П-869-88
-------------------
Гидропроект


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖНЫХ
И ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ
ПОДЗЕМНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

(Пособие к СНиП 2.06.09-84)

     

СОГЛАСОВАНО зам. начальника технического отдела института Е.М.Корецким

УТВЕРЖДЕНО главным инженером института "Гидропроект" В.Д.Новожениным 29 декабря 1988 г.


Пособие "Проектирование дренажных и противофильтрационных устройств подземных гидротехнических сооружений" составлено в развитие СНиП 2.06.09-84 "Гидротехнические туннели" и содержит рекомендации, детализирующие положения этого СНиПа по вопросам выбора типов и конструкций дренажных и противофильтрационных элементов подземных гидротехнических сооружений ГЭС и ГАЭС, расчета фильтрационной прочности грунтов и прогноза фильтрации в районе сооружений, в том числе и для особых условий эксплуатации (при выщелачивании вмещающих сооружение грунтов, с учетом водопроницаемости бетонных обделок, газового фактора и др.).

"Пособие" предназначено для использования в подразделениях отделений и филиалов Гидропроекта при проектировании подземных сооружений I-IV классов капитальности.

"Пособие" разработано НИСом и Среднеазиатским отделением института "Гидропроект" им. С.Я.Жука совместно с ВНИИГом им. Б.Е.Веденеева.

     1. ПРЕДИСЛОВИЕ


Настоящее "Пособие" разработано в развитие СНиП 2.06.09-84 "Туннели гидротехнические". При его разработке использованы основные положения "Указаний по проектированию дренажа подземных сооружений", утвержденных Минэнерго СССР, и различных "Рекомендаций", разработанных научно-исследовательскими организациями (ВНИИГ, ГрузНИИЭГС, НИС Гидропроекта и др.), а также опыт проектирования подземных сооружений и результаты фильтрационных исследований и расчетов, выполненных для обоснования проектов строящихся подземных сооружений в различных природных условиях. При разработке "Пособия" уделено особое внимание обобщению способов снижения давления грунтовых вод на обделки подземных сооружений.

В "Пособии" содержатся материалы по выбору типов и конструкции дренажных и противофильтрационных элементов подземных гидротехнических сооружений, даны критерии для выбора их размеров по условиям обеспечения устойчивости их обделок и фильтрационной прочности заполнителя трещин грунтов, приведены методы фильтрационных расчетов, встречающихся в практике проектирования подземных сооружений. Из имеющихся в технической литературе методов расчета в "Пособии" приведены наиболее удобные для проектировщиков, обеспечивающие достаточную точность для инженерной практики.

В разработке "Пособия" приняли участие следующие организации Минэнерго СССР:

Среднеазиатское отделение института "Гидропроект" им. С.Я.Жука (директор Н.В.Старчиков, исполнители В.Ф.Илюшин, Р.Х.Бухаиров и С.Н.Крылова);

НИС института "Гидропроект" им. С.Я.Жука (начальник Л.А.Золотов, исполнители И.С.Ронжин, Л.Е.Каныгин и Э.Г.Котенкова);

ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева (директор Б.Г.Картелев, исполнитель Н.А.Кассирова).

Редактирование работы выполнено И.С.Ронжиным.

     2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1. При проектировании дренажных и противофильтрационных устройств подземных сооружений следует руководствоваться основными положениями п.п.4.244.26 СНиП 2.06.09-84 (33). Дополнительные рекомендации по этому вопросу приведены в настоящем "Пособии".

2.2. При проектировании дренажа и противофильтрационной цементации их параметры рекомендуется назначать на основании фильтрационных расчетов и исследований.

2.3. Параметры дренажей и цементации устанавливаются из условий обеспечения допустимых градиентов напора фильтрации в грунте (заполнителе трещин) и зоне цементации.

Величины допустимых градиентов напора фильтрации в грунте (заполнителе трещин), в зоне противофильтрационной цементации приведены в разделе 7 настоящего "Пособия".

В цементации, замкнутой вокруг сооружения (туннель, шахта и др.), величину максимального градиента напора на внутреннем контуре зоны цементации рекомендуется принимать в два раза больше среднего градиента.

2.4. Параметры цементации вокруг напорного туннеля или шахты устанавливаются из условий обеспечения допустимых потерь воды из них на фильтрацию.

Допустимая величина фильтрационных потерь воды из напорного туннеля или шахты устанавливается путем энергоэкономического расчета, учитывающего стоимость противофильтрационных мероприятий и теряемой выработки электроэнергии за счет фильтрационных утечек воды. Максимально допустимые потери воды на фильтрацию из напорных туннелей и шахт, отнесенные к 1000 м их внутренней поверхности и к 1 кгс/см давления, как правило, составляют 0,1-0,5 л/с при действующем напоре Н10,0 м и 0,5-1,0 л/с при Н=10,0100 м.

