Конструкции подземных сооружений гидротехнического комплекса

Водозабор тоннельного типа. При напорной деривации тоннельный водо­забор размещают возможно глубже, но несколько выше дна водохранилища так, чтобы входное отверстие водозабора было выше расчетного уровня отло­жения насосов.

Водозабор состоит из раструбного водоприемника, плавно пере­ходящего к нормальному сечению подводящего водовода; водоприемника, ог­ражденного шандорами и решеткой, и камеры затворов. С целью исполь­зования обычных дисковых затворов водовод перед камерой разделен на два рукава меньшего сечения. Камера затворов объединяет узел, к которому сверху примыкает ствол шахты, используемый при строительстве и эксплуа­тации узла. В стволе шахты размещен воздухопровод, который проходит в верхней части напорного подводящего тоннеля и служит для предотвращения образования вакуума в водоводе при спуске воды и воздушных пробок при его наполнении. Со стороны, противоположной водозабору, к камере примыкает подводящий тоннель.

Размеры водоприемника определяют из расчета на пропуск через него воды с небольшой скоростью течения (0,8–1,6 м/с), что приводит к минимуму потери напора в водоприемнике. Конструктивную форму головного узла и его расположение устанавливают экспериментально на моделях. Это позволяет принимать лучшие гидравлические режимы и оптимальные формы конст­рукции.

Материалом для строительных конструкций водозабора служит монолит­ный бетон и железобетон. Для сооружения ствола шахты, кроме перечисленных материалов, может быть использован сбор­ный железобетон.

Безнапорные тоннели используются обычно для отводящего водовода и реже – для подводящего. Пропускная способность таких тоннелей в основном определяется площадью их поперечного сечения и про­дольным уклоном, от которого зависит ско­рость течения. Формы внутреннего очерта­ния, рекомендуемые для безнапорных тон­нелей, преимущественно очерчиваются коробовыми кривыми.

Практикой проектирования и строительства безнапорных гидротехниче­ских тоннелей выработаны определенные соотношения между размерами ид поперечных сечений. Так, независимо от формы поперечного сечения при не­значительных колебаниях уровня воды рекомендуется проектировать их с оди­наковыми размерами в свету по высоте Я и ширине В. Если колебания уровня воды в тоннеле значительны, то рекомендуется соотношение Н =1,5 В. Такое же соотношение принимают для участков тоннелей, имеющих переменную высоту.

Сечение безнапорного тоннеля при максимальном его заполнении водой в верхней части должно оставаться свободным; минимальная высота воздуш­ного пространства над поверхностью воды должна составлять 0,15Я и не менее 40 см.

Коммунальные тоннели

Коммунальные тоннели (коллекторы) предназначены для размещения в них коммуникаций, обеспечивающих нормальную жизнь большого города. В число этих коммуникаций входят трубы водостока, канализации, водопровода, газо­провода, теплосетей, а также кабели электросети и связи. При размещении их в тоннеле в отличие от укладки в отдельные траншеи повышается культура экс­плуатации и отпадает необходимость во вскрытии поверхности улиц и тротуа­ров для ремонта и переустройства различных сетей.

Общая длина сети коммунальных тоннелей крупного города достигает нескольких сотен километров. В связи со стремлением разместить в одном тон­неле возможно больший комплекс коммуникаций площади поперечных сече­ний современных коллекторов достигают 16 м². Поэтому доля подземного строительства, приходящаяся на коммунальные тоннели, настолько велика, что появилась необходимость внедрения в эту область наиболее прогрессивных конструкций и способов производства работ, применяемых при постройке метрополитенов, и особенно тоннелей-каналов больших сечений.

В зависимости от глубины заложения тоннеля и условий на поверхности строительство коммунальных тоннелей может выполняться открытым или за­крытым способом.

Тоннели, сооружаемые открытым способом, имеют обычно прямоугольную форму поперечного сечения. Как правило, их строят из железобетон­ных унифицированных элементов заводского изготовления.

Типовая конструкция прямоугольного коллектора

Судоходные тоннели

До проведения .железных дорог водный транспорт по рекам являлся ос­новным средством перевозки тяжелых грузов как внутри отдельных стран, так и между ними. Судоходные тоннели, строительство которых началось в Ев­ропе с середины XVII в., связывали между собой речные бассейны, разделен­ные возвышенностями, и позволяли сократить длину водного пути.

