ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПРОЕКТНОИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «ГИДРОПРОЕКТ» им. С. Я. ЖУКА

МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

СССР

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

ТУННЕЛЕЙ

е)    геотермические условия, влияющие на строительство и эксплуатацию туннелей глубокого заложения, а в зоне вечной мерзлоты — на небольших глубинах;

ж)    газоносность горных пород — наличие и возможность поступления в туннель, подходные и другие выработки взрывоопасных и вредных для здоровья людей и сохранности техники природных газоз;

з)    напряженно-деформированное состояние массива горных пород в зоне влияния сооружений.

2.6.    При изучении геологического строения района строительства гидротехнических туннелей на всех этапах и стадиях проектирования обязательному освещению подлежат;

а)    петрографический состав, литологические и текстурные особенности горных пород, их сохранность;

б)    распространение, мощности и формы залегания основных стратиграфо-литологических комплексов и отдельных разновидностей пород;

в)    наличие, характер и ориентировка складчатых и разрывных тектонических структур, зон нарушений (ослабления) пород, преобладающих систем трещин;

г)    проявление современной тектоники и сейсмичности.

Знание этих вопросов позволяет правильно оценить прочностные свойства, разрабатываемость при строительстве и устойчивость горных пород, что в свою очередь дает возможность принять оптимальные решения но выбору трассы туннеля, конструкции и материала его обделки и типа временной крепи.

2.7.    По трассам туннелей масштабы инженерно-геологических съемок могут изменяться от 1 ; 50 ООО до 1 ; 5000, при этом наиболее мелкие масштабы съемок принимаются на ранних стадиях проектирования (схемы использования энергетических и других ресурсов реки) для туннелей с несложными инженерно-геологическими условиями при глубоком их заложении и большой протяженности. Наиболее крупные масштабы съемок принимаются на стадии технического проекта для крупных туннелей, проходимых в сложных инженерно-геологических условиях и при относительно небольшой их протяженности.

При определении ширины полосы инженерно-геологической съемки по трассе туннеля исходят из того, что съемка должна охватывать все рассматриваемые варианты трассы и освещать геологическое строение на необходимую глубину.

2.8.    Количественная оценка трещиноватости горных пород производится по модулю трещиноватости или по их блочности в массиве.

Модуль трещиноватости показывает количество трещин, развитых на протяжении 1 м рассматриваемого разреза горного массива. При подсчете количества трещин следует исключать трещины, залеченные минералами (кремнием, карбонатом и др.), прочность которых равна или превышает прочность коренных пород.

По модулю трещиноватости горные породы подразделяют на четыре группы, приведенные в табл. 2.1.

Неблагоприятными для устойчивости пород при проходке туннелей являются обычно системы трещин с субпараллельным простиранием по отношению к оси выработки, имеющие крутые углы падения (от 40 до 80°), глинистый заполнитель, зеркала скольжения и т. п. В этих случаях при нарушении технологии проходки или неудачно

10

Таблица 2.1

Группа пород Модуль трещиноватости Среднее расстояние между трещинами, м Слаботрещиноватые 1,5 0,65 Среднетрещиноватые 1,5—5 0,65—0,2 Сильнотрещиноватые 5—30 0,2—0,03 Весьма сильнотрещиноватые (раздробленные) Более 30 Менее 0,03

выбранной технологии работ, неизбежны значительные переборы и вывалы породы.

Характерные случаи пересечения пластов и трещин в горном массиве при проходке туннелей, примеры неблагоприятного сочетания основных систем трещин и их влияние на образование вывалов при проходке туннелей показаны на рис. 2.1—2.4.

2.9.    При выборе трассы туннеля рекомендуется, как правило, принимать направление ее таким, чтобы туннель проходил в крест простирания или под углом более 45° по отношению к простиранию пластов породы и основных тектонических нарушений.

Если по компоновочным решениям гидроузла или топографическим условиям приходится принимать трассу туннеля, идущую по простиранию или под острыми углами к направлению простирания пород и основных тектонических нарушений, следует обращать особое внимание иа то, чтобы туннель не проходил по наиболее слабым пластам или по зоне крупного тектонического нарушения.

2.10.    На основании гидрогеологических факторов, указанных в п. 2.5 «в», составляется прогноз притока воды в подземные выработки, распределение напоров подземных вод вдоль трассы туннеля, оценка агрессивности подземных и поверхностных вод, необходимые для проектирования обделок туннелей и выбора способа производства работ по их строительству.

2.11.    При изысканиях и проектировании гидротехнических туннелей принято деление горных пород на скальные, полускальные и нескальные.

К скальным относятся различные изверженные, метаморфические и наиболее прочные осадочные породы (известняки, песчаники и т. п.) с пределом прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии более 200 кгс/см². Особенностью скальных пород является их трещиноватость, вследствие чего инженерно-геологические свойства этих пород в образце (керне) и в массиве могут резко отличаться.

