П-864-88/Гидропроект. Пособие по проектированию судоходных шлюзов к СНиП 2.06.07-87 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения»

(утв. Всесоюзным ордена Ленина проектно-изыскательским научно-исследовательским объединением «Гидропроект» им. С.Я. Жука 28.06.1988)

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «ГИДРОПРОЕКТ» ИМ. С. Я. Жука МИНЭНЕРГО СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА РЕЧНОМ ТРАНСПОРТЕ (ГИПРОРЕЧТРАНС) МИНРЕЧФЛОТА РСФСР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА (ЛИВТ) МИНРЕЧФЛОТА РСФСР

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ К СНиП 2.06.07-87 «ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ, СУДОХОДНЫЕ ШЛЮЗЫ, РЫБОПРОПУСКНЫЕ И РЫБОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ»

Ответственный исполнитель разработки Б.П. Петухов.

Согласовано:

Начальник технического отдела института Н.А. Соничев.

Рекомендовано к изданию комиссией технического совета института «Гидропроект» им. С.Я. Жука.

Пособие по проектированию судоходных шлюзов к главе СНиП 2.06.07 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения» (Гидропроект им. С.Я. Жука Минэнерго СССР, Гипроречтранс Минречфлота РСФСР, ЛИВТ Минречфлота РСФСР).

Содержит основные положения, рекомендации и примеры расчета, использование которых целесообразно при проектировании всех сооружений и устройств, связанных с судоходными шлюзами.

Пособие включает текст СНиП 2.06.07-87 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения» в той его части, которая содержит требования по проектированию судоходных шлюзов.

Пособие предназначено для инженерно-технических работников проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организаций, занимающихся проектированием и эксплуатацией судоходных шлюзов.

Настоящее Пособие распространяется на проектирование вновь возводимых и реконструируемых судоходных шлюзов и подходов к ним, располагающихся на внутренних водных путях и их приморских окончаниях.

Настоящим Пособием надлежит пользоваться с учетом требований глав СНиП и других нормативных документов, а также требований Государственных стандартов, санитарных норм и правил техники безопасности, охраны труда и охраны окружающей среды.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие составлено в развитие той части главы СНиП 2.06.07-87 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения», которая относится к судоходным шлюзам.

Текст СНиП 2.06.07-87, приводимый в Пособии, отмечен на полях вертикальной чертой и его пункты, формулы, таблицы, рисунки имеют двойную нумерацию: в начале по Пособию, а затем в скобках — по СНиП.

Пособие по кругу рассматриваемых вопросов шире, чем соответствующая ему часть СНиП, и содержит разделы, не вошедшие в нее, но подлежащие учету при разработке проектов судоходных шлюзов.

Кроме того, к пунктам СНиП даются пояснения по их применению, отдельные положения главы СНиП, сформулированные в сжатом виде, расшифровываются посредством текстового и графического материалов. Приводятся примеры расчета для наиболее типичных случаев, встречающихся в практике проектирования.

Данное Пособие составлено в развитие Руководства по проектированию судоходных шлюзов к СНиП II-55-79, которое утратило свою силу в связи с утверждением СНиП 2.06.07-87.

Пособие составляли: разделы 1 - 7 - институт «Гидропроект» им. С.Я. Жука Минэнерго СССР (инженеры Г.Ф. Ильюшенков, З.В. Кузнецова, Б.П. Петухов, Н.П. Пентко), институт «Гипроречтранс» Минречфлота РСФСР (к.т.н. В.Э. Даревский, инженер Р.П. Степанов); Ленинградский институт водного транспорта (ЛИВТ) Минречфлота РСФСР (проф. В.В. Баланин); раздел 8 - НИС «Гидропроекта» (к.т.н. Г.Ф. Онипченко); раздел 9 - НИС «Гидропроекта» (к.т.н. И.С. Ронжин); раздел 10 - институт «Гидропроект» (инженеры Г.Ф. Ильюшенков, З.В. Кузнецова, Б.П. Петухов; раздел 11 - МИСИ им. Куйбышева (д.т.н. А.В. Михайлов, к.т.н. С.Н. Левачев), НИС «Гидропроекта» (к.т.н. А.В. Нефедов), Ленгидропроект (инженер А.И. Ромм); разделы 12, 14 - институт «Гидропроект» (инженеры Я.Н. Ветухновский, М.С. Соколов); раздел 13 - институт «Гипроречтранс» (инженер Р.П. Степанов); раздел 14 - ЛИВТ Минречфлота РСФСР (проф. В.В. Баланин); разделы 15 - 17 - институт «Гидропроект» (инженеры Г.М. Новикова, А.Г. Орлов); разделы 18 - 19 - институт «Гипроречтранс», ЛИВТ (к.т.н. В.Э. Даревский, инженер Р.П. Степанов, проф. В.В. Баланин); раздел 20 - НИС «Гидропроекта» (Е.М. Шехтер); раздел 21 - институт «Гипроречтранс» (инженер Р.П. Степанов).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Согласно СНиП 2.06.01-86 судоходные шлюзы и их сооружения подразделяются на постоянные и временные. К временным относятся шлюзы или их сооружения, используемые только в период строительства и ремонта постоянных сооружений.

Примером временных шлюзов могут служить шлюзы в гидроузлах, предназначенные для пропуска судов и плотов только в период строительства и обеспечивающие преодоление ими перепада уровней при промежуточных отметках верхнего бьефа. Временными сооружениями постоянных судоходных шлюзов могут быть причальные и направляющие сооружения, обеспечивающие судоходство через постоянные шлюзы только в период строительства при уровнях ниже постоянных навигационных. К временным сооружениям относятся также перемычки, временные оградительные стенки и дамбы, котлованы и др.

1.2. Согласно СНиП 2.06.01-86 постоянные сооружения судоходных шлюзов в зависимости от их назначения подразделяются на основные и второстепенные. К основным следует относить сооружения, разрушение или повреждение которых приводит к прекращению судоходства или сокращению пропускной способности шлюза.

К второстепенным относятся сооружения, разрушение или повреждение которых не влечет за собой указанных выше последствий.

Основные гидротехнические сооружения судоходных шлюзов:

головы, камеры;

противофильтрационные и дренажные устройства;

сооружения системы питания;

причальные и направляющие сооружения;

подпорные стены, сопрягающие сооружения судоходных шлюзов с другими сооружениями гидроузла и входящие в состав напорного фронта;

подходные каналы.