2.5. В случае предъявления к цементации требований защиты обделок подземных сооружений от агрессивного воздействия подземных вод или защиты от фильтрации в растворимых грунтах величина удельного водопоглощения в этой зоне принимается не более 0,01 л/мин-м.

2.6. При расположении дренажа подземных сооружений в карстующихся породах возможно выщелачивание, которое ослабляет структурные связи грунтов, увеличивает общую скважность и расширяет в них трещины.

2.7. При проектировании дренажей в трещиноватых грунтах, содержащих растворимые соли, рекомендуется выполнить прогноз устойчивости пород (грунта) главным образом на основе детального изучения гидрогеологических и гидрохимических условий.

2.8. При проектировании дренажных и противофильтрационных устройств рекомендуется учитывать увеличение подпитки подземных вод в районе подземных сооружений имеющимися атмосферными осадками или поверхностными водами. В случае существенного удорожания дренажа рекомендуется рассмотреть мероприятия по предупреждению просачивания в горный массив атмосферных осадков или поверхностных вод. Этими мероприятиями могут быть:

а) планировка местности с покрытием ее водонепроницаемым покровом;

б) устройство сети канав с непроницаемой одеждой для отвода вод атмосферных осадков;

в) отвод поверхностных вод или придание их руслу водонепроницаемости.

Вариант защитного мероприятия выбирается, как правило, на основании технико-экономического сопоставления.

2.9. Вспомогательные туннели и шахты, пройденные для строительства основных подземных сооружений, при условии сообщения с верхним бьефом после окончания строительства могут являться путями подпитки подземных вод и причиной значительного увеличения напоров подземных вод и скоростей фильтрации в местах примыкания вспомогательных туннелей и шахт к дренируемым сооружениям. Эти обстоятельства рекомендуется учитывать при проектировании дренажных и противофильтрационных устройств. При расположении указанных выработок со стороны нижнего бьефа целесообразно yчитывать их дренирующий эффект.

2.10. Для осмотра и ремонта дренажей (например, замены фильтров) рекомендуется по мере возможности предусматривать устройство смотровых колодцев, лазов, люков и т.д. или выполнять дренажи проходными.

2.11. Вся система дренажа, по возможности, разбивается на изолированные друг от друга участки (с учетом положения и уклона пьезометрической поверхности подземных вод), имеющие отдельные водовыпуски, при помощи которых возможно осуществление промывки и регулирование напора самостоятельно на каждом участке.

2.12. При выборе типа дренажа руководствуются обеспечением наиболее экономичного решения, а его конструкции - возможностью применения новых строительных материалов и передовых методов строительства.

2.13. Конструкция дренажей принимается такой, которая обеспечивала бы сохранность его от засорения и от попадания цементного раствора при производстве бетонных и цементационных работ в случае сооружения дренажа до окончания этих работ.

2.14. При проектировании дренажей предусматриваются мероприятия, исключающие возможность замерзания воды в них и в их водовыпусках.

2.15. В случае непосредственной связи дренажа с потоком воды в туннеле при его проектировании учитывается возможность передачи пульсации давления в потоке на обделку и породу.

2.16. При проектировании противофильтрационных и дренажных устройств подземных сооружений рекомендуется учитывать следующие виды воздействий потока подземных вод на сооружения и на окружающие их породы (грунты):

а) силовое воздействие на грунтовый массив и обделку сооружения при установившейся и неустановившейся фильтрации;

б) химическое воздействие на материал конструкции;

в) биологическое воздействие на некоторые материалы конструкции;

г) изменение свойств пород (грунтов), окружающих сооружения.

2.17. Взаимодействие жидкой и твердой фаз порождает возникновение фильтрационных и взвешивающих сил, приложенных со стороны потока к скелету грунта. Эти силы являются объемными. Они могут вызвать суффозию и кольматаж, местный фильтрационный выпор, обрушение больших масс грунта стен и кровли подземной выработки.

Фильтрационные (гидродинамические) силы, действующие в теле бетонной обделки сооружения, в большинстве случаев условно принимаются как статические, приложенные нормально к поверхности контакта грунт-бетон.

2.18. Физико-химическое воздействие подземных вод на материал обделки приводит к ее разрушению под действием агрессивных компонентов.

Наиболее агрессивными являются сульфатные подземные воды. Известны случаи, когда подземные сооружения с обделками из бетона на портландцементе, построенные в грунтах с включениями гипсов и ангидритов, разрушались подземными водами через 1,5-2,0 года эксплуатации.

2.19. Биологическое воздействие обуславливается развитием микроорганизмов, что приводит к гниению деревянных элементов конструкций, истачиванию их, обрастанию растениями поверхностей бетона и стали, и иногда к их разрушению.

2.20. Изменение свойств грунта и скальных массивов происходит в результате физического или химического воздействия контактирующей с ними воды.