К полускальным относятся многие сцементированные породы с ослабленными или способными к резкому ослаблению при водонасы-щении связями между зернами, а также растворимые породы. Предел прочности этих пород на сжатие в воздушно-сухом состоянии колеблется от 10 до 200 кгс/см² и уменьшается при водонасыщении. К полускальным породам относят также выветрелые, наиболее трещиноватые и измененные разности изверженных, метаморфических и многих осадочных пород.

Проходка туннелей в полускальных породах может быть связана с проявлением значительного горного давления, набуханием, пучением, деформациями временной крепи и обвалов. Это обстоя-

11

Рис. 2.1. Характерные случаи пересечения пластов и трещин в горных массивах при проходке туннелей: а —- благоприятные (под прямым углом); б — неблагоприятные (под острым углом)

Рис. 2.2. Примеры неблагоприятного сочетания основных систем трещин и их влияние на образование вывалов при проходке туннелей: а — асимметричные вывалы пород при наличии глинистого заполнители трещин по одной из систем трещин; 6 — симметричные вывалы при наличии глинистого заполнителя по двум системам трещин

тельство следует учитывать в проектах гидротехнических туннелей и предусматривать специальные мероприятия конструктивного и технологического характера (специальные и усиленные виды крепи, податливые крепи и обделки, применение щитовых способов проходки и др.).

Рис. 2.3. Характерные вывалы в туннелях, проходимых в слоистых скальных породах (известняках и т. п.) с ярко выраженной трещиноватостью напластований

Рис. 2.4. Крупный вывал породы, связанный с зоной тектонического дробления

---

К нескальным породам относятся сыпучие и связанные породы — крупиообломочные, песчаные и глинистые. С крупнообломочными и песчаными породами при проходке выработок часто связаны крупные вывалы, а в случае водоносности пород.— значительные притоки воды с суффозионным выносом мелких частиц. Проходка туннелей в таких породах, если нельзя обойти их участки, возможна с применением специальных методов: водопонижения, замораживания, химического закрепления и способом щитовой проходки. Для глинистых пород характерны деформации пучения и набухания. Интенсивность пучения можно определить, в частности, по методике, разработанной Институтом горного дела (И ГД) им. А. А. Скочин-ского.

Борьба с пучением необходима для того, чтобы при производстве работ обеспечить сохранение естественных прочностных и деформ ативных свойств пород, а в случае необходимости искусственно упрочнить их. Многие пучащие породы, особенно глинистые, очень чувствительны к изменениям влажности, в связи с чем в борьбе с пучением большое значение имеют осушение и изоляция пучащих пород от воды. Эффективны некоторые виды крепи — набрызгбетон и анкеры самостоятельно и в сочетании. Специальные способы — химическое закрепление, замораживание — неэффективны.

Давление набухания в некоторых глинах (например, высокодисперсных бентонитовых) превышает 100 тс/м² и может вызвать разрушение временной крепи и обделок туннелей, что должно быть учтено при изысканиях и в проекте.

2.12, При инженерно-геологических изысканиях для проектирования и строительства гидротехнических туннелей определяют следующие показатели физико-механических свойств горных пород: крепость, прочность на сжатие, параметры сопротивления сдвигу ф^к и С, деформативные свойства (модуль деформации Яп), коэффициент удельного отпора /Со, пучение пород в выработках, коэффициент фильтрации.

Кажущийся угол внутреннего трения <р^к определяется как угол, тангенс которого равен коэффициенту крепости /_Кр..

13

Степень крепости пород	Породы	Коэффициент крепости пород /кр
В высшей степени	Наиболее крепкие, плотные	20—25
крепкие	и вязкие кварциты и базальты, исключительные по крепости другие породы
Очень крепкие	Очень крепкие граниты, кварцевый порфир, кремнистый сланец, менее крепкие, чем указанные выше, кварциты, самые крепкие известняки и песчаники	15
Крепкие	Гранит (плотный), гранитовые породы, очень крепкие песчаники и известняки, кварцевые рудные жилы, крепкий конгломерат, очень крепкие железные руды	10
	Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкие песчаники, крепкий мрамор, доломит, колчеданы	8
Довольно крепкие	Обыкновенный песчаник, железные руды	6
	Песчанистые сланцы, сланцевые песчаники	5

Таблица 2.2

Группа пород по главе СНнП IV-13 Коэффициент удельного отпора К Of кгс/см» Коэффициент Пуассона * Кажущийся угол внутреннего трения ?к, град Объемный вес, тс/м* XI Более 1000 * 0,09—0,14 87 2,8—3 X 1000* 0,1—0,2 85 2,6—2,7 IX 560 0,14—0,2 82,5 2,5—2,6 VIII 400 0,18—0,27 80 2,5 VII 300 0,18—0,3 75 2,4 VII 250 0,25—0,3 72,5 2,5