Второстепенные гидротехнические сооружения судоходных шлюзов:

сопрягающие подпорные стены, не входящие в состав напорного фронта;

струенаправляющие и раздельные стенки и дамбы;

отдельно стоящие служебно-вспомогательные причалы;

другие сооружения, не перечисленные в составе основных гидротехнических сооружений.

&1.3 (3.2). Классы внутренних водных путей следует назначать в соответствии с ГОСТ 26775-85 и согласовывать с Минречфлотом РСФСР или управлениями речного пароходства союзных республик.&

Как указано в СНиП 2.06.01-86 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования», классы гидротехнических сооружений (в том числе и классы сооружений судоходных шлюзов) назначаются в зависимости от возможных последствий их разрушения или нарушения требований эксплуатации.

Последствия разрушения сооружений должны оцениваться с учетом:

наличия в нижнем бьефе, прибрежной или шельфовой зоне городов, населенных пунктов, предприятий и объектов народного хозяйства и т.п.;

наибольшей высоты водоподпорных сооружений и вида грунтов оснований;

объемов и назначения водохранилищ;

обеспечения безопасности плавания судов различного назначения;

геологического, топографического строения района возведения и др.

Последствия нарушения эксплуатации гидротехнических сооружений судоходных шлюзов следует оценивать с учетом ущерба, наносимого народному хозяйству нарушением работы речного транспорта.

1.4. Согласно СНиП 2.06.01-86 класс основных гидротехнических сооружений судоходного шлюза следует принимать по наибольшему его значению, определяемому по табл. 1 и 2. Класс второстепенных сооружений определяется по табл. 2.

В зависимости от конструкции, высоты и вида грунтов основания класс сооружений назначается по табл. 1.

Таблица 1

1.5. Класс основных гидротехнических сооружений шлюзов, входящих в состав напорного фронта комплексного гидроузла, надлежит устанавливать как для участника, показатели которого соответствуют более высокому классу.

При совмещении двух или нескольких отдельных сооружений различного назначения (например, причальных с оградительными) классы сооружений следует устанавливать по сооружению, соответствующему более высокому классу.

1.6. Если разрушение отдельных сооружений шлюзов может вызвать последствия катастрофического характера для расположенных ниже городов, крупных промышленных предприятий, транспортных магистралей, то класс таких сооружений, определяемый по табл. 1, при надлежащем обосновании, допускается повышать в соответствии с масштабом последствий, но не более чем на единицу.

1.7. Временные гидротехнические сооружения шлюзов, как правило, следует относить к IV классу. В случае, если разрушение этих сооружений может вызвать последствия катастрофического характера для строительной площадки, населенных пунктов и предприятий или вызвать значительную задержку возведения основных сооружений объектов I, II классов, они могут быть отнесены, при надлежащем обосновании, к III классу.

1.8. Согласно СНиП 2.06.01-86, обязательное приложение 2, п. 8, при пересечении одного гидротехнического сооружения с другими сооружениями более высокого класса повышение класса проектируемого гидротехнического сооружения должно быть обосновано.

1.9. При проектировании судоходных шлюзов необходимо соблюдать требования действующих в стране законодательств по охране природы, а также по охране здоровья строительного, эксплуатационного персонала и населения.

Основные требования к проектированию судоходных шлюзов

1.10. В соответствии с требованиями СНиП 2.06.01-86 тип и конструкцию шлюзов надлежит выбирать в зависимости от величины напора, колебаний уровней воды в бьефах, топографии, климатических и инженерно-геологических условий местности, размера и характера грузопотока, типов и размеров расчетных судов на основе технико-экономических сравнений вариантов и с учетом пропускной способности и удобств эксплуатации шлюзов.

1.11. При проектировании судоходных шлюзов надлежит предусматривать и обеспечивать надежность и удобство эксплуатации сооружений, их надлежащее архитектурное оформление, возможность проведения в дальнейшем ремонтных и восстановительных работ, пожарную безопасность и средства пожаротушения.

1.12. Судоходное шлюзы следует проектировать, рассматривая возможность и технико-экономическую целесообразность совмещения сооружений, выполняющих различные функции, ввода их во временную эксплуатацию до полного завершения строительства, унификации по габаритам, технологическому оборудованию и конструктивному решению.

1.13. Проектирование судоходных шлюзов на приморских окончаниях внутренних водных путей следует вести с учетом специфики условий моря, в том числе гидрологического режима, агрессивности морской воды и биологических факторов.

&1.14 (3.3). При проектировании на судоходных реках каскада гидроузлов, включающих шлюзы, судоходные глубины, установленные для данного водного пути, необходимо обеспечивать на всем его протяжении в течение всего расчетного срока навигации.

Обеспечение на отдельных участках судоходных глубин путем дноуглубления или дополнительных попусков воды допускается только при надлежащем обосновании.

1.15 (3.6). При проектировании судоходных шлюзов следует рассматривать возможность их использования для пропуска части паводковых расходов с расчетной вероятностью превышения для водных путей менее, %:

    сверхмагистральных                                      1
    магистральных                                           3

При технико-экономических расчетах учитываются дополнительные требования и мероприятия, связанные со спецификой работы шлюза как водосброса: дополнительные крепления откосов и дна подходных каналов, усиление и дополнительное закрепление ворот, усиление уплотнений температурно-осадочных швов и др.

Режим сброса и величины усилий, возникающих при этом в конструкциях и механическом оборудовании шлюза, устанавливаются расчетами или гидравлическими лабораторными исследованиями.

Порядок пропуска через шлюзы паводковых расходов должен разрабатываться в проектах и обуславливаться правилами эксплуатации судоходных сооружений гидроузла.

&1.16 (3.7). Судоходные шлюзы следует проектировать с учетом возможности продления навигации и обеспечения работы шлюзов при отрицательных температурах воздуха. Для этих целей надлежит осуществлять обогрев основных ворот, закладных частей и стен камер, обеспечивать устройство майн, уборку льда из камер и др.&

&1.19 (1.4). В сооружениях I, II и III классов следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), обеспечивающей проведение натурных наблюдений и исследований как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Состав, объем и режимы натурных наблюдений должны определяться программой, включаемой в проект.

В сооружениях IV класса необходимость установки КИА должна быть обоснована.

1.20 (1.3). При проектировании судоходных шлюзов I и II классов, как правило, следует проводить прочностные, гидравлические и другие исследования. Проведение этих исследований для сооружений III и IV классов должно быть обосновано.&

Состав и содержание исследований по шлюзам определяется отдельными техническими условиями.

