ВСН 30-83
-------------------------
Минэнерго СССР

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

Инструкция
по проектированию гидротехнических сооружений
в районах распространения вечномерзлых грунтов

Дата введения IV квартал 1983 г.

ВНЕСЕНЫ Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е.Веденеева

УТВЕРЖДЕНЫ совместным решением Минэнерго СССР, Минречфлота РСФСР Минморфлота СССР от 8 июля 1983 г.

ВЗАМЕН раздела 7 СН 353-66
     
     
     "Инструкция по проектированию гидротехнических сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов" регламентирует особенности проектирования гидротехнических сооружений, возводимых в районах распространения вечномерзлых грунтов. Нормативный документ разработан взамен раздела 7 "Речные гидротехнические сооружения" СН 353-66 "Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и сооружений в северной строительно-климатической зоне" и выпускается по согласованию с Госстроем СССР (письмо N ИИ-521-1 от 28.01.83).

Требования Инструкции направлены на повышение эффективности капитальных вложений и надежности сооружений, проектируемых и возводимых в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Инструкция предназначена для работников проектных, строительных, научных организаций и учебных заведений.

ПРЕДИСЛОВИЕ

"Инструкция по проектированию гидротехнических сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов" разработана во ВНИИГ имени Б.Е.Веденеева и в Ленинградском отделении института Гидропроект им. С.Я.Жука (Минэнерго СССР) с участием институтов Гипроречтранс (Минречфлота РСФСР) и Ленморниипроекта (Минморфлота СССР).

Инструкция составлена по результатам научно-исследовательских работ, связанных с исследованиями, изысканиями, проектированием и строительством гидротехнических сооружений в условиях Крайнего Севера, а также с учетом опыта проектирования и строительства ряда гидротехнических сооружений, в том числе: Вилюйских-I и II, Усть-Илимской, Колымской, Зейской, Хантайской, Курейской, Бурейской и других ГЭС.

Общее руководство исследованиями и разработкой Инструкции осуществлял Л.И.Кудояров.

Ответственными исполнителями по отдельным разделам Инструкции были:

от ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева: А.П.Пак, Д.Д.Сапегин, А.И.Федоренко, В.В.Тетельмин, А.В.Швецов, В.А.Логунова, В.Н.Губарь, Л.П.Трапезников, М.С.Ламкин, В.Б.Судаков, В.М.Матюшин, Н.Ф.Щавелев, А.П.Епифанов, Л.М.Гаркун, В.И.Сильницкий, Е.А.Смирнов, В.Д.Глебов, В.С.Кузнецов, В.М.Придорогин, Д.Д.Лаппо, Г.Л.Рубинштейн, Л.В.Мошков, Н.А.Елисеев, В.А.Буханов, О.С.Лигун, С.М.Алейников, И.Н.Соколов, В.М.Давиденко;

от Ленгидропроекта: С.А.Фрид, Н.Ф.Кривоногова, Г.Я.Гевирц, Е.Д.Лосев, А.Г.Кузнецов, А.И.Ермолаев, Б.П.Ферингер;

от Гипроречтранса: В.Э.Даревский;

от Ленморниипроекта: Ф.А.Мартыненко и В.Г.Апельсин.

Руководители работы: от ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева - А.П.Пак, от Гидропроекта им. С.Я.Жука -  С.А.Фрид.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Нормы настоящей Инструкции должны соблюдаться при проектировании новых и реконструируемых гидротехнических сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Примечание. В настоящей Инструкции изложены основные положения, содержащие дополнительные и специальные требования, связанные с особенностями природных условий рассматриваемых районов. При проектировании сооружений в этих районах надлежит руководствоваться также соответствующими СНиП с выполнением требований настоящей Инструкции.

1.2. При проектировании сооружений в рассматриваемых районах следует учитывать нижеперечисленные особенности:

отрицательную среднегодовую температуру воздуха, большую суточную и годовую амплитуду температур воздуха (абсолютная максимальная 41 °С, абсолютная минимальная минус 70 °С), продолжительный зимний период (до 305 суток);

наличие вечномерзлых грунтов в виде сплошной, слоистой, прерывистой или островной мерзлоты;

существенное изменение физико-механических характеристик льдистых грунтов при их оттаивании, вплоть до полной потери ими несущей способности и водоупорности;

развитие мерзлотных процессов и явлений (бугров пучения, наледей, термокарста, солифлюкции, морозобойных трещин) в основании, береговых примыканиях и в теле грунтовых гидротехнических сооружений;

тяжелые ледовые условия и возможность значительных ледовых нагрузок и воздействий (толщина льда свыше 1,5 м);

значительные отложения снега, в том числе в пазухах недостроенных сооружений;

высокую неравномерность стока с частым наличием пиков расходов не только весной, но и в летне-осенний период; бурные весенние паводки с сильными ледоходами; большую амплитуду расчетных уровней воды и, как правило, низкие зимние меженные уровни; полное перемерзание средних и малых водотоков.