В связи с большими габаритами судов такие тоннели обычно проектируют для движения в одном направлении. При необходи­мости обеспечения одновременного движения в обоих направлениях в длин­ных тоннелях устраивают местные уширения, в пределах которых происходит пропуск встречных судов. Значительно реже устраивают тоннели, рассчитан­ные на одновременный безостановочный пропуск судов.

Схема конструкций судо­ходных тоннелей:

а – для одностороннего движения; 6 – для двустороннего движения.

Движение судов в тоннеле производится при помощи специальной меха­нической тяги, исключающей необходимость в вентиляции, требуемой при самоходном движении судов.

В качестве механической используют бечевую тягу, оборудование которой состоит из троса и тягача, движущегося по боковой дорожке, называемой бечев­ником. Ее располагают по одной или по обеим сторонам тоннеля. Более совре­менной является туэрная тяга, при которой перемещаемые через тоннель суда проводят при помощи специального буксира – туэрного судна. Последнее движется посредством цепи, проложенной без натяжения по дну судоходного тоннеля и закрепленной за его порталами. Цепь проходит через зубчатый барабан, установленный на судне и вращающийся от специального двигателя, не загрязняющего атмосферу в тоннеле.

Основные понятия о метрополитенах

Метрополитеном называется городская внеуличная железная порога, состоящая из блок-участков с автостопами, имеющая собственный га­барит и предназначенная обычно для пассажирского движения, а в отдельных случаях – для грузовых перевозок.

Существующие линии метрополитенов подразделяются на надземные, на­земные и подземные.

Надземные линии метрополитенов располагают на эстакадах на высоте, определяемой габаритами наземного транспорта, рельефом местности и условиями городской застройки.

Первые линии метрополитенов, сооруженные в XIX в., были надземными, так как при поездах с паровой тягой подземные линии метрополитеиов трудно эксплуатировать из-за дыма и копоти. С переходом на элек­трическую тягу надземные линии потеряли свое преимущество. Несмотря на это в некоторых странах продолжали строить линии метрополитенов на эста­кадах из-за меньшей их стоимости по сравнению с подземными линиями. Так, например, в Нью-Йорке протяжение линий метрополитенов, расположенных на эстакадах, достигало 140 км.

Наземные линии метрополитенов, т.е. расположенные на поверх­ности земли, существуют во многих городах мира, и их проектируют в настоя- *вее время для концевых участков отдельных линий метрополитенов.

Как правило, наземные линии располагают в малонаселенных районах гс-рода, на его окраинах и чаще всего в выемках, позволяющих в будущем, при развитии города, превратить эти линии в подземные. Наземные линии метрополитеиов отличаются от обычных железнодорожных линий пригородного сообщения главным образом способом питания электроэнергией.

Подземные линии являются основным видом линий метрополитенов и имеют преимущественное распространение. В большинстве городов мира сеть метрополитена состоит только из подземных линий.

Подземные линии метрополитенов располагают на глубине 5-50 м и более от поверхности земли.

Помимо собственно метрополитенов, в некоторых городах мира имеются трамвайные и железнодорожные линии, проходящие под поверхностью земли.

Во многих городах мира пригородные железнодорожные линии продлены от вокзалов в виде подземных участков в центр города и эксплуатируются неза­висимо от метрополитенов. Такие подземные участки железнодорожных линий принято называть глубокими вводами и связывать с линиями метрополитенов при помощи объединенных пересадочных станций или пере­садочных тоннелей, расположенных между станциями глубоких вводов и метрополитенов.

Ширину колеи метрополитенов, как правило, принимают нормальное железнодорожной, т.е. 1520 мм в СНГ и 1435 мм в зарубежных странах. Иногда нормальную железнодорожную ширину колеи (1435 мм) ис­пользуют на метрополитенах зарубежных стран даже в тех случаях, когда железнодорожные пути данной страны имеют широкую колею (1674 мм), как например, в Испании и Аргентине, или узкую (1067 мм), как в Японии.