щина металла на этом участке 36,5 мм. Дно траншеи водоводов предста[зляет собой продолжение плоскости низового откоса дамбы, ограждающей верхний бассейн [60],

Применение стальных высоконапорных водоводов для ГАЭС сопряжено с повышенной опасностью аварий, поскольку нарушение сплошности оболочки может вызвать лавинообразное нарастание повреждения, а обеспечение высокого качества сварных швов при их огромном количестве и значительных толщинах металла затруднено. Применение стальных конструкций водоводов приводит также к значительному расходованию дефицитного и дорогостоящего металла (высокопрочных легированных сталей). Поэтому в СССР в практике проектирования ГАЭС с наземными высоконапорнымн водоводами в последнее

2ig,5

93,0

159,0

Рис. 4-23, Разрез по напорному тракту ГАЭС Ладингтон (США),

/-водоприемник; 2-супесчаный грунт; J - вертикальный дренаж из отмытого песка-4 - обетонированный стальной водовод; 5-стальной водовод, засыпанный песком; 5 -

опоры водовода,

время рассматриваются железобетонные, сталежелезобетонные, а также преднапряженные конструкции водоводов.

В сталежелезобетонных водоводах растягивающие усилия распределяются между облицовкой и кольцевой арматурой, чем достигается экономия металла за счет отказа от ребер жесткости, опорных колец и т. д. Особенно значительна экономия в денежном выражении в результате замены дорогостоящего листового металла арматурной сталью.

Как показали крупномасштабные исследования, в таких водоводах не может возникнуть внезапное разрушение. Это обеспечивается: применением для стальной облицовки мягких сталей, исключающих трещинообразование при сварке; малой вероятностью совпадения возможных ослаблений в стальном и железобетонном элементах водовода; уменьшением концентрации напряжений от местгюго изгиба в фасонных частях или от каких-либо дефектов в стальной облицовке за счет опирания последней на железобетонную оболочку как на упругое основание.

Сталежелезобетонные напорные водоводы рассчитывают в поперечном (кольцевом) и в продольном (вдоль образующей) направлениях с допущением возникновения трещин в бетоне. В поперечном направлении водовод рассчитывается на внутреннее давление воды без учета возможного фильтрационного давления в железобетонной оболочке. В продольном направлении расчет производится по схеме балки при расположении водовода на отдельных опорах или на сплошном основании.

Толщина стальной облицовки должна удовлетворять условиям прочности. Минимальное ее значение определяется условиями производства работ и транспортировки. Толщина железобетонной оболочки должна быть минимальной по условиям размещения арматуры и производства работ по бетонированию.

Значительным - преимуществом сталежелезобетонной конструкции в суровых климатических условиях является наличие теплоизолирующего слоя бетона, который позволяет отказаться от устройства специальной теплоизоляции. Так, при температуре воздуха -30-;-40° С максимальная толщина намерзшего слоя льда при неработающем водоводе достигает за 5 сут всего 6-8 см.

Сталежелезобетонные водоводы требуют значительно меньших трудозатрат при эксплуатации, так как не нуждаются в периодическом осмотре, очистке от ржавчины, окраске и т. д.

Следует также иметь в виду, что амортизационные отчисления для сталежелезобетонных водоводов ниже, чем для сталь-, ных (на 11% по действующим нормативам).

В целях снижения температурных деформаций сталежелезобетонных водоводов целесообразно предусматривать их засыпку грунтом.

Железобетонные водоводы без внутренней стальной облицовки также могут рассчитываться с допущением тре-щинообразования, если предусмотрено надежное гидроизоляционное покрытие внутренней поверхности, В качестве такового может рассматриваться оклейка стеклотканью с пропиткой ее эпоксидной смолой.

Предварительно-напряженные железобетонные водоводы проектируются трещиностойкими. Поэтому требования к качеству их гидроизоляции значительно ниже, чем для нетрещино-стойких конструкций.

Заслуживает внимания применение предварительно-напряженных железобетонных трубопроводов с внутренней стальной облицовкой на ГАЭС Фестиньог (Великобритания) (рнс, 4-24),

Конечный участок подводящего тракта на длине около 215 м выполнен в открытой траншее (с последующей засыпкой) и представляет собой четыре нитки предварительно-напряженных железобетонных трубопроводов с внутренним диаметром 2,3 м при толщине стенок 70 см. Внутри водоводы облицованы пластичной сталью толщиной от 22 до 26 мм. Максимальный расчетный напор в водоводах около 400 м,

Проекты открыто расположенных сталелселезобетонных водоводов в настоящее время разработаны для Кайшядорской и Загорской ГАЭС. Длина водоводов Загорской ГАЭС 649 м, максимальный напор 160 м, внутренний диаметр 7,5 м, на участке примыкания к зданию ГАЭС он уменьшается до 5,5 м.

182,3

Рис. 4-24. Разрез по напорному тракту ГАЭС Фестиньог (Великобритания).

7 - плотина Стлан; 2 - водоприемник; 3 - две шахты диаметром 4,4 м; 4 - туннельные водоводы (четыре кнтки диаметром 3,25 м); 5 - то же со стальной облицовкой (четыре ниткн диаметром 2,8 м); 5 - помещение затворов; 7 - преднапряженные железобетонные водоводы со стальной облицовкой (четыре ниткн диаметром 2,3 м); 8 - здание ГАЭС.