Продолжение табл. 2.2

Степень крепости пород Породы Коэффи циент крепости пород /кр Группа пород по главе СНнП IV-13 Коэффициент удельного отпора К0) кгс/см8 Коэффициент Пуасеона v Кажущийся угол внутреннего трения 9К, град Объемный вес, тс/м3 Землистые Растительная земля, торф, легкий суглинок, сырой песок 0,6 I 30 0,4-0,45 30 1,5 Сыпучие Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь 0,5 I 25 — 27 1,7 Плывучие Плывуны, болотный грунт, разжиженный лесс и другие разжиженные грунты (/Кр = = 0,1 -Г 0,3) 0,3 I 15 9 1,5-1,8

* Значения Ко даны для пород с сомкнутыми трещинами. При трещинах, заполненных глиной и т. п., приведенные значения следует уменьшать на 20%.

Величина сцепления породы в нарушенной зоне С, тс/м², принимается по данным натурных исследований. Для предварительных расчетов допускается принимать С = 3 /к_Р.

2.13. Крепость горных пород принято характеризовать коэффициентом крепости /кр, определяемым для скальных и твердых полу-скальных пород отношением

(2.1)

где Rсш —предел прочности породы на сжатие, кгс/см².

В горном деле и в подземном строительстве используется предложенная М. М. Протодьяконовым классификация горных пород по коэффициенту крепости (табл. 2.2).

2.14    (8.12). При расчете гидротехнических туннелей I и II классов деформативные характеристики пород Е_п или Ко должны определяться на характерных инженерно-геологических участках по данным натурных исследований, выполняемых методами: напорных выработок, штампов, сейсмоакустическими и прессиомет-рическими.

Для туннелей I и II классов определение коэффициента удельного отпора следует вести методами нагружения круглоцилиндрических выработок (инвентарные установки типа ЦГШ, УЦН и др.). Метод прессиометрии допустимо использовать для туннелей этих классов только на ранних стадиях проектирования.

Для туннелей Ш и IV классов надлежит предусматривать натурные исследования сейсмоакустическими и прессиометрически-ми методами, при этом допускается использование аналогов.

2.15    (8.13). Для предварительных расчетов значения коэффициентов удельного отпора Ко для трещиноватых пород допускается определять по графику рис. 2.5 (2) или по аналогам.

Примечание. В слаботрещиноватых породах с f_KP < 10 значения /Со, полученные по графику, необходимо увеличивать на 30%.

2.16. На предварительных стадиях проектирования могут быть использованы ориентировочные значения коэффициентов удельного отпора и другие показатели некоторых типичных разностей пород, полученные методом нагружения цилиндрических поверхностей подземных выработок равномерно распределенной нагрузкой, приведенные в табл. 2.2.

2.17 (8.11). Для напорных туннелей круговой формы, расположенных в однородных изотропных породах, зависимость между Е_щ Ко, v_n определяется формулой

Е_и— ЮО/Со (1 + v_n).

2.18.    Коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) v_n также в большой степени зависит от трещиноватости, во-донасыщенности и других факторов, но абсолютные его значения изменяются в небольших пределах, и потому его можно принимать по аналогам и таблицам.

2.19.    В табл. 2.3 даны ориентировочные значения деформационных и прочностных характеристик в зависимости от скорости распространения продольных упругих волн, которые приведены в СНиП III-45-76 «Сооружения гидротехнические, транспортные, энергетические и мелиоративных систем».

17

2.20.    При изысканиях изучаются и прогнозируются инженерногеологические процессы, дается качественная и количественная оценка их и, как следствие, обосновываются и рекомендуются мероприятия по борьбе с их вредным влиянием.

2.21.    Процессы, связанные с гравитационными смещениями (оползни, обвалы, осыпи), действием поверхностных вод (эрозия

2 Ч 6 8 1012 Ш Рис. 2.5. График зависимости коэффициента удельного отпора Ко от коэффициента крепости fK р для трещиноватых пород

кр

водотоков, переработка берегов водохранилища, сели), выветриванием и разуплотнением горных пород, имеют существенное значение при оценке инженерно-геологических условий при выборе мест заложения порталов туннелей, а также в случаях прохождения туннеля на небольших глубинах (под логами, речными долинами и т. п.). Возможное выветривание и разуплотнение пород следует учитывать в проектах конструкций и производства подземных работ.

2.22.    При инженерно-геологических изысканиях выявляется возможность пучения горных пород, которое при строительстве туннеля чаще всего наблюдается со стороны незакрепленных подошвы или боков выработки.

