Современные гидроузлы на больших реках отличаются большими размерами сооружений, разнообразием строительных приемов их возведения, сложностью организации строительного процесса, высоким уровнем механизации строительных работ. Главное затруднение при их строительстве заключается в том, что основные сооружения гидроузла располагают в русле реки или в непосредственной близости от него. Поэтому строителю- гидротехнику приходится «бороться» с речным потоком, управлять им па протяжении всего строительства. Пропуск расходов воды во время строительства гидроузла — одна из важнейших задач организации строительства. В практике строительства гидроузлов и отдельных гидротехнических сооружений эта задача решается несколькими путями в зависимости от местных гидрологических. топографических и инженерно-геологических условий.
На реках с небольшими максимальными расходами гидроузлы сооружают обычно в одну очередь, устраивая канал для отвода реки в обход строящихся бетонных сооружений. Такой канал называют строительным, а пропускаемые через него расходы— строительными. Задача гидролога состоит в том. чтобы, опираясь на знание водного режима реки и учитывая сроки строительства гидроузла, правильно определить величину возможного максимального строительного расхода.
При крутых скалистых берегах, когда устройство строительного канала становится дорогим и трудновыполнимым, прокладывают строительный туннель или несколько туннелей (см. рис. 1.2 и 2.13). Вначале сооружают канал или туннель, затем поперек реки ставят перемычки.1 ограждающие будущий котлован сооружения, и водный поток направляют в строительный канал (туннель). Воду из пространства, огражденного перемычками. откачивают и начинают основные строительные работы — роют котлован до проектных отметок, а затем бетонируют и т. д. По завершении основных строительных работ перемычки разбирают. строительный канал наглухо перекрывают земляной дамбой; а туннель — бетонной пробкой (см. рис. 2.13) или затвором и водный поток направляют через водосливные отверстия плотины.
Перемычки на северных реках обычно устанавливают со льда, что упрощает производство работ.
Если в створе гидроузла один берег реки низкий, бетонные сооружения размещают вне русла, на пойме. Котлован под сооружения во избежание затопления высокими водами тоже ограждают перемычками. Река при этом течет в своем естественном русле. По завершении бетонных сооружений перемычки разбирают, русло реки пересыпают каменным банкетом и полный поток направляют через отверстия ютовой бетонной плотины. Перед каменным банкетом намывают земляную плотину. Затем, закрыв отверстия бетонной плотины, заполняют водой в. б. до нужных отметок. Таким путем возведены крупнейшие комплексные гидроузлы СССР: Рыбинский. Горьковский, Саратовский на р. Волге. Цимлянский на р. Дону, большинство гидроузлов днепровского каскада.
В нашей стране разработан и успешно применяется безбанкетный способ перекрытия русел крупных рек (например, р. Волга в створе Астраханского вододелителя) с помощью земляных плотин, намываемых из мелкозернистых песков.
На многоводных реках бетонные сооружения (плотина, шлюз, здание ГЭС) иногда возводят на противоположных берегах. а затем основное русло реки перекрывают земляной плотиной. На таких реках применяют и двухочередную схему возведения гидроузла (рис. 2.21). Сущность ее состоит в том, что примерно половина русла реки в месте постройки ограждается перемычками — верховой, продольной и низовой, — защищающими от затопления котлован первой очереди. Водный поток при этом пропускают по оставшейся свободной половине русла. После укрепления перемычек и откачки воды из котлована приступают к основным работам.
За перемычками обычно сооружают флютбет плотины и часть ее бетонного тела в виде отдельных быков, между которыми временно оставляют не заполненные бетоном отверстия — пролеты. Затем перемычки первой очереди разбирают и строят новые, ограждающие вторую половину реки. При этом последний (считая от берега) бык первой очереди плотины используется как часть продольной перемычки второй очереди. Водный поток в это время проходит в отверстия незаконченной части бетонной плотины. Построив перемычку второй очереди, выполняют откачку воды из котлована, выемку грунта, подготовку основания и укладку бетона в тело плотины. В котловане второй очереди сооружение (сооружения) строится сразу в полном объеме. Отверстия плотины первой очереди затем закрывают или способом «гребенки»2, или способом донных отверстии.
Сущность способа гребенки (рис. 2.22) состоит в том. что в каждый пролет плотины, созданный при бетонировании первой очереди, опускается в специально устроенные пазы временный плоский затвор, под защитой которого бетонируется очередной ярус тела плотины. Пока в этом пролете укладывается бетон, вода пропускается через все остальные пролеты. Уложив первый ярус бетона, приступают к бетонированию второго и т. д. С каждым забетонированным ярусом уровень воды в в. б. повышается. При укладке бетона в верхние ярусы плотины сооружают постоянные водосливные отверстия или глухую ее часть.
Недостаток способа гребенки состоит в трудности осуществления операций с затворами, устанавливаемыми на все более высоких уровнях.
1 Перемычка — это временная плотина облегченного типа, небольшой высоты. выполняемая из разных материалов.
2 Он назван гребенкой потому, что фундаментная плита и высокие бычки имеют вид громадного бетонного гребня.
При этом способе бетонирования в нижней части плотины оставляют специальные отверстия, а вся остальная ее часть выше уровня воды строится в любой последовательности. При этом уровень воды в реке, если не меняется расход воды, остается постоянным.
Когда плотина возведена доверху и оборудована постоянными затворами и механизмами, специальными затворами закрывают донные отверстия и заполняют их бетоном.
Гидрологическое обоснование гидротехнического строительства представляет собой сложную и ответственную научную и инженерную задачу. Оно необходимо на всех этапах создания гидротехнических сооружений (при проектировании и строительстве) и при их эксплуатации. От степени надежности и качества обоснования зависит успех гидротехнического строительства и его эффективность.
В общем случае для гидрологического обоснования проектирования гидротехнических сооружений, гидроузлов и гидросистем необходимо располагать данными, перечень которых приведен в приложении, где указаны и направления их использования.