1.3. При проектировании гидротехнических сооружений в указанных районах необходимо соблюдать требования действующих в стране законодательств по охране природы, обеспечению воспроизводства природных богатств и улучшению окружающей человека среды. При проектировании следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие минимальное нарушение природной среды (раздел 11 настоящей Инструкции).

1.4. При проектировании гидротехнических сооружений в рассматриваемых районах необходимо предусматривать проведение дополнительных исследований, связанных с особенностями строительства и эксплуатации сооружений в данных районах. Допускается составление индивидуальных технических условий, учитывающих особенности конкретного района строительства и развивающих требования настоящей Инструкции. Указанные технические условия утверждаются в установленном порядке.

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. При проектировании гидротехнических сооружений и их оснований необходимо принимать один из следующих принципов строительства:

принцип I - вечномерзлые грунты в основании сохраняются в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации, а талые грунты промораживаются, обеспечивая водонепроницаемость и фильтрационную прочность противофильтрационного устройства сооружения, основания и его контакта с сооружением;

принцип II - допускается оттаивание вечномерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации либо предусматривается их искусственное оттаивание на заданную глубину до начала или в процессе возведения сооружений.

Примечания: 1. На разных по длине участках одного сооружения и для разных сооружений одного гидроузла допускается использование обоих принципов. Окончательный выбор принципа строительства должен быть установлен технико-экономическим сопоставлением вариантов.

2. При проектировании сооружении или их частей с использованием принципов I и II особое внимание должно уделяться конструированию зоны их контакта. В частности, допускается рассматривать целесообразность применения поперечных замораживающих установок (тепловая шпонка), обеспечивающих защиту мерзлой части оснований или сооружений от отепляющего воздействия талой части.

2.2. При проектировании гидротехнических сооружений в рассматриваемых районах в соответствии с указаниями п.1.3 следует предусматривать мероприятия:

по подготовке ложа водохранилища к затоплению, направленные на охрану качества воды;

по выполнению гидротехнических противоэрозионных работ в природоохранной зоне побережья водохранилища, ограничивающих водную эрозию и развитие термокарста;

по обеспечению сохранения рыбных запасов и рыборазведения;

по разработке инженерных защитных сооружений для разведанных месторождений полезных ископаемых, попадающих в зону затопления водохранилища;

по рекультивации площадей земли, занимаемой карьерами, после их использования;

по обеспечению нормального увлажнения береговой зоны с целью сохранения и улучшения продуктивности естественных ландшафтов и сельскохозяйственных угодий.

2.3. Тип, конструкцию и методы возведения проектируемых сооружений следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом:

выбранного принципа строительства;

класса сооружения;

условий пропуска строительных расходов воды;

гидрометеорологических условий района строительства.

2.4. Металлические конструкции гидротехнических сооружений следует проектировать с учетом требований, предъявляемых к металлу, работающему в условиях низких отрицательных температур.

2.5. Конструкции из льда или с использованием льда допускается применять для временных сооружений (перемычки, дамбы и т.д.), а при наличии обоснования - для постоянных причальных сооружений.

2.6. При проектировании гидротехнических сооружений I-III классов в рассматриваемых районах следует предусматривать установку специальной контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для наблюдений за:

температурным режимом оснований сооружений, скальных массивов, окружающих подземные выработки;

изменением уровня грунтовых вод в процессе строительства и эксплуатации;

фильтрацией в основании и в береговых примыканиях;

конвекцией воздуха и льдообразованием в упорных призмах и других частях грунтовых сооружений;

режимом формирования мерзлотных завес;

деформациями, в том числе температурными, сооружений, их оснований и массивов, окружающих подземные сооружения.

Проектом должна устанавливаться необходимость организации натурных наблюдений на гидромеханическом оборудовании и за работой тепловой изоляции сооружений.