2.23.    Процессы, связанные с изменением температурного режима, учитываются в проектах при глубоком заложении туннелей и

при строительстве их в районах вечной мерзлоты. В качестве примеров можно указать на строительство туннеля Арпа — Севан (длина туннеля 48,25 км, наибольшая глубина заложения 1225 м), в ко* тором температура доходила до 46,5° С, и на строительство Колымской ГЭС, где подземные гидротехнические сооружения расположены в вечномерзлых скальных породах с температурой минус 7° С.

2.24. Процессы, связанные с действием подземных вод, особенно могут быть неблагоприятны при проходке туннелей в известняках и

Таблица 2.3

Породы Коэффициент крепости /Кр Скорость распространения продольных упругих волн V, м/с Модуль деформации Еп> кгс/см* Слаботрещиноватые Устойчивые скальные поро 8 и более Более 4200 105 и более ды Трещиноватые Скальные породы средней устойчивости 4-8 3500—4200 (0,5—1) 105 Сильнотрещиноватые Слабоустойчивые скальные породы Менее 4 Менее 3500 (2-5) 104

18

комплексах гипсоносных и соленосных пород, в которых возможно присутствие карстовых полостей и связанных с ними скоплений подземных вод.

Весьма важным является прогнозирование возможности поступления воды в туннель, в особенности возможность внезапных прорывов больших количеств воды в туннель во время его проходки.

2.25.    При проходке туннелей нередко встречаются взрывоопасные и вредные для людей и оборудования природные газы, в том числе метан (СН₄), углекислый газ (СОг), сероводород (H₂S) и соединения азота с другими газами.

В данные инженерно-геологических изысканий входит прогноз возможных поступлений газов в туннель при его строительстве с качественной и количественной характеристикой этих газов.

2.26.    В материалы инженерно-геологических изысканий входит прогноз вредности пыли, образующейся при бурении, взрывании и уборке породы в процессе проходки туннелей.

При подземных работах может образовываться как ядовитая, так и неядовитая пыль. Последняя может вызвать легочные заболевания, в том числе силикоз.

3. ТРАССА И ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ТУННЕЛЕЙ

3.1    (2.1). Трасса туннеля (расположение в плане и продольный профиль) и поперечное сечение должны устанавливаться на основании технико-экономического сопоставления вариантов в увязке с компоновкой гидроузла, инженерно-геологическими условиями по трассе, гидравлическими и статическими условиями работы туннеля, а также способами производства работ.

3.2    (2.4). При проектировании трассы туннеля надлежит по возможности избегать участков, находящихся в неблагоприятных для сооружения туннеля инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (значительные тектонические нарушения и приток подземных вод, оползни, карсты и т. п.), а также участков, неблагоприятных в санитарном отношении (скотомогильники, кладбища, свалки, поля фильтрации и т. п.).

3.3    (2.5). Трасса туннеля должна приниматься по возможно-ности прямолинейной и минимальной длины. Непрямолинейную трассу допускается принимать в случаях, когда это вызывается требованиями компоновки гидроузла, необходимостью открытия дополнительных забоев или обеспечения достаточной глубины заложения туннелей, а также, когда необходимо избежать расположения в условиях, указанных в п. 3.2 (2.4).

3.4. При выборе трассы напорного туннеля необходимо соблюдать условия, исключающие образование вакуума в туннеле при любом режиме работы.

3.5 (2.7). Углы поворота трассы туннеля при скорости потока воды до 10 м/с должны приниматься не более 60°, а радиусы закругления — не менее пяти пролетов туннеля в свету. Увеличение угла поворота и уменьшения радиуса закругления против приведенных допускается на основании лабораторных исследований.

При скоростях потока воды в туннеле более 10 м/с допустимые величины угла поворота и радиуса закругления необходимо определять на основании лабораторных исследований.

Начальный и концевой участки криволинейной трассы туннелей должны проектироваться прямолинейными длиной, равной пролету выработки, но не менее 6 м.

19

УДК «27.842.001.2

Рекомендовано к изданию решением комиссии технического совета института Гидропроект.

Руководство по проектированию гидротехнических туннелей/Всесоюз. проект.-изыскат. и н.-и. ин-т «Гидро-проект» им. С. Я. Жука. — М.: Стройиздат, 1982.— 287 с.

Составлено к «Указаниям по проектированию гидротехнических туннелей» СН 238-73 и учитывает результаты научно-исследовательских работ, передовой опыт проектирования и строительства.

Содержит основные положения проектирования гидротехнических туннелей, необходимые для этого материалы, методики расчетов обделок туннелей различных типов; освещены также особенности проектирования дренажных устройств; учет сейсмических воздейст вий, проектирование в условиях вечной мерзлоты, проектирование туннелей для пропуска строительных расходов.

Для инженерно-технических работников, занятых проектированием и строительством гидротехнических туннелей.

