КОНСТРУКЦИЯ НАПОРНЫХ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ (ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ) ВОДОВОДОВ В МЯГКИХ ГРУНТАХ
DESIGN OF DISCHARGE COMPOSITE REINFORCED CONCRETE (REINFORCED CONCRETE) WATER CONDUITS IN SOFT SOILS

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве в мягких грунтах напорных сталежелезобетонных (железобетонных) водоводов большого диаметра в составе ГЭС, ГАЭС, насосных станций и др.
Известна конструкция открытых напорных сталежелезобетонных водоводов на железобетонных опорах с ростверком свай (см. Серебрянников Н.И. и др. "Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС", М. НЦ ЭНАС, 2000, стр.164-180).
Недостатком такой конструкции открытых водоводов является ухудшение условий эксплуатации, снижение надежности и долговечности, что связано с внешними температурными воздействиями, особенно в зимний период в суровых климатических условиях, часто сложными геологическими условиями, вызывая раскрытие межсекционных швов, значительные деформации секций, образование трещин в железобетонной оболочке, протечки и наледи в зимний период.
Известна также конструкция подземных напорных сталежелезобетонных водоводов в мягких грунтах, включающая проходку водовода туннелепроходческим комплексом с отжатием грунтовой воды в обводненных грунтах, с выполнением при проходке первичной облицовки из сборных железобетонных блоков и первичного нагнетания раствора за сборные блоки, устройство внутренней металлической облицовки и затрубной железобетонной монолитной облицовки (см. Орлов Ю.А. и др. "Строительство подземных напорных водоводов Загорской ГАЭС-2". - Журнал "Гидротехническое строительство", 2007, №4, стр.31-39).
Недостатком такой конструкции является сложность выполнения подземных работ, особенно в условиях обводненных грунтов, высокая стоимость работ, необходимость устройства открытых участков водоводов, например, в примыкании к водоприемнику и зданию ГЭС (ГАЭС), необходимость многократного монтажа и демонтажа туннелепроходческого комплекса при нескольких водоводах и небольшой их протяженности.
Известна также конструкция напорных сталежелезобетонных водоводов с последующей засыпкой водоводов грунтом, что позволяет значительно снизить влияние внешних температур (см. Аршеневский Н.Н. и др. "Гидроэлектростанции". М.: Энергия, 1980, стр.354-355).
Недостатком такой конструкции является снижение надежности работы и устойчивости на сдвиг водоводов в условиях эксплуатации, особенно в сложных геологических условиях неоднородных грунтов, что связано с раскрытием межсекционных швов и протечками, а также сдвигом водоводов по откосу.
В основу изобретения поставлена задача повышения устойчивости на сдвиг водоводов в условиях эксплуатации, улучшения условий совместной работы секций водоводов с грунтом и друг с другом, уменьшение раскрытия швов и в целом повышение надежности работы водоводов.
Поставленная задача решается тем, что в предложенной конструкции сталежелезобетонные (железобетонные) засыпанные водоводы, расположенные на откосе из мягких грунтов и состоящие из отдельных секций, имеют зуб, расположенный в фундаментной части в начале каждой секции, выполненный с верховой стороны с выступом с горизонтальной поверхностью, на которую опирается фундаментная часть концевого участка вышерасположенной секции, у которой фундаментная часть в зоне опирания выполнена горизонтальной.
Кроме того, горизонтальная поверхность выступа зуба, на которую опирается фундаментная часть концевого участка вышерасположенной смежной секции водовода, выполнена с покрытием с низкими показателями сопротивления на сдвиг.
Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.
При опирании фундаментной части концевого участка каждой вышерасположенной смежной секции водовода на горизонтальную поверхность выступа зуба, выполненного в фундаментной части в начале нижерасположенной секции, достигается совместная работа всех секций водовода между собой и с грунтом основания, резкое снижение взаимных перемещений секций водоводов при температурных воздействиях и статических и динамических нагрузках, повышение устойчивости на сдвиг и резкое уменьшение раскрытия температурно-осадочных швов в условиях эксплуатации.
При выполнении на горизонтальной поверхности зуба покрытия с низкими показателями сопротивления на сдвиг достигается улучшение условий перемещения по поверхности выступа зуба фундаментной части концевого участка вышерасположенной секции водовода при температурных воздействиях.
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, отсутствуют в других аналогичных решениях при изучении данной и смежной отраслей техники, что обеспечивает, по мнению авторов, соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез по секциям водовода, на фиг.2 - узел А, где:
1 - секция водовода;
2 - температурно-осадочный шов;
3 - основание водовода;
4 - засыпка;
5 - зуб в начале фундаментной части секции водовода;
6 - выступ с верховой стороны зуба 5;
7 - горизонтальная поверхность выступа 6;
8 - фундаментная часть с горизонтальной поверхностью концевого участка вышерасположенной смежной секции.
Конструкция напорных сталежелезобетонных (железобетонных) водоводов состоит из отдельных секций 1, разделенных температурно-осадочными швами 2, расположенных на откосе на основании 3 из мягких грунтов и засыпанных грунтом 4. Все секции 1 имеют зуб 5 с горизонтальным основанием, расположенный в фундаментной части в начале каждой секции с верховой стороны, с выступом 6 и горизонтальной поверхностью 7, на которую опирается фундаментная часть 8 с горизонтальной поверхностью концевого участка вышерасположенной смежной секции 1.
Также горизонтальная поверхность 7 выступа 6 зуба 5 выполнена с покрытием с низкими показателями сопротивления на сдвиг (из битума, пластика, металла и проч.).
При такой конструкции, обеспечивающей совместную работу всех секций 1 водовода, в связи с тем, что фундаментная часть 8 концевого участка вышерасположенной секции опирается на горизонтальную поверхность 7 выступа 6 в зубе 5 в начале нижерасположенной секции, вовлекая в совместную работу грунтовое основание 3, с помощью зуба 5, при действии статических и динамических нагрузок, температурных воздействиях, благодаря совместной работе секций 1 водовода между собой и с грунтом основания 3, происходит улучшение динамических характеристик конструкций, выравнивание напряжений в основании, резкое уменьшение взаимных вертикальных и горизонтальных перемещений секций 1 и уменьшение раскрытия температурно-осадочных швов 2 между секциями 1, повышается устойчивость на сдвиг.
При выполнении горизонтальной поверхности 7 выступа 6 с покрытием с низкими показателями сопротивления на сдвиг улучшаются условия перемещения по поверхности 7 фундаментной части 8 конечного участка вышерасположенной секции при температурных нагрузках.
В целом достигается повышение надежности работы водоводов в условиях эксплуатации.