1.21. При выборе материалов для строительства судоходных шлюзов следует руководствоваться требованиями норм и ГОСТ на материалы, применяемые для речных гидротехнических сооружений, а при возведении их на приморских и морских акваториях также требований, предъявляемых к материалам морских гидротехнических сооружений.

В зависимости от условий эксплуатации сооружений к их материалам должны предъявляться, кроме прочностных, требования по водонепроницаемости, морозостойкости, стойкости против агрессивности воды, кавитационной и износостойкости.

Реконструкция судоходных шлюзов

1.22. Реконструкция судоходных шлюзов производится с целью: увеличения их пропускной способности, модернизации оборудования, восстановления несущей способности основных сооружений и т.п.

1.23. Реконструкция шлюзов, как правило, должна производиться без прекращения ими основных эксплуатационных функций, например в межнавигационный период, а также путем возведения дополнительных ниток.

1.24. При проектировании реконструкции особое внимание следует уделять вопросам разработки технологии и организации работ, обеспечивающих сохранность и надежность существующих сооружений, их максимальное использование, а также окончание работ точно в установленный срок, особенно при выполнении их в течение межнавигационного периода.

Классификация судоходных шлюзов

&1.25 (3.1). Судоходные шлюзы на внутренних водных путях подразделяются:

по числу камер, расположенных последовательно — на однокамерные, двухкамерные и т.д.; по числу камер, расположенных параллельно — на однониточные, двухниточные и т.д.; по величине напора на камеру — на низконапорные с расчетным напором — H_{d}<10\text{м} ; средненапорные — 10<H_{d}<30\text{м} , высоконапорные H_{d}>30\text{м} .&

1.26. В однокамерном шлюзе суда преодолевают сразу весь напор на гидроузле.

Для уменьшения времени шлюзования и объема сливной призмы при пропуске судов меньшей длины однокамерные шлюзы выполняются иногда с промежуточной головой.

В двухкамерных и многокамерных шлюзах весь напор гидроузла разбивается на ступени и этим уменьшаются высотные габариты сооружений шлюза. Выбор числа камер в шлюзе производится, в основном, по прочностным характеристикам основания, водохозяйственным и технико-экономическим условиям.

Число ниток определяется грузо- и судооборотом. На выбор числа ниток влияет также необходимость в отдельных случаях специализации одной из них для пропуска определенных типов судов, например, скоростных или плотов.

Строительные материалы

1.27. Для строительства судоходных шлюзов из бетона и железобетона применяется тяжелый бетон, качество которого должно удовлетворять требованиям ГОСТ «Бетон тяжелый. Технические условия». По водонепроницаемости бетон должен удовлетворять требованиям СНиП «Защита строительных конструкций от коррозии».

1.28. В соответствии с требованиями СНиП 2.06.08-87 в зависимости от вида и условий работы сооружений шлюза устанавливаются показатели качества бетона, основными из которых являются следующие:

а) классы бетона по прочности на сжатие;

б) классы бетона по прочности на осевое растяжение;

в) марки бетона по морозостойкости;

г) марки бетона на водонепроницаемости.

К бетону ряда сооружений судоходного шлюза (камеры, системы питания и пр.) предъявляются дополнительные, устанавливаемые в проектах и подтверждаемые экспериментальными исследованиями требования по сопротивляемости истиранию потоком воды с донными взвешенными наносами, стойкости против кавитации.

1.29. При строительстве судоходных шлюзов в комплексе с другими сооружениями гидроузла с целью уменьшения числа проектных марок бетона следует увязывать назначаемые марки бетона шлюза с марками бетонов, принятыми для других сооружений.

Сборные железобетонные элементы и конструкции судоходных шлюзов должны отвечать требованиям соответствующих нормативных документов и ГОСТ.

1.30. Бетон лицевых поверхностей стен камер, устоев голов, направляющих и причальных сооружений в пределах колебаний судоходных уровней воды должен иметь повышенную прочность, стойкость против истирания и ударов, водонепроницаемость, морозостойкость.

Повышение прочности, сопротивления истиранию и плотности бетонных поверхностей может быть достигнуто применением фибробетона, абсорбирующей опалубки и вакуумированием.

1.31. При армировании железобетонных конструкций и элементов судоходных шлюзов следует применять арматуру в соответствии с требованиями СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» и действующими ГОСТ.

1.32. Для изготовления металлических конструкций и механизмов судоходных шлюзов (ворот, затворов, их механизмов, причальных приспособлений и т.п.) применяется металл в соответствии с требованиями СНиП «Стальные конструкции».

• для щебня ГОСТ «Щебень из природного камня для строительных работ. Технические условия»;
• для гравия ГОСТ «Гравий для строительных работ. Технические условия»;
• для крупнозернистых и среднезернистых песков ГОСТ «Песок для строительных работ. Технические условия».

1.34. Строительные материалы для гидроизоляции и заполнения шпонок в деформационных швах принимаются по указаниям нормативных документов на проектирование гидроизоляций и соответствующих ГОСТ, а при отсутствии необходимых указаний — по данным лабораторных исследований.

1.35. Лесоматериалы для отдельных элементов и конструкций шлюза должны соответствовать требованиям СНиП «Деревянные конструкции».

1.38. Строительные материалы для зданий (особенно неотапливаемых), возводимых на площадках судоходных шлюзов, и отделки их фасадов и внутренних помещений должны быть долговечными и выбираться с учетом работы их в условиях переменного температурного режима и высокой влажности воздуха.

Для отделки фасадов и внутренних стен не следует применять мелкоштучные облицовочные материалы и штукатурку; рекомендуется использовать стеновые элементы (панели заводского изготовления) с отделочным слоем, а также материалы, обладающие повышенной долговечностью, устойчивостью против коррозии от воздействия атмосферных факторов и надежно закрепляемые на поверхности фасадов и внутренних стен зданий. Отделка фасадов и стен внутренних помещений должна удовлетворять требованиям эстетики.

1.39. При проектировании объектов судоходного шлюза рекомендуется использовать принцип однородности применяемых материалов, что является наиболее конструктивным способом создания ансамбля транспортного комплекса.

1.40. Судоходные шлюзы, проектируемые в районах, где в течение года наблюдаются отрицательные температуры воздуха, должны возводиться из материалов, обеспечивающих их нормальную работу в этих условиях. В частности, металлоконструкции этих шлюзов должны изготовляться из металла спокойных плавок и обладать хладостойкостью.