В проекте сравнивались варианты стальных, сталежелезобе-тонных и железобетонных трубопроводов различных конструкций. При этом расход металла в сталежелезобетонном варианте ниже примерно на 20%; экономия наиболее дефицитного стального проката составляет около 10 тыс. т. Применение сталеже--лезобетонных водоводов обеспечивает также снижение стоимости основных сооружений.

Сравнение различных типов сталежелезобетонных и железобетонных трубопроводов было проведено для вариантов монолитного и сборного изготовления с предварительным напряжением арматуры и без него. Наименьшая потребность в металле была определена для варианта из монолитного железобетона с применением стали A-V без предварительного напряжения. Однако при армировании этой сталью в бетоне будут возникать трещины с раскрытием 0,7-0,8 мм, что недопустимо по условиям коррозии арматуры. Осуществление предварительного напряжения высокопрочной ар.матурной стали связано со сложной технологией производства работ и значительными трудозатратами.

В проекте рассмотрены варианты трубопровода из сборных элементов с производством их на закрытом полигоне близ водоприемного сооружения. Длина сборного элемента в различных вариантах от 4 до 10 м, толщина стенки от 0,3 до 0,7 м, масса от 100 до 450 т.

При дальнейшей разработке предполагается изучить возможность отказа от внутренней стальной облицовки толщиной 10 мм с заменой ее каменноугольно-эпоксидной изоляцией. Это мероприятие может дать дополнительную экономию листового проката в размере около 9 тыс. т (при увеличении количества арматурной стали на 6 тыс. т).

Изучается возможность предварительного напряжения конструкции водоводов с навивкой спиральной арматуры.

Вариант сборной конструкции сталежелезобетонных водоводов Загорской ГАЭС приведен на рис. 4-25.

Рис. 4-25. Сталежелезобетонные подводящие водоводы Загорской ГАЭС (вариант сборной конструкции).

; участки из монолитного железобетона; 2 - бетонная подготовка; 3 - гравийно-га-лечный грунт; 4 - здание ГАЭС; 5 - мост.

в) Отводящие водоводы

Отводящие водоводы турбин ГАЭС обычно совмещены с подводящими водоводами насосов и в большинстве случаев работают в напорном гидравлическом режиме.

Безнапорные отводящие водоводы применяются только при установке на ГАЭС ковшовых турбин.

На ГАЭС Лаго-Делио установлено восемь агрегатных блоков с ковшовыми турбинами и центробежными насосами, которые заглублены под уровень на 21,6 м. ГАЭС связана с нижним бассейном (оз. Лаго-Маджоре) двумя безнапорными отводящими туннелями длиной около 180 м каждый. В туннели снизу врезаются подводящие водоводы насосов. Из-за возможных колебаний уровня озера (3,5 м) и переменного гидравлического режима в туннелях высота последних принята 11 м. Максимальный пролет туннелей в свету 7 м с уменьшением у подошвы до 4,1 м [45]. Аналогичная компоновка осуществлена на ГЭС- ГАЭС Сан-Фиорано.

Напорные отводящие водоводы выполняются наиболее часто в виде туннелей. В зависимости от их длины, скорости течения воды, расчетного быстродействия затворов, величины гидравлического удара принимается решение о необходимости устройства на них уравнительных резервуаров. В качестве ориентировочного критерия необходимости резервуара могут служить формулы (4-2) -(4-4). Для выявления специфики работы отводящей напорной гидравлической системы в переходных режимах обычно выполняются модельные исследования и расчеты.

Как было установлено при разработке проекта ГАЭС Синтойоне и некоторых других японских ГАЭС, наиболее опасные гидравлические явления в водоводах-образование вакуума, разрыв сплошности потока при сбросах нагрузки - исключаются, если скорость течения не превосходит 6 м/с и длина сооружения - 300 м [75]. Колебание давления в переходных режимах зависит в основном от скорости течения. Некоторые резонансные явления на гармониках низкой частоты, возникшие в отводящем тракте ГАЭС Синтойоне, удалось снять нагнетанием воздуха в отсасывающие трубы агрегатов. Устойчивость

работы системы в насосном режиме оказалась существенно выше, чем в турбинном.

Наиболее короткие отводящие водоводы являются по существу продолжением отсасывающих (всасывающих) труб ГАЭС. Подобная конструкция применена на ГАЭС Бразимо-не-Сувиана (рис. 4-26). В некоторых случаях отводящие водоводы встраиваются в подводную часть здания ГАЭС.

При значительной протяженности отводящего тракта два или более водовода объединяются в магистральный туннель. Конструкция развилок на отводящем тракте, как правило, проще, чем на подводящем, из-за существенно меньшего внутреннего давления. В стальной облицовке обычно выполняют лишь прилегающую к подземному .машинному залу часть напорного отводящего тракта, чтобы предотвратить обводнение скального массива, окружающего машинный зал.

На ГАЭС Вальдек П статический капор в начале отводящего тракта достигает 40 м и повышается при гидравлическом ударе на 25%. Металлом облицованы участки водоводов и их развилка до уравнительного резервуара на расстоянии до 80 м от контура выработки машинного зала. Максимальная скорость течения воды на облицованных участках достигает 7 м/с.

Аналогично выполнена облицовка на ГАЭС Кэ.млаф, Хорнберг и ряде других.

Наиболее длинные отводящие водоводы без уравнительных резервуаров выполнены на японских ГАЭС Окукиоцу и Синтойоне протяженностью соответственно 430 и 320 м.

Рпс. 4-26. Отводящие водоводы ГАЭС Бразимопе-Сувиана (Италия). а - горизонтальный разрез; б - вертикальный разрез.

к ! и КС о он> 1 ш

S и = о