КЛАССИФИКАЦИЯ И ТИПЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТУННЕЛЕЙ
Гидротехнические туннели предназначаются для пропуска воды, и их проектирование должно соответствовать строительным нормам. В последнее время имеется тенденция сооружать сложные подземные комплексы. На рис. 14-1 изображена схема комплекса подземных сооружений Нурекской ГЭС на р. Вахш, включая временные и постоянные туннели.
Гидротехнические туннели ГЭУ по назначению можно разделить на три вида: 1) деривационные, 2) водосбросные и 3) турбиниые. Подводящие и отводящие деривационные туннели обеспечивают создание необходимого напора (см. § 2-3). Водосбросные туннели предназначаются для пропуска избытков воды из водохранилища. В этом случае их называют эксплуатационными водосбросами, с тем чтобы отличить от строительных туннелей, которые применяют для отвода воды в период возведения ГЭС. Сравнительно часто водосбросные туннели в концевой части бывают совмещенного типа, т. е. выполняют функции строительного и эксплуатационного туннелей. Пример подобного решения показан на рис. 14-2, где изображен водосброс Чарвакской ГЭС на р. Чирчик.
Суммарная длина гидротехнических туннелей в СССР составляет около 500 км. В ближайшей перспективе их длина, значительно увеличится, так как с туннельной деривацией планируется построить более 50 ГЭС, часть из которых будет с подземным расположением агрегатов.
Гидротехнические туннели подразделяются на напорные, безнапорные и с переменным режимом работы. В напорных туннелях существует избыточное внутреннее давление воды, а в безнапорных — только часть поперечного сечения заполнена водой и над ее поверхностью атмосферное давление.
Если ГЭС покрывает пик графика нагрузки, то для подводящей деривации все преимущества на стороне напорного туннеля, который быстро реагирует на изменения потребляемого расхода воды. Напорные туннели целесообразно применять в тех случаях, когда имеется большая глубина сработки водохранилища. Водоприемные отверстия напорного туннеля должны быть заглублены на 1,5—2 м под наинизший уровень воды в ВБ.
Безнапорные туннели обычно применяются при постоянном или малоизмеияющемся уровне воды в ВБ и при слабых породах. Если уровень воды в ВБ постоянен, то стоимость безнапорного туннеля обычно меньше стоимости напорного туннеля, рассчитанного на те же расходы воды. Хотя сечение безнапорного туннеля больше, так как часть сечения не используется для пропуска воды, его обделка, не воспринимающая внутреннего давления воды, дешевле, чем в напорном туннеле. Это является главным преимуществом безнапорного туннеля. Только короткие безнапорные туннели, в которых изменения расхода вызывают небольшие колебания уровня, могут работать удовлетворительно при переменной нагрузке ГЭС.
В конце длинного безнапорного туннеля для суточного регулирования создается специальный бассейн. Форма поперечного сечения безнапорного туннеля (рис. 14-4, а) зависит от инженерно-геологических условий. В прочной скале принимают прямоугольное сечение с вертикальными стенами, а в слабых породах делают подковообразное сечение. Круглая форма сечения принимается для безнапорных туннелей при щитовом способе проходки. Сечение напорных туннелей выполняется круглой формы потому, что обделка в виде кольца наилучшим образом воспринимает внутреннее давление воды (рис. 14-4, б).
В настоящее время размеры поперечного сечения гидротехнических туннелей унифицированы. Для подводящих и отводящих туннелей принят так называемый параметрический ряд сечений, по которому рекомендуется назначать диаметры (пролеты) туннелей в интервалах от 2 до 6 м — через 0,5 м, а в интервалах 6—15 м — через 1 м. Использование параметрического ряда позволяет унифицировать не только конструкции туннелей, но и методы производства работ и средства механизации.
Минимальные размеры поперечного сечения туннелей определяются условиями производства работ. Для круглых сечений минимальный диаметр 2 м, для сечений других форм наименьшая ширина 1,5 м и высота 1,8 м.
Турбинные туннели предназначаются для подвода воды к турбинам ГЭС или ГАЭС и всегда выполняются напорными.