Табл. 71, ил. 131.

Р

3302000000-427

047(01)-82

И нстру кт. -н ормат..

И вып. — 111—81

©Стройиздат, 1982

3.6. Если компоновкой гидроузла предусмотрено сооружение двух и более параллельных туннелей, то при назначении расстояний между ними, порядка и очередности проходки этих туннелей и бетонирования обделок рекомендуется исходить из необходимости исключить возможность образования общего свода давления или общей нарушенной зоны пород над всеми туннелями с тем, чтобы не допустить резкого увеличения горного давления при производстве работ.

3.7    (2.6). В напорном туннеле должен обеспечиваться запас давления не менее. 0,2 кгс/см² под шелыгой свода на всем протяжении туннеля.

3.8    (2.2). Технико-экономические расчеты размеров поперечного сечения туннелей гидроэлектростанций производятся аналитическими или графическими методами, позволяющими найти для ряда вариантов оптимальные сечения туннелей.

Примечание. При выборе оптимального сечения туннелей допускается пользоваться формулами, дающими непосредственно искомые размеры сечения.

3.9    (2.3). При проведении технико-экономических расчетов по выбору оптимального сечения туннелей гидроэлектростанции должны учитываться гидравлические характеристики туннеля, капиталовложения, ежегодные издержки, а также технико-экономические показатели на заменяемых электростанциях.

Выбор оптимального сечения тунйеля производится с учетом как изменения выработки электроэнергии, так и участия гидроэлектростанций в покрытии максимальных нагрузок.

При выборе трассы, режима работы, сечения туннеля следует руководствоваться технико-экономическими соображениями и расчетами (см. прил. 4),

3.10    (2.8). Формы поперечных сечений безнапорных туннелей, показанные на рис. 3.1, принимаются в зависимости от инженерно-геологических условий в породах с коэффициентом крепости:

/кр ^ 8, при отсутствии горного давления — I;

8 > /_Кр > 4, вызывающих только вертикальное горное давление, — II;

4 ^ /кр ^ 2, вызывающих вертикальное и горизонтальное горное давление, — III;

/кр < 2, вызывающих значительные вертикальное, горизонтальное горное давление и давление снизу, — IV.

Примечания: 1. Допускается применение других форм поперечного сечения туннелей при надлежащем обосновании.

2.    При надлежащем обосновании скругления могут быть заменены вутами.

3.    Формы поперечных сечений III и IV в настоящее время практически не применяются.

3.11    (2.9). Поперечное сечение кругового очертания принимается для безнапорных туннелей, проходящих в породах, развивающих горное давление, несимметричное относительно вертикальной оси сечения, в набухающих породах, а также при высоком напоре подземных вод.

При значительном давлении подземных вод помимо кругового очертания разрешается также применение форм поперечных сечений I—IV при проведении дополнительных конструктивных мероприятий (цементация, анкеры, дренаж и т. д.).

3.12. Для туннелей глубокого заложения (глубина от поверхности земли более 500 м) при выборе формы их сечения следует учитывать пластическое состояние пород, естественные напряжения в

20

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Руководство по проектированию гидротехнических туннелей!» составлено к «Указаниям по проектированию гидротехнических туннелей» (СН 238-73) и изменениям и дополнениям к ним, утвержденным постановлением Госстроя СССР от 26 июля 1979 г. № 126.

В Руководстве учитываются семилетний опыт применения СН 238-73, положения глав СНиП И-50-74 «Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования», СНиП Н-56-77 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений», результаты проведенных за последние годы исследований и опыт проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических туннелей.

При составлении Руководства использованы результаты научно-исследовательских работ, выполненных НИСом Гидропроекта, отделениями и отделами Гидропроекта по планам ГКНТ СССР и Госстроя СССР.

Руководство состоит из двух частей:

часть I «Основные положения проектирования. Конструкции»;

часть II «Расчеты обделок».

В Руководство включен текст пунктов «Указаний по проектированию гидротехнических туннелей» (СН 238-73), который выделен вертикальной чертой. Нумерация пунктов, рисунков и таблиц СН 238-73 приведена в скобках следом за соответствующим номером пунктов, рисунков, таблиц Руководства.

Все размеры на рисунках показаны в метрах, за исключением отдельных случаев, когда размерность указана на рисунке.

В части I Руководства приведены основные положения проектирования, а также информация об аналогах по различным разделам проекта, о прогрессивных и перспективных направлениях в исследованиях, проектировании и строительстве гидротехнических туннелей.

Часть II Руководства содержит основные расчетные положения, рекомендуемые методы, алгоритмы, описание программ статических расчетов обделок гидротехнических туннелей и рекомендации по подбору сечений обделок. Приведены примеры расчетов различных обделок гидротехнических туннелей.

