необходимо решать при гидравлическом расчете торцового способа перекрытия:
определение основных размеров банкета компактного профиля и крупности (состава) материала отсыпки по мере ее продвижения, сужения прорана, увеличения скорости потока и перепада уровней;
определение перепадов уровней Z и расходов воды в проране, расходов фильтрации сквозь наброску и расходов водоотвода в строительные водосбросы II очереди для последовательных стадий продвижения отсыпки.
Пропуск строительных расходов через глубинные водосбросы
12.13 Пропуск строительных расходов через глубинные и донные водосбросы в бетонных плотинах (рисунок 53) производится после перекрытия и открытия перемычек, под защитой которых возводятся бетонные сооружения (рисунок 49, схемы а), б) и г). При возведении высоконапорных гидроузлов из-за повышенных нагрузок на затворы, как правило, не представляется возможным ограничиться одним ярусом строительных трубчатых водосбросов. В этих случаях следует возводить водосбросы II (рисунок 53б), а иногда и III яруса, или перестраивать часть водосбросов I яруса, уменьшая их поперечное сечение (рисунок 53а), что оказывается возможным в связи со снижением расчетных значений сбросных расходов по мере наполнения водохранилища.
 | |
| 678 × 342 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок 53 – Схема пропуска строительных расходов через донные и глубинные водосбросы в бетонной плотине
При разработке конструкции концевых устройств и схемы гашения энергии следует учитывать, что принятый способ сопряжения бьефов должен:
обеспечивать надлежащую степень гашения энергии на всех этапах строительства;
не вызывать большого подпора, чтобы не увеличивать перепад Z при перекрытии русла и не снижать пропускную способность водосброса;
обеспечивать высокую маневренность при пропуске строительных расходов.
В сооружениях большого напора необходимо предусматривать меры по защите элементов водосброса (в том числе, их механического оборудования) от вибрации и кавитации:
придание водосбросу соответствующих форм и очертаний;