Состав и объем проектных и изыскательских материалов

1.41. Состав и объем материалов проекта судоходного шлюза определяется для каждой стадии проектирования «Инструкцией о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений».

1.42. Состав и объем топографических, инженерно-геологических, гидрологических, производственно-строительных и других изысканий и исследований должен соответствовать требованиям главы СНиП «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения», «Инструкции по инженерным изысканиям для промышленного строительства» и других инструкций по инженерным изысканиям для гидротехнического строительства.

1.43. Материалы проекта судоходного шлюза должны содержать данные по грузообороту и судообороту в створе гидроузла в соответствии с перспективной схемой развития водного транспорта, а также данные о существующих и проектируемых на перспективу судах и плотах на данном водном пути на расчетные сроки.

При отсутствии схемы развития водного транспорта бассейна грузооборот определяется на основании экономических исследований.

2. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШЛЮЗОВ

&2.1 (п. 1 приложения 2). Данные по типам расчетных судов, грузо- и судообороту (навигационному и среднесуточному в наиболее напряженный период навигации) в створе гидроузла, определяемые на расчетный перспективный срок, следует устанавливать на основании схемы развития водного транспорта бассейна, а при отсутствии ее на расчетный перспективный срок — на основании экономических исследований.

За расчетный перспективный срок принимается:

для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях — 10 лет после начала постоянной эксплуатации; для шлюзов на водных путях местного значения — 5 лет.

Расчетное судно (составы, плот) выбирается по водоизмещению, длине, ширине, осадке, надводному возвышению привального бруса, надводному габариту согласно сетке типов судов, утвержденной Минречфлотом РСФСР или управлениями речного флота союзных республик или другими органами, регулирующими судоходство.&

2.2. Данные о грузопотоках приводятся в виде таблицы, включающей сведения об объемах грузов, проходящих в створе гидроузла в прямом (т.е. обеспечивающем максимальный грузопоток) и обратном направлениях, а также о суммарных объемах грузов.

Данные о пассажиропотоках включают сведения о густоте движения пассажиров в створе гидроузла.

Данные о спортивных и прогулочных судах приводятся как среднесуточное количество их в наиболее напряженный период навигации.

Данные о типах судов приводятся с разбивкой на несамоходные и самоходные, в том числе грузовые теплоходы, танкеры, толкачи, буксиры, пассажирские суда водоизмещающие и скоростные (на подводных крыльях, на воздушной подушке, полуглиссирующие и т.д.), плоты и т.д.

Характеристики судов при этом должны включать сведения, перечень которых приведен в пункте 2.1.

Наряду с данными о существующих судах должны быть приведены данные о судах, намечаемых для использования на водном пути после его реконструкции, составах, в частности секционных, учитывая, что именно последние, пропускаемые через шлюзы без переформирования, обеспечивают возможность заметного повышения производительности труда и экономии трудовых ресурсов.

2.3 (п. 2 приложения 2). Навигационный судооборот определяется по направлениям вверх и вниз отдельно груженых и порожних судов различных типов: самоходных и несамоходных, пассажирских и грузопассажирских, плотоводов, технического флота, шлюзуемых секций плотов и др.

Распределение навигационного объема перевозок грузов по видам флота производится на основе разработанной проектной схемы освоения грузопотоков с учетом расстановки по линиям переходящего остатка существующего флота и флота нового пополнения.

Количество единиц флота каждого типа устанавливается как частное от деления объема груза, перевозимого судами рассматриваемого типа, на грузоподъемность судна и коэффициент использования грузоподъемности судов данного типа. При выборе типов судов следует учитывать партионность груза, рекомендации по использованию тех или иных судов для перевозки соответствующих родов грузов.

Навигационный судооборот по пассажирскому флоту устанавливается на основе перечня пассажирских линий на перспективу с учетом частоты отправления судов по линиям.

Далее путем сопоставления объема грузов, необходимых к перевозке по прямому и обратному направлениям, выявляется тоннаж порожняка. При этом учитывается, что все суда, проходящие в одном направлении, должны в дальнейшем вернуться и опять проследовать через шлюз, возвращаясь за очередной партией грузов. При выполнении расчета необходимо также учитывать, что плоты перемещаются по реке или водному пути лишь в одну сторону, а плотоводы, следующие легкачом, обычно не требуют специального времени на шлюзование и пропускаются совместно с другим флотом.

Далее необходимо иметь в виду, что суда, в которых перевозятся нефтепродукты (за исключением нефтерудовозов), могут загружаться в одном направлении, а обратно следуют порожними, если нет нефтепродуктов обратного направления.

Возможность обратной загрузки сухогрузного тоннажа устанавливается на основе разработанной укрупненной проектной схемы освоения грузопотоков с учетом «Правил перевозок грузов».

При определении навигационного судооборота должны также учитываться буксирный и рейдовый флот и суда сторонних организаций.

&2.4 (п. 3 приложения 2). Среднесуточный судооборот в наиболее напряженный период навигации по каждому виду перевозок определяется как отношение навигационного судооборота к длительности навигации, сут, умноженное на коэффициент неравномерности подхода судов и плотов к шлюзам, принимаемый по данным анализа проектируемого судооборота. При отсутствии таких данных коэффициент неравномерности допускается принимать: для судов 1,3; плотов 1,7.

Длительность навигации, сут, устанавливается с учетом ее продления при отрицательных температурах воздуха органами, регулирующими судоходство на внутренних водных путях.&

В отдельных случаях, при отсутствии данных о коэффициенте неравномерности подхода судов и плотов к шлюзам, коэффициент неравномерности, необходимый для определения среднесуточного судооборота в наиболее напряженный период навигации по виду перевозок на судоходных реках, устанавливается для каждого рода грузов по отчетным данным за последние три года как отношение количества груза, проходящего через створ гидроузла в наиболее напряженный месяц навигации, к среднемесячному в разрезе всей навигации количеству данного груза, проходящего через тот же створ. Перевозки грузов в месячном разрезе устанавливаются по статистике на речном транспорте.

На реках, становящихся судоходными в результате возведения гидроузла или каскада гидроузлов, коэффициенты неравномерности устанавливаются в результате анализа грузооборота и выявления реально возможных сроков поступления грузопотока наибольшей интенсивности к створу гидроузла. При образовании в результате сооружения гидроузла выше створа его крупного водохранилища с тяжелым ветро-волновым режимом и наличием туманов, полученные указанным выше способом коэффициенты неравномерности поступления судов к створу гидроузла в разрезе навигации должны быть увеличены умножением на коэффициент, учитывающий метеорологические факторы, который может быть определен в зависимости от прогноза волнового режима водохранилища и состава флота, подлежащего эксплуатации к расчетному сроку.