Поровая вода в твердом веществе снижает прочность грунта и повышает в несколько раз его ползучесть, а следовательно, и деформативность. Снижение прочности скальных грунтов усиливает трещинное деформирование их и увеличивает фильтрацию. Поровая вода в материале, заполняющем трещины, размягчает грунт, повышает его пластичность и способствует его набуханию.

Собственно трещинная вода, содержащаяся в открытой полости трещины, является свободной водой, которая при возникновении разности напоров циркулирует по трещинам. Эта вода снижает силу трения вдоль стенок трещин. Противодавление воды в трещине усиливает фактор снижения этой силы трения.

Вымывая и выщелачивая грунты, пропитывая их, подземные воды могут способствовать возрастанию горного давления. В трещиноватых грунтах подземные воды могут вызывать скольжение одних пластов по другим, причем масштабы последствий этого явления зависят от интенсивности притока воды к выработке.

2.21. При проектировании подземных сооружений рекомендуется учитывать величину прогнозируемого водопритока к ним как в период строительства, так и при эксплуатации.

Известны случаи, когда из-за большого притока воды в забой приходилось приостанавливать проходку или применять специальные способы проходки, например, с опережающей цементацией.

В период эксплуатации большой приток подземных вод к сооружениям может потребовать устройства специальных водосбросных выработок (туннелей, шахт), установки насосов. При этом учитывается, что водоотводящие трубы малого диаметра могут быстро зарастать продуктами выщелачивания солей из грунта или извести из бетона обделки.

В камерных выработках с электрическим оборудованием фильтрационная вода сильно усложняет условия его эксплуатации. Поэтому в этих сооружениях предусматриваются дополнительные мероприятия: гидроизоляция, противофильтрационные завесы и экраны, дренажные стены и ложные потолки, вентиляция и кондиционирование воздуха.

     3. ДРЕНАЖНЫЕ УСТРОЙСТВА

3.1. Назначение дренажей

3.1.1. Дренажи в подземных гидротехнических сооружениях применяются с целью:

а) снижения (частично или полностью) давления подземных вод на обделки;

б) повышения долговечности сооружения благодаря снижению градиентов напора и расхода воды, фильтрующейся через обделку;

в) предохранения от потери устойчивости (выпучивания) металлической облицовки напорных туннелей и шахт при их опорожнении;

г) защиты машинных залов, шинно-грузовых галерей, лифтовых шахт и других сооружений, в которые недопустимо попадание грунтовых вод;

д) облегчения выполнения подземных строительных работ в водообильных грунтах;

е) сокращения продолжительности опорожнения напорных туннелей и шахт с обделками без гидроизоляции, достигаемого за счет более быстрого рассеивания порового давления в бетоне обделки в двух направлениях: внутрь туннеля и в сторону грунта;

ж) предотвращения обводнения массива фильтрацией воды из туннеля в период эксплуатации.

3.1.2. В соответствующих гидрогеологических условиях подземные воды, каптируемые дренажными устройствами, могут быть использованы для подпитки деривационных туннелей гидроэлектростанций, водоснабжения населенных пунктов и технических нужд промышленных предприятий.

3.1.3. При помощи местного дренажа, устраиваемого в напорных туннелях и шахтах, облицованных металлом, по увеличению фильтрационного расхода или напора в системе дренажа можно контролировать состояние облицовок. Дренажи в этом случае располагаются в обделке, на контакте обделки с грунтами или в виде шпуров, пересекающих контакт обделки с грунтом или металлической облицовкой. Дрены объединяются в коллекторы, оснащенные соответствующей контрольно-измерительной аппаратурой.

3.1.4. Дренажи применяются в том случае, когда соблюдаются следующие условия:

а) обеспечивается фильтрационная прочность грунта на контакте с дренажем;

б) грунт устойчив в отношении механической и химической суффозии;

в) грунт неустойчив в отношении механической или химической суффозии, но за период эксплуатации сооружения суффозия не может ослабить грунт до степени, опасной для работы сооружения;

г) грунт неустойчив в отношении механической суффозии при отсутствии в дренажах обратного фильтра, но при устройстве фильтра размеры суффозии в грунте не представляют опасности для сохранности естественных свойств грунта и работы дренажа;

б)* отсутствует опасность механического, химического и биологического кольматажа дренирующих устройств;

в)* устройство дренажей не приводит к ощутимым потерям воды из водохранилища и защищаемых водоподводящих туннелей;

________________

* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".

Доступ к полной версии документа ограничен
Полный текст этого документа доступен на портале с 20 до 24 часов по московскому времени 7 дней в неделю.
Также этот документ или информация о нем всегда доступны в профессиональных справочных системах «Техэксперт» и «Кодекс».
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте «Техэксперт: Лаборатория. Инспекция. Сертификация» бесплатно
Реклама. Рекламодатель: Акционерное общество "Информационная компания "Кодекс". 2VtzqvQZoVs