Конструкция напорных сталежелезобетонных (железобетонных) водоводов в мягких грунтах

Авторы патента:

E02B9/06 - напорные штольни (галереи) или напорные трубопроводы; штольни, специально предназначенные для размещения напорных трубопроводов; средства, специально предназначенные для использования с ними, например приемные сооружения трубопроводов, клапаны, затворы (проходка наклонных выработок E21D 9/02; клапаны вообще F16K; трубопроводы вообще F16L)

Владельцы патента RU 2413053:

ПАО "Укргидропроект" (UA)

Объект изобретения: конструкция напорных сталежелезобетонных (железобетонных) водоводов в мягких грунтах. Использование: в гидротехническом строительстве, в частности при устройстве в мягких грунтах напорных сталежелезобетонных (железобетонных) засыпанных водоводов большого диаметра в составе ГЭС, ГАЭС, насосных станций и др. Суть изобретения: в предложенной конструкции напорных сталежелезобетонных (железобетонных) засыпанных водоводов, расположенных на откосе из мягких грунтов, состоящих из отдельных секций и имеющих зуб в фундаментной части секций, зуб, расположенный в фундаментной части каждой секции, выполненный с верховой стороны с выступом с горизонтальной поверхностью, на которую опирается фундаментная часть концевого участка вышерасположенной смежной секции, у которой фундаментная часть в зоне опирания выполнена горизонтальной. Горизонтальная поверхность выступа зуба выполнена с покрытием с низкими показателями сопротивления на сдвиг. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.

1. Сталежелезобетонные (железобетонные) засыпанные водоводы, расположенные на откосе из мягких грунтов, состоящие из отдельных секций и имеющие в фундаментной части секций зуб, отличающиеся тем, что зуб, расположенный в фундаментной части в начале каждой секции, выполнен с верховой стороны с выступом с горизонтальной поверхностью, на которую опирается фундаментная часть концевого участка выше расположенной смежной секции, у которой фундаментная часть в зоне опирания выполнена горизонтальной.

2. Сталежелезобетонные (железобетонные) засыпанные водоводы по п.1, отличающиеся тем, что горизонтальная поверхность выступа зуба, на которую опирается фундаментная часть концевого участка выше расположенной секции, выполнена с покрытием с низкими показателями сопротивления на сдвиг.

Изобретение относится к строительству и ремонту гидротехнических сооружений, а именно к строительству и ремонту напорных тоннелей ГЭС. .

Турбинное водопроводящее сооружение // 2275463

Изобретение относится к области гидротехники и может быть применено при строительстве водопроводящих сооружений ГЭС и ГАЭС. .

Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод // 2272866

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к гидротехническим сооружениям, и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям.

Подземный канал для прокладки трубопроводов на сильносжимаемых грунтах // 2258783

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке инженерных коммуникаций, в основании которых залегает слой сильносжимаемого грунта.

Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод // 2235826

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при строительстве напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям. .

Уравнительный резервуар напорного деривационного водовода гэс // 2049197

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для использования в конструкциях уравнительных резервуаров деривационных трактов гидроэлектростанций.

Уравнительный резервуар напорного деривационного водовода гэс // 2049196

Обделка подземного напорного трубопровода // 2015246

Изобретение относится к области строительства подземных сооружений, имеющих горизонтальное или слабонаклонное расположение, работающих совместно со скальной горной породой в условиях больших вертикальных нагрузок от собственного веса горного массива.

Устройство для аварийного перекрытия трубопровода // 1819936

Напорный подземный водовод для массива с наклонным тектоническим разломом // 1813837

Уплотнение деформационного шва секций сталежелезобетонного (железобетонного) трубопровода // 2422585

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для уплотнений деформационных швов сталежелезобетонных (железобетонных) напорных водоводов большого диаметра ГЭС, ГАЭС и насосных станций

Способ повышения надежности и долговечности находящегося в эксплуатации сталежелезобетонного турбинного водовода // 2433222

Изобретение относится к области гидротехнического строительства

Тюбинг гофрированный силовых конструкций подземных каналов, способ образования силовой оградительной конструкции подземного канала и способ ремонта дефектной силовой оградительной конструкции подземного канала // 2458225

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для облицовки подземных сооружений