&2.5 (п. 4 приложения 2). Общее число шлюзований в сутки следует определять как сумму шлюзований транспортного флота (включая плоты) и двух пар шлюзований для сверхмагистральных и магистральных водных путей и одной пары — для водных путей местного значения для пропуска технического флота.&

При сооружении гидроузла в каскаде уже действующих на реке гидроузлов, как правило, размеры камеры шлюза такого гидроузла принимаются аналогичными уже существующим. На основании этих размеров нетрудно установить число судов, в разных сочетаниях, которые могут быть размещены в данной камере. Выбор возможных сочетаний судов на одно шлюзование производится с учетом общего количества судов тех или иных типов, а также плотов, подлежащих пропуску через шлюз. При этом следует учитывать, что одновременное шлюзование судов и плотов не допускается, также как и шлюзование судов с нефтегрузами первой категории совместно с другими судами.

При возведении гидроузла, являющегося первым на данной реке, назначение числа подлежащих одновременному шлюзованию судов производится на основании размеров камеры, обеспечивающих пропуск одиночного самоходного грузового судна с наибольшими плановыми габаритами или баржи с толкачом с наибольшими габаритами в плане.

Количество шлюзований, требуемое для обеспечения расчетного судооборота, определяется исходя из этих габаритов камеры и сопоставляется с числом возможных шлюзований через данный шлюз (см. п. 2.6. настоящего Пособия). Если количество требуемых шлюзований превышает возможности шлюза принятых в первом приближении габаритов, следует рассматривать шлюз с камерой увеличенных габаритов или две нитки шлюзов. Выбор между этими двумя вариантами должен быть сделан с учетом намечаемого способа организации перевозок в отдельных судах или составах. Поскольку, кроме отдельных случаев, перевозка в составах является более эффективной и производительной, как правило, следует принимать однониточный шлюз, рассчитанный на шлюзование двух одиночных расчетных судов или расчетного состава из двух или более барж с толкачом. Исключением может быть случай, когда шлюз рассчитан на круглогодовое плаванье и основным типом флота являются грузовые теплоходы смешанного река-море плавания. При этом создается возможность в периоды относительно менее интенсивного судоходства выводить одну или другую нитку из эксплуатации для проведения необходимых ремонтных работ. Наконец, такая схема имеет несколько большую пропускную способность и более надежна.

2.6 (п. 5 приложения 2).

При определении возможного количества шлюзований следует исходить из следующих предпосылок.

&Пропуск судна производится через шлюз при одностороннем или двустороннем шлюзовании.

Время цикла одностороннего шлюзования определяется продолжительностью следующих операций: ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза, закрытие ворот, опорожнение или наполнение камеры, открытие ворот.

Время цикла двустороннего шлюзования определяется продолжительностью следующих операций: ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза, ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза.

Для многокамерного шлюза во всех случаях добавляется операция по переводу судов из одной камеры шлюза в другую.&

При установлении продолжительности цикла шлюзования надлежит руководствоваться требованиями «Правил пропуска судов, составов и плотов через шлюзы внутренних судоходных путей», установленных Минречфлотом РСФСР.

&2.7 (п. 6 приложения 2). Время на учалку судна в шлюзе для всех судов, за исключением скоростных, следует принимать 2 мин, для скоростных судов — 0,5 мин.

2.8 (п. 7 приложения 2). Время наполнения и опорожнения камер шлюза следует определять гидравлическими расчетами. Для предварительных расчетов время наполнения и опорожнения камеры шлюза, мин, допускается определять по формуле

где \alpha — коэффициент, принимаемый для шлюзов с головной системой питания равным 0,27, с распределительной системой питания — 0,19;

2.11 (п. 10 приложения 2). Длина пути движения судна при входе в шлюз и выходе из него определяется положением его на подходах и в камере.

Начальное расчетное положение на подходе при одностороннем движении судов в каждом из направлений определяется допустимой величиной гидродинамической силы при наполнении (опорожнении) камеры из подходного канала, при боковом заборе и выпуске воды — возможностью открытия ворот перед ним. При двустороннем движении судов начальное положение судна определяется возможностью расхождения со встречным судном. Во всех случаях расстояние между судном и воротами не должно быть менее 5 м.

Положение последующих судов при выходе определяется: при одностороннем движении — возможностью закрытия ворот за ними, а при двустороннем движении — расхождением со встречным судном, ожидающим шлюзования.

При одновременном шлюзовании нескольких судов длину пути движения следует определять по судну, которое входит в камеру шлюза и выходит из нее последним.&

Время, необходимое этому судну с момента открытия ворот до входа в камеру, включает помимо времени движения время ожидания начала движения, т.к. последнее судно (как и другие суда, за исключением первого) должно выждать, пока впереди или рядом стоящее судно (в камере) не продвинется на расстояние, обеспечивающее безопасность судоходства. Расстояние, обеспечивающее безопасность судоходства, может быть принято равным длине последнего или любого другого (кроме первого) ожидающего начала движения судна.

Время ожидания начала движения для последнего судна с момента открытия ворот определяется прохождением расстояния, равного сумме длин всех последовательно входящих в камеру судов, кроме его собственной длины.

&При переходе из камеры в камеру длина пути движения принимается равной длине камеры и промежуточной головы шлюза.

l = l_{c,ef}(1 + \beta_{1}) ; 2 (2)

при двустороннем движении судов

l = l_{c,ef}(1 + \beta_{2}) + l_{2} , 3 (3)

где: l_{c,ef} — см. формулу 1 (1);

\beta_{1} — коэффициент, принимаемый равным: при входе 0,4, при выходе 0,1;

l_{2} — длина участка, определяемая в соответствии с обязательным Приложением 5 - п. 6.8 настоящего Пособия.

Пример определения пропускной способности шлюза

Плотовые перевозки не предусматриваются.

Предусматриваются две пары шлюзований технического флота, что требует 0,7 x 4 = 2,8 часа в сутки. На шлюзование транспортных судов остается 23 — 2,8 = 20,2 часа.