В окончательной редакции Руководства учтены замечания и предложения Всесоюзного объединения по специальным работам Гидроспецстрой и института Гидроспецпроект, Всесоюзного института Оргэнергострой, отделений и отделов Гидропроекта.

Часть I Руководства разработана техническим отделом института Гидропроект и отделом подземных сооружений научно-исследовательского сектора этого института: инж. В Г. Лебедевым, канд. техн. наук А. Н. Мордовиной и д-ром техн. наук В. М. Мостковым

3

(руководитель работы). Глава 9 «Дренажные устройства», а также прил. 1, 6, 11, 16, 21 и 22 составлены Среднеазиатским отделением Гидропроекта (канд. техн. наук В. Ф. Илюшин). Глава 11 «Особенности проектирования гидротехнических туннелей в условиях вечной мерзлоты» составлена Ленинградским отделением Гидропроекта (канд. техн. наук Г. Я. Гевирц с участием инженеров А. Н. Арсеньевой и В. Л. Челнокова). В составлении части I принимали также участие сотрудники НИСа Гидропроекта инженеры Р. С. Гальперин, В. М. Семенков, Ю. К. Котенков, Р. Н. Язев, 3, В. Вострикова и инж. Армянского отделения Гидропроекта А. М. Саркисян.

Часть II Руководства разработали сотрудники отдела подземных сооружений НИСа Гидроироекта: инженеры М. X. Каплан (гл. 4, прил. 24, 26, 27), В. К. Ксенофонтов (гл. 4, 5, прил. 24, 26, 28), Л. Б. Побожая (прил. 26—28), д-р техн. наук проф. В. М. Мостков (гл. 3, 6), д-р техн. наук Р. А. Резников (руководитель работы, гл. 1— 6, прил. 24—28);    технического отдела Гидропроекта:    инж.

Л. М.    Харькова    (гл. 4); института Оргэнергострой: канд.    техн.    наук

И. И.    Гроссман    (гл. 6); СКВ Мосгид роста ль: кандидаты    техн,    наук

А. Р.    Фрейшист    и А. М. Шор (прил. 23); МИСИ им. В.    В. Куйбышева:    канд. техн. наук доцент В. Л. Кубецкий (гл. 4,    прил.    24),

канд. техн. наук доцент С. А. Юфин (гл. 4, прил. 24).

В гл. 4, прил. 26, 27 использованы материалы отчета НИИ оснований и подземных сооружений «Расчет обделок в условиях полного контакта с массивом горных пород методами теории упругости» (автор — д-р техн, наук Н. Н. Фотиева).

В процессе составления и редактирования настоящего Руководства были учтены предложения и рекомендации комиссии Гидропроекта в составе:    инженеры    Л.    Б.    Шейман (председатель),

Б. М. Володин, А. Б. Еленич, Е. Г. Пикус, канд. техн. наук В. В. Ру-кин и инж. Г. П. Янчевская.

Замечания и предложения по содержанию Руководства просьба направлять в технический отдел института Гидропроект и научно-исследовательский сектор Гидропроекта по адресу: Москва, А-80, Волоколамское шоссе, 2,

Часть I

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. КОНСТРУКЦИИ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство составлено к «Указаниям по проектированию гидротехнических туннелей» (СН 238-73) с изменениями и дополнениями, утвержденными постановлением Госстроя СССР от 26 июля 1979 г. № 126, и рекомендуется для использования при проектировании гидротехнических туннелей, входящих в состав гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения.

1.2    (1.2). Классы гидротехнических туннелей, входящих в состав сооружений гидроэлектростанций и мелиоративных систем, должны устанавливаться по общесоюзным строительным нормам и правилам соответственно на проектирование речных гидротехнических сооружений и мелиоративных систем; классы гидротехнических туннелей, предназначенных для систем водоснабжения, должны соответствовать категориям надежности подачи воды, устанавливаемым общесоюзными строительными нормами и правилами по проектированию водоснабжения.

1.3    (1.3). Гидротехнические туннели в зависимости от назначения относятся к основным, второстепенным и временным сооружениям. К основным сооружениям относятся туннели, предназначенные для постоянного пропуска воды при эксплуатации гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения;

к второстепенным — туннели, предназначенные для периодического пропуска воды (для опорожнения и промыва водоемов и водоводов, водосбросные туннели), за исключением их головных участков до затворов, которые относятся к основным сооружениям;

к временным — туннели, предназначенные для пропуска воды в период строительства или ремонта гидротехнических сооружений.

Примечания: 1. В отдельных случаях, при проектировании крупных гидроузлов с большим сроком продолжительности строительства, строительные туннели допускается относить к второстепенным сооружениям.

2. При проектировании туннелей основного или второстепенного назначения должна быть рассмотрена возможность использования их для пропуска строительных расходов воды.