Состав и объем наблюдений устанавливается в соответствии с назначением, конструкцией и классом сооружения, принятым принципом строительства и особенностями мерзлотно-геологической обстановки.

2.7. Размещение пультов, коммутационных сетей, КИА и конструкция приборов должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию в рассматриваемых районах.

3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ, ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ
И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

3.1. При проведении инженерно-геологических изысканий и исследований в области развития многолетнемерзлых пород кроме задач, решаемых при изысканиях для целей гидротехнического строительства вне этой области, должны быть учтены требования настоящей Инструкции и перечисленные ниже (п.3.2-3.8) особые условия.

3.2. Состав, объем и методика инженерно-геокриологических изысканий должны соответствовать стадии проектирования, классу сооружения и сложности природной обстановки. На каждом этапе изучение инженерно-геокриологических условий необходимо выполнять с детальностью, удовлетворяющей требованиям проектирования конкретного гидротехнического сооружения на данной стадии разработки проекта.

3.3. В процессе изысканий необходимо выяснить характер распространения многолетнемерзлых пород по площади (сплошное, прерывистое, островное) и причины, его обуславливающие. Следует уделять особое внимание генезису, приуроченности, конфигурации, размерам талых зон, прежде всего подруслового талика. При этом следует различать сквозной и замкнутый (несквозной) талик.

Характер распространения многолетнемерзлых пород следует изучать в процессе специальной мерзлотной съемки или комплексной инженерно-геокриологической съемки с широким привлечением геофизических методов исследований и постановкой наблюдений за температурой пород в опорных скважинах.

3.4. При проведении изысканий следует выяснять характер залегания многолетнемерзлых пород и их мощность. По характеру залегания устанавливается тип мерзлой толщи. При этом следует различать:

сливающиеся мерзлые толщи - многолетнемерзлые породы залегают непосредственно под сезонноталым слоем;

несливающиеся мерзлые толщи - породы сезонноталого слоя и кровля многолетнемерзлых пород разделены слоем талого грунта;

реликтовые мерзлые толщи (погребенные) - слой талого грунта, залегающий над мерзлотой, составляет по мощности более 10-20 м.

Необходимо оценить мощность многолетнемерзлых пород и мощность криогенной толщи (немерзлые породы, содержащие высокоминерализованные воды с отрицательной температурой) и установить закономерные связи изменения мощности от основных геолого-географических факторов.

Характер залегания и мощности многолетнемерзлых пород следует изучать:

по керну, условиям проходки, температурным измерениям в скважинах и горных выработках;

по геофизическим данным;

расчетными методами.

Примечание. Мерзлые толщи следует разделять на непрерывно-мерзлые по вертикали и прерывистые (слоистые), переслаивающиеся с водоносными или неводоносными породами с положительной температурой, либо с немерзлыми породами, содержащими высокоминерализованные воды с отрицательной температурой.

3.5. При изучении особенностей гидрогеологических условий в связи с мерзлотой следует определять:

типы подземных вод по отношению к мерзлой толще - надмерзлотные, межмерзлотные, внутримерзлотные, воды таликовых зон различного генезиса;

напорность подземных вод, их химизм, режим питания, циркуляцию и разгрузки;

фильтрационные свойства пород в массиве при естественном температурном режиме и их изменение при динамике мерзлотной обстановки в связи с возведением и эксплуатацией гидросооружений.

Гидрогеологические условия следует изучать в процессе анализа материалов мерзлотной съемки с постановкой опытно-фильтрационных и режимных гидрогеологических наблюдений.

3.6. При изысканиях и исследованиях должна быть установлена детальная характеристика климатических условий района строительства (температурный режим воздуха, ветровой и влажностный режим района, данные о солнечной радиации). Эти материалы должны быть использованы при прогнозировании закономерностей формирования температурного режима многолетнемерзлых и талых пород.

В результате должна быть дана схема развития температурного режима пород в верхних горизонтах мерзлых толщ, установлена динамика мерзлых толщ различной мощности и строения и выполнен прогноз их изменения в связи со строительством и эксплуатацией сооружений гидроузла.

3.7. Необходимо изучить криогенное строение многолетнемерзлых пород, При этом должны изучаться криогенные текстуры пород, характеризующиеся взаимным расположением сцементированных льдом минеральных агрегатов и включений льда, формой и величиной последних. Основные типы криогенных текстур даны в табл.1.