Продолжительность навигации — 200 сут.

t_{tot} = t_{1} + t_{3} + 2t_{4} + 2t_{5} + 2t + t_{6} ; 4

для двустороннего шлюзования

t_{tot} = 2(t_{2} + t_{3} + t_{4} + t + t_{5} + t_{7}) , 5

где: t_{1} и t_{2} — время входа судов в шлюз соответственно при одностороннем и двустороннем движении судов;

t — время наполнения или опорожнения камеры;

l = l_{c,ef}(1 + \beta_{2}) + l_{2} ,

l_{2} = \sqrt{l_{s}^{2} + c(4r - c)} = 476\text{м}

l = 300 x (1 + 0,4) + 476 = 896 м.

Длина пути выхода равна длине пути входа — 896 м.

Средняя скорость выхода состава 1,2 м/с.

Время выхода t_{7} = \frac{896}{1,2} = 747\text{с} .

Время учалки состава t_{3} = 120\text{с} .

Время открытия или закрытия ворот верхней головы

t_{5} = 180\text{с} .

t = 0,19 \cdot \sqrt[3]{15 \cdot 37 \cdot 300} = 10,5\text{мин } = 630\text{с} .

Общее время шлюзования

Расчет времени шлюзования для второй схемы расстановки судов ведется по формуле 5 как для пропуска группы судов при двустороннем движении.

Длина пути входа состава принимается исходя из предположения, что из шлюза перед началом шлюзования данного состава вышел следующий в обратном направлении состав из 2-х барж проекта Р-43, схема 1, т.е. положение в подходном канале в ожидании шлюзования и следовательно длина пути входа состава с баржей проекта 156 будет определяться возможностью его расхождения с составом из барж пр.Р-43.

Длина пути входа следующего за составом судна возрастает на длину состава 267 м и равна 1163 м. Кроме того, из условия безопасности судоходства это судно начнет свое движение после того, как состав пройдет расстояние, равное длине судна, т.е. 140 м, рис. 2.

Таким образом, суммарное время входа второго судна составит

Время входа третьего судна определяется тем, что расстояние, которое оно должно пройти, равно расстоянию, которое прошло второе судно, поскольку в камере оно встанет не рядом, а вслед за вторым. Свое движение третье судно начнет после того, как второе судно пройдет расстояние 140 м. Следовательно, время его входа, которое определяет общее время заполнения камеры судами, будет равно:

Время выхода судов из камеры рассчитывается аналогично.

Для состава длина пути выхода определяется по формуле 3 (3) п. 2.12 настоящего Пособия, исходя из того, что подход несимметричен и радиус закругления равен трем длинам состава.

.

Время выхода второго судна равно времени выхода состава и времени, за которое состав проходит расстояние 140 м, равное длине второго судна:

t_{7} = 860 + \frac{140}{1,4} = 960\text{с} .

Время остальных операций указано в расчете для схемы 1.

t_{tot} = 6998\text{с} .

l = l_{c,ef}(1 + \beta_{1}) = 300(1 + 0,4) = 420\text{м} .

Путь входа следующего за ним грузового теплохода будет равен 420 + 267 = 687 м.

\frac{687}{1,0} + \frac{140}{0,9} = 843c .

Время входа пассажирского судна, равное суммарному времени ввода судов:

Далее определяется время выхода судов из шлюза.

.

Грузовой теплоход затрачивает

И пассажирское судно

.

Суммарное время шлюзования

Общее время, потребное для обеспечения суточного судооборота, составляет 19,06 часа. Время, подлежащее использованию для пропуска грузовых и пассажирских судов, как было установлено ранее, равно 20,2 часа. Таким образом, шлюз с заданными габаритами обеспечивает пропуск расчетного судооборота.

Наибольший объем грузов, который может быть пропущен через шлюз за навигацию при коэффициенте неравномерности 1,3 и коэффициенте использования грузоподъемности судов 0,8, в среднем составит:

Наибольшая навигационная судопропускная способность будет равна:

\frac{70 \times 200}{1,3} = 10769\text{судов} .

Следует отметить, что более правильно оценивать допустимый уровень загрузки шлюза не осредненным коэффициентом неравномерности, а расчетом фактической его загрузки, пользуясь методом имитационного моделирования, разработанным в институте комплексных транспортных проблем при Госплане СССР [Л.92], сопоставлением полученных затрат по шлюзам и флоту, с учетом простоев последнего в ожидании шлюзования, и стоимости строительства дополнительных ниток шлюза и шлюза с камерами больших габаритов. В тех случаях, когда проектируется строительство дополнительных ниток шлюзов на уже шлюзованном водном пути, целесообразно пропускную способность действующих шлюзов считать исходя из отчетных данных о затратах времени на отдельные операции, руководствуясь Методическими указаниями по определению пропускной способности эксплуатируемых шлюзов, разработанными Минречфлотом.

3.1 (п. 1 приложения 3). Основные габариты шлюзов (полезная длина и ширина камеры, а также глубина на порогах) должны отвечать характеристикам расчетных судов.

Основные габариты шлюзов, расположенных на одном водном пути, должны приниматься одинаковыми. Отступление от этого требования должно согласовываться с органами, регулирующими судоходство на внутренних водных путях; для шлюзов, расположенных на приморских окончаниях внутренних водных путей и водных путях, подведомственных Минморфлоту СССР, — согласовываться с этим министерством.

3.2 (п. 2 приложения 3). Полезная длина камер l_{c,ef} определяется по формуле

где: \sum_{1}^{n} l_{s} — сумма длин расчетных судов, шлюзуемых одновременно и устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;

n — число одновременно шлюзуемых судов, устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;

\Delta l — запас по длине камеры в каждую сторону и между судами, устанавливаемыми в камере шлюза в кильватер, определяемый по формуле

\Delta l = 2 + 0,03l_{s} . 7 (2)

Полезная ширина камеры шлюза b_{c,ef} определяется по формуле

где: \sum_{1}^{n_{1}} b_{s} — сумма ширин одновременно шлюзуемых (рядом стоящих) судов;

\Delta b_{s} — запас по ширине в каждую сторону и между рядом стоящими в камере судами;

n_{1} — число одновременно шлюзуемых (рядом стоящих) судов.

Запасы по ширине с каждой стороны камеры и между судами \Delta b_{s} должны быть не менее: при ширине судна до 10 м — 0,2 м; до 18 — 0,4 м; до 30 — 0,75 м; свыше 30 — 1,0 м. В шлюзах, предназначенных для пропуска морских судов, эти запасы должны быть не менее 1,5 м при движении судна своим ходом; при заводке буксировщиком — запас с одной стороны увеличивается на ширину буксировщика.

Глубина на порогах шлюза h_{l} , отсчитываемая от расчетного наинизшего судоходного уровня, должна приниматься

где S — статическая осадка расчетного судна в полном грузу.