1.4. В соответствии с п. 1.4 главы СНиП II-50-74 «Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования» при определении класса основных и второстепенных гидротехнических туннелей должны учитываться возможные последствия при их аварии или нарушении установленного режима эксплуатации.

Оценка возможных последствий аварий или нарушения установленного режима эксплуатации гидротехнических туннелей производится с учетом:

5

наличия в нижнем бьефе городов, населенных пунктов, предприятий и объектов народного хозяйства, транспортных магистралей и т. п.;

наибольшей высоты водоподпорных сооружений и объемов водохранилища;

геологического строения и сейсмичности района, топографического строения долины;

ущерба народному хозяйству, вызываемого перерывами в снабжении населения и предприятий водой, электроэнергией, остановкой речного транспорта, прекращением полива сельскохозяйственных угодий и т. п.

1.5. Согласно п. 1.4 главы СНиП 11-50-74 постоянные гидротехнические сооружения гидроэлектростанций, в том числе туннели, в зависимости от народнохозяйственного значения объектов, в состав которых они входят, разделяются на четыре класса (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Классы сооружений Объекты основных второстепенных Гидротехнические сооружения гидравлических, гидроаккумулирующих и тепловых электростанций мощностью: 1,5 млн. кВт и более I III менее 1,5 млн. кВт II—IV III—IV Речные гидроузлы и магистральные II III каналы оросительных систем при площади орошения более 400 тыс. га Речные гидроузлы и магистральные каналы мелиоративных систем при площади орошения и осушения: от 51 до 400 тыс. га III IV до 50 тыс. га IV IV

Примечание. Классы гидротехнических сооружений, проектируемых на оросительных магистральных каналах, участвующих в создании напорного фронта, повышают на единицу против указанных в табл. 1.1.

Пример назначения классов подземных гидротехнических сооружений гидроузла, в том числе туннелей, приведен в прил. 1.

1.6,    В соответствии с п. 1.5 главы СНиП II-31-74 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» системы водоснабжения по надежности подачи воды разделяются на три категории и принимаются в соответствии с табл. 1.2.

1.7.    Класс гидротехнических туннелей, входящих в состав комплексного гидроузла, обеспечивающего одновременно нескольких участников водохозяйственного комплекса (энергетику, речной транспорт, мелиорацию, водоснабжение), устанавливают как для объекта, показатели которого соответствуют наиболее высокому классу.

6

Таблица 1.2

Характеристика водогтотребителей Категория надежности подачи воды системами водоснабжения Предприятия металлургической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, электростанции. Хозяйственно-питьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей более 50 000 чел., допускающие снижение подачи воды не более 30% в течение до 3 сут I Предприятия угольной, горнорудной, нефтедобывающей, машиностроительной и других видов промышленности. Хозяйственно-питьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей до 50 000 чел. и групповые сельскохозяйственные водопроводы, допускающие снижение подачи воды до 30% в течение до 1 мес или перерыв в подаче воды в течение до 5 ч Мелкие промышленные предприятия; системы орошения сельскохозяйственных земель. Хозяйственнопитьевые водопроводы населенных пунктов с числом жителей до 500 чел., допускающие перерыв в подаче воды до 1 сут или снижение подачи воды не более 30% в течение до 1 мес II III

Примечание. Предприятия, не перечисленные в табл. 1.2, но имеющие оборотную систему водоснабжения, относят ко II категории надежности подачи воды. Категорию надежности следует приравнивать к классу сооружения.

1.8.    Класс основных гидротехнических сооружений, определенный по табл. 1.1, может быть повышен, если электростанции, в состав которых они входят, изолированы от систем и обслуживают крупные населенные пункты или промышленные предприятия, транспорт н др.

1.9.    Класс основных гидротехнических сооружений (кроме IV) допускается понижать на единицу:

для сооружений I и II классов, не участвующих в создании напорного фронта, за исключением напорных деривационных туннелей, турбинных водоводов, уравнительных камер;

для энергетических и мелиоративных сооружений, условия эксплуатации которых позволяют производить ремонт этих сооружений без нарушения работы гидроузла;

для сооружений оросительных систем, срок службы которых не превышает 10 лет.

1.10.    При надлежащем обосновании строительные туннели при сроке их работы более 5 лет допускается относить к III классу.

Туннели, отнесенные к временным сооружениям, должны отвечать требованиям, предъявляемым к сооружениям IV класса.

1.11 (1.4). Гидротехнические туннели в зависимости от режима работы подразделяются на:

напорные, работающие при избыточном внутреннем давлении воды;

7

безнапорные (несаморегулирующиеся и саморегулирующиеся), работающие при частичном наполнении водой.

Выбор типа туннеля должен производиться с учетом общей компоновки гидроузла, гидравлического режима его работы, глубины заложения от дневной поверхности земли, инженерно-геологических условий и способа производства работ на основании сравнения технико-экономических показателей по рассматриваемым вариантам.