Речная гидроэлектростанция // 2588165

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение речных ГЭС для малых и средних рек отличается тем, что устанавливаемые на них активные гидротурбины вырабатывают энергию за счет скоростного напора. Создание скоростного напора осуществляется сужением русла реки грунтовой перемычкой в форме усеченного конуса 1. Для предотвращения размыва новые берега реки и дно в пределах усеченного конуса укрепляются. На выходном отверстии усеченного конуса устанавливается водоприемник 2, имеющий также форму усеченного конуса. К водоприемнику подключается турбинный трубопровод 3, соединенный с отводами 4 к соплам ковшевой гидротурбины. При пересечении рек автомобильными или железными дорогами, когда вместо мостов устанавливаются для пропуска потока воды реки трубы, что также приводит к сужению русла, повышению скорости потока воды и концентрации кинетической энергии, к выходным отверстиям устанавливается водоприемник в форме усеченного конуса и с подключенным к нему турбинным трубопроводом, соединенным с отводами сопел ковшевой турбины. При кратковременном повышении уровня воды в реке в результате ливня, паводка, снижении нагрузки, аварийной ситуации излишний расход воды сливается в русло реки, минуя водоприемник. На протяжении длины реки на некотором расстоянии могут устанавливаться несколько ГЭС (каскад) с автоматическим управлением с одного диспетчерского пульта. Такие ГЭС могут подключаться как к сети, так и работать в автономном режиме. Увеличение скорости потока воды в результате концентрации обеспечивает работу малых ГЭС круглогодично. 4 ил.

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения (варианты) // 2603035

Накладное противоледное покрытие гидротехнического сооружения 1, например, пазов и затворов ГЭС выполнено в 2 вариантах. Плиты 2, 3 покрытия из полимерного антиадгезионного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой не менее 3 миллионов углеродных единиц с добавлением от 2 до 4% либо дисульфида молибдена, либо двуокиси титана, либо от 5 до 10% графита, обладающие повышенным коэффициентом линейного расширения, закреплены на сооружении с температурными зазорами. Крепление плиты выполнено беззазорно в одной фиксаторной точке либо по одной фиксаторной линии с Т-образными пазами и захватами, в остальных местах крепления плиты обеспечена возможность ее температурного расширения или усадки путем выполнения крепежных гнезд удлиненными, расходящимися от фиксаторного отверстия либо расширенного выполнения пазов или выполнения захватов с подвижными пластинами. Диапазон податливости в каждом узле составляет 0,014…0,02 от удаления до центра или оси фиксации. Смежные грани плит имеют скосы, образующие угол не менее 40°. При температурном сжатии и расширении плит наледь отслаивается, уменьшая ущерб от обледенения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций // 2611718

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными напротив углов деформационными швами в виде продольных прорезей 5 с уплотнением 6 в основании каждой прорези. Основания продольных прорезей 5 под швы расположены в наружном слое обделки 2. Выработка 3 и контактирующая с ней поверхность бетонной обделки 2 выполнены в поперечном сечении в виде треугольника Рело с углами 4, при этом один из углов 4 треугольника Рело направлен вертикально вверх, образуя сводную часть выработки 3. Деформационные швы расположены напротив всех трех углов 4 треугольника Рело. Технический результат - повышение прочности, устойчивости и надежности работы напорного туннеля гидроэлектростанций в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях. 1 ил.

Гидротехнический отводящий туннель с железобетонной обделкой // 2613461

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям безнапорных отводящих туннелей с железобетонной обделкой. Гидротехнический отводящий туннель с железобетонной обделкой выполнен в виде выработки 1 в горной породе с поперечным сечением в виде фигуры постоянной ширины и контактирующий с несущей железобетонной обделкой 2 с внешней и внутренней поверхностями, выполненными в поперечном сечении в виде фигуры постоянной ширины. Поперечные сечения выработки 1, контактирующей с ней внешней поверхности и внутренней поверхности железобетонной обделки 2 выполнены в виде треугольника Рело. Один из совпадающих углов 3 треугольника Рело выработки 1, внешней и внутренней поверхностей железобетонной обделки 2 расположен в сводной части 4 туннеля с железобетонной обделкой. Технический результат - повышение прочности, устойчивости и надежности работы гидротехнического отводящего туннеля в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях. 1 ил.