Примечание. Другие габариты шлюзов допускается принимать только при согласовании с Минречфлотом РСФСР или управлениями речного флота союзных республик или другими органами, регулирующими судоходство, а для шлюзов на приморских окончаниях внутренних водных путей и водных путях, подведомственных Минморфлоту СССР, — по согласованию с этим министерством.

При определении габаритов камер шлюзов по условиям размещения в них судов и составов необходимо учитывать требования «Правил пропуска судов, составов и плотов через шлюзы внутренних судоходных путей».

За расчетную длину и ширину судов принимаются габаритные размерения их, учитывающие постоянно выступающие части (ГОСТ 1062-80 «Размерения надводных кораблей и судов главные»).

В шлюзах, предназначенных для эксплуатации при отрицательных температурах воздуха, в случае отсутствия в камере устройств, исключающих образование льда на стенах, запасы по ширине между расчетными судами для этого периода и стенами камер необходимо определять с учетом образования на стенах ледяных вальцов. При отсутствии натурных данных ширина ледяных вальцов с каждой стороны может быть принята не менее утроенной толщины ледяного покрова, образующегося на водотоке в многолетнем разрезе к моменту завершения продленной навигации.

3.3. Границей полезной длины камеры шлюза с верховой ее стороны следует считать: при распределительной системе питания — низовую грань стенки падения или шкафной части головы, или низовую грань других частей конструкции верхней головы, наиболее выступающих в сторону камеры; при головной системе питания — конец успокоительного участка.

Границей полезной длины камеры шлюза с низовой ее стороны следует считать линию, отстоящую на расстоянии не менее 3 м в сторону камеры от верховой грани шкафной части ворот, а также линию предохранительных устройств, располагаемых перед воротами нижней головы, или других конструктивных элементов, выступающих в сторону камеры и мешающих вертикальному перемещению судна в камере.

В случае размещения предохранительных устройств в камере с двух сторон (для защиты верхних ворот при входе судна с нижнего бьефа и нижних ворот — при входе с верхнего) полезная длина камеры ограничивается этими устройствами.

В камере шлюза с промежуточной головой, кроме полной полезной длины, определяются также полезные длины верховой и низовой частой камеры соответственно между верхней и промежуточной, промежуточной и нижней головами шлюза.

Границы полезной длины обозначаются стоповыми огнями и окрашенными полосами на стенах камеры.

3.4. Границей полезной ширины камеры и судоходных пролетов в головах шлюза считаются вертикальные плоскости, проходящие по наиболее выступающим частям конструкций стен камер и устоев голов с учетом механического оборудования. Полезная ширина камеры обеспечивается по всей высоте в пределах от верха стен (включая парапеты) до плоскости на уровне осадки расчетного судна в полном грузу. Местные уширения стен понизу (вуты) допускаются в пределах запаса под днищем судна при наинизшем судоходном уровне воды с учетом наименьшего закругления обвода расчетного судна и наличия бортовых килей.

3.5. Глубина на порогах шлюза h_{l} назначается над наиболее выступающими частями днища шлюза, — обычно порогами ворот.

Отметка порогов шлюза определяется как разность между отметкой наинизшего судоходного уровня воды в соответствующем бьефе и глубиной на пороге, определенных с учетом требований пп. 3.2 и 3.6 Пособия.

&3.6 (п. 3 приложения 3). Расчетные наинизшие судоходные уровни воды в бьефах и камерах шлюзов устанавливаются по ежедневным расходам или уровням воды за навигационный период в многолетнем разрезе обеспеченностью для сверхмагистральных водных путей — 99%, магистральных — 97%, местного значения — 95% с учетом понижения уровня, происходящего вследствие переформирования русла, ветрового сгона, неустановившегося движения воды, отливных явлений.&

Под навигационным периодом понимается полная его продолжительность с учетом так называемой продленной навигации, определяемой по п. 2.4 настоящего Пособия.

Под переформированием русла следует понимать не только местные размывы, но и деформации, вызванные многолетней глубинной эрозией, дноуглубительными работами на перекатах и разработкой карьеров минерально-строительных материалов в русле. К явлениям неустановившегося движения воды относятся колебания уровней, вызываемые суточным и недельным регулированием на гидроэлектростанциях, работой насосных станций, наполнением и опорожнением камер шлюзов, включая инерционные понижения уровня. Для систем питания с забором и выпуском воды вне подводных каналов необходимо учитывать перепад уровней от места забора (выпуска) до конца подходного канала.

Расчетные наинизшие судоходные уровни воды у шлюза при условии его работы в периоды продленной или зимней навигации устанавливаются на основании технико-экономических расчетов и согласовываются с органами, регулирующими судоходство.

&3.7 (п. 4 приложения 3). Расчетные наивысшие судоходные уровни воды в бьефах и камерах шлюзов, за исключением шлюзов при гидроузлах с судоходными плотинами, устанавливаются по максимальному расходу воды расчетной вероятности превышения, для сверхмагистральных водных путей — 1%, магистральных — 3%, местного значения — 5% с учетом повышения уровней воды, происходящего вследствие ветрового нагона, образования зажоров и заторов, явлений неустановившегося движения, приливных явлений.

Для шлюзов при гидроузлах с судоходными плотинами расчетным наивысшим уровнем считается меженный судоходный уровень, при котором предусмотрен пропуск судов через шлюз. При более высоких уровнях судоходство осуществляется через судоходный пролет плотины.&

При определении повышения уровня, происходящего вследствие явлений неустановившегося движения воды, необходимо учитывать работу ГЭС, холостые сбросы через водосливы, работу насосных станций, наполнение или опорожнение камер шлюзов, включая инерционные повышения уровня.

В многокамерных шлюзах, имеющих боковые водосливы для сброса излишних объемов воды сливной призмы, расчетный наивысший судоходный уровень в камере устанавливается по режиму работы водослива.

Для рек с остропиковым характером паводков расчетные наивысшие судоходные уровни воды в бьефах и камерах шлюзов допускается при надлежащем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами, регулирующими судоходство на внутренних водных путях, понижать с учетом конкретных гидрологических и навигационных особенностей реки.