1.12 (1.5). В гидротехнических туннелях допускается переменный режим работы при обеспечении постепенного перехода из безнапорного режима в напорный и обратно, что должно быть обосновано данными лабораторных исследований.

1.13.    Гидравлический режим в отводящих туннелях при всех уровнях воды в нижнем бьефе рекомендуется поддерживать устойчивым — только напорным или только безнапорным. Переходные режимы от напорного к безнапорному и обратно в отводящих туннелях допускается проектировать кратковременными при надлежащем обосновании.

1.14.    При проектировании гидротехнических туннелей учитывают также:

условия постоянной и временной эксплуатации;

требования технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов;

условия и способы производства работ;

требования по охране природы, сохранению ландшафта.

1.15 (1.7). В проектах основных гидротехнических туннелей I, II и III классов должна предусматриваться установка контрольно-измерительной аппаратуры для проведения натурных наблюдений за работой сооружения как в процессе строительства, так и в период его эксплуатации для оценки состояния обделки туннеля и окружающей его породы, гидравлического и фильтрационного режимов.

Выбор конструкции и назначение количества контрольно-измерительной аппаратуры, а также ее размещение должны производиться в зависимости от класса туннеля, его конструкции, геологических и гидрогеологических условий, а также способов производства работ.

Состав и задачи натурных исследований при строительстве и эксплуатации гидротехнических туннелей приведены в при л. 2.

1.16. Б качестве примеров компоновок гидроузлов, включающих гидротехнические туннели различного назначения, можно назвать Ин-гурскую, Нурекскую и Рогу некую гидроэлектростанции. Схема компоновки и общие данные по Рогунской ГЭС и входящим в ее состав гидротехнических туннелям приведены в прил. 1.

Примерный состав проекта гидротехнического туннеля и его технико-экономического обоснования приведен в прил. 3.

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТОВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ТУННЕЛЕЙ

2.1. Инженерно-геологические изыскания для проектирования гидротехнических туннелей производятся в соответствии с «Руководством по инженерно-геологическим изысканиям для строительства подземных гидротехнических сооружений,» (М., Энергия, 1978).

2.2.    До начала работ по проектированию гидротехнических туннелей главный инженер проекта выдает изыскателям обоснованное задание на инженерно-геологические изыскания. Геологи устанавливают по согласованию с проектировщиками состав и объем изыскательских работ в зависимости от стадии проектирования, класса туннеля, его назначения, условий работы, размеров (сечения, длины) и геологической изученности района строительства.

Состав и объем изысканий должны соответствовать II разделу «Руководства по инженерно-геологическим изысканиям для строительства подземных гидротехнических сооружений».

2.3.    При изысканиях и проектировании следует стремиться к максимальному использованию несущей способности и водоупорных свойств горных пород в естественном состоянии. В отдельных случаях возможно улучшение свойств пород специальными способами (цементация и др.). Это обычно позволяет наиболее целесообразно и экономично выбрать конструкцию туннеля.

2.4.    По глубине заложения от дневной поверхности туннели при инженерно-геологических изысканиях принято различать следующим образом:

мелкого заложения    —до 100 м;

средней глубины заложения —от 101 до 500 м *;

глубокого заложения    — более 500    м.

По протяженности условно различают туннели:

короткие    —до 1 км;

средней длины    —от 1 до 5 км;

длинные    — более 5 км.

2.5.    Основными природными факторами, определяющими инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации туннеля, являются:

а)    геологическое строение района — состав, литологические и текстурные особенности, распространение, мощность и условия залегания коренных горных пород, мощность и состав покровных отложений;

б)    тектоника района — наличие складчатых и разрывных тектонических структур, зон ослабленных пород, характер и ориентировка преобладающих систем трещин;

в)    гидрогеологические условия — наличие водоносных горизонтов и замкнутых скоплений (линз) подземных вод, их распространение, водообильность, водопроницаемость скальных массивов, распределение напоров подземных вод, химический состав и их агрессивность. Возможность и последствия связи подземных вод с поверхностными водами во время строительства туннеля;

г)    физико-механические свойства горных пород в массиве с учетом их литологических и текстурных особенностей, трещиноватости, влажности, водостойкости, определяющие в основном способы производства работ, типы и конструкции обделок, временные крепи;

д)    физико-геологические и инженерно-геологические процессы, влияющие на строительство и эксплуатацию туннеля, сейсмоактивность и возможность проявления современных тектонических подвижек блоков породы;

* В Руководстве по инженерно-геологическим изысканиям принято несколько иное разделение туннелей по их заложению: мелкого заложения — до 200 м, средней глубины заложения — от 200 до 500 м.

9