&3.8 (п. 5 приложения 3). Для однониточных шлюзов, расположенных на канале, расчетные уровни воды следует устанавливать из условия забора из канала (при отсутствии поступления воды) или выпуска в канал воды (при отсутствии слива воды) в объеме трех сливных призм — для сверхмагистральных и магистральных водных путей и двух сливных призм — для водных путей местного значения. При двухниточных шлюзах число сливных призм принимается соответственно на одну больше.&

Расчетные наинизшие и наивысшие судоходные уровни в бьефах шлюзованного канала, закрытых судопропускными сооружениями с обоих концов, следует устанавливать по расчетным статическим уровням, определенным на основании водохозяйственных расчетов для обеспечения водой насосных станций, ГЭС, ирригационных систем и других водопользователей, связанных с этим каналом с учетом понижения или повышения их ветровыми сгонами и нагонами, явлениями неустановившегося движения (вызываемыми работой ГЭС, насосных станций, наполнением и опорожнением камер шлюзов), а также при заборе из канала или выпуске в канал определенного количества сливных призм, указанного выше.

&3.9 (п. 6 приложения 3). Уровень воды в нижнем бьефе при ремонте шлюзов устанавливается по расходу воды с расчетной вероятностью превышения для сверхмагистральных и магистральных водных путей — выше 10%; для водных путей местного значения — выше 20%; для гидроузлов с судоходными плотинами — не выше расчетного наивысшего судоходного уровня.&

3.10. В соответствии со СНиП 2.06.01-86 (пп. 2.15 и 2.16) для временных гидротехнических сооружений шлюза максимальные уровни воды устанавливаются по расходу с расчетной ежегодной вероятностью превышения, равной 5%. Для временных сооружений, отнесенных к III классу, ежегодную вероятность превышения необходимо принимать равной 3%, а для временных сооружений, обеспечивающих строительство и ремонт постоянных сооружений III и IV классов, допускается, при соответствующем обосновании, уменьшать расчетные расходы воды, принимая ежегодную вероятность превышения свыше 5%.

При размещении мостового перехода на шлюзе в районе подходных каналов высота подмостового габарита (h_{br}) назначается по табл. 7 от расчетного наивысшего судоходного уровня воды (п. 3.7 настоящего Пособия) в соответствующем бьефе. Ширина подмостового габарита (h_{br}) должна быть в этом случае не менее ширины канала на отметке расчетного наивысшего судоходного уровня воды. Размещение опор моста в пределах расчетной ширины подходного канала не допускается. Под мостовым переходом по берегам канала на отметках бровок должны быть обеспечены проезды для автотранспорта. Схемы подмостовых габаритов в шлюзе показаны на рис. 3, а в подходном канале на рис. 3а.

Проектирование пересечений судоходных шлюзов и подходных каналов высоковольтными воздушными линиями должно проводиться с учетом выполнения требований Правил устройства электроустановок.

Расстояние от нижних проводов до максимальных надводных габаритов судов при расчетном наивысшем судоходном уровне воды и высшей температуре воздуха должно составлять не менее:

    2,0 м      при напряжении линии до 110 кВ;
    2,5 м            - " -             150 кВ;
    3,0 м            - " -             220 кВ;

    3,5 м            - " -             330 кВ;

    4,0 м            - " -             500 кВ.

При проектировании пересечений судоходных каналов телеграфными и телефонными воздушными линиями расстояние от нижних проводов до максимальных надводных габаритов судов при расчетном наивысшем судоходном уровне воды и высшей температуре воздуха должно составлять не менее 1,0 м.

Кроме того, расстояние от расчетного наивысшего судоходного уровня воды до нижних проводов любых воздушных линий при высшей температуре воздуха не должно быть менее высоты подмостового габарита для соответствующего класса водного пути.

&3.12 (п. 8 приложения 3). Верх стен шлюзов, направляющих и причальных сооружений или их парапетов, способных воспринимать навал судов, при расчетном наивысшем уровне воды не должен быть ниже верхнего привального бруса наибольшего расчетного судна при полной загрузке и не ниже нижнего привального бруса расчетного судна в порожнем состоянии, а для судов на воздушной подушке и подводных крыльях — при движении их на подушке или крыльях.&

Расположение привальных брусьев по высоте борта определяется, как правило, по проектам расчетных судов.

где: h_{s1} — возвышение верхнего привального бруса расчетного, по высоте надводного борта, судна над наивысшим уровнем;

h_{s} — высота борта расчетного судна;

S — статическая осадка расчетного судна в полном грузу.

Положение нижнего привального бруса, рис. 4 б, определяется формуле:

h_{s2} = 0,9(h_{s} - S_{1}) - h_{b} , 11

где: h_{s2} — возвышение нижнего привального бруса расчетного судна над наивысшем уровнем;

S_{1} — статическая осадка расчетного судна порожнем;

h_{b} — расстояние между привальными брусьями; принимается равным 1 м.

&Возвышение площадок, расположенных вдоль стен камер шлюзов, причальных и направляющих сооружений над расчетным наивысшим судоходным уровнем воды должно быть для шлюзов на сверхмагистральных водных путях не менее 2 м, магистральных — не менее 1 м; на водных путях местного значения — не менее 0,5 м. В многокамерных шлюзах, имеющих боковые водосливы, это возвышение должно отсчитываться от наивысшего уровня воды в камере, который устанавливается при работе водослива. Возвышение сооружений и частей шлюза, входящих в напорный фронт гидроузла, должно соответствовать требованиям, предъявляемым к сооружениям напорного фронта.

3.13 (п. 9 приложения 3). Ширина площадок, указанных в п. 3.12 (8), должна назначаться из условий размещения на них различных коммуникаций и обеспечения одностороннего проезда автотранспорта, но не менее 4,5 м.

Допускается уменьшение ширины площадок до 2 м для шлюзов на сверхмагистральных водных путях при условии обеспечения подъезда автотранспорта к каждой голове шлюза, а также шлюзов на водных путях местного значения, если на них не предусматривается заезд автотранспорта.

Ширина площадок причальных линий должна быть также не менее 2 м.&

Общая ширина площадки вдоль стены камеры, по которой предусматривается движение автотранспорта, определяется из условия размещения тротуара, каналов для прокладки кабелей и других коммуникаций, пожарного водопровода, опор освещения, проезжей части (ширина не менее 4,5 м), обочин и др.

У голов шлюза устраиваются уширенные площадки, обеспечивающие возможность разворота автотранспорта и его работу при эксплуатации сооружений.

При расположении судоходного шлюза по условиям компоновки (организация магистральных проездов через шлюз, геологические условия и пр.) выдвинутым по отношению к створу в верхний бьеф, общая ширина площадок вдоль голов и камеры может увеличиваться и назначаться, при технико-экономическом обосновании, из условия возможности обеспечения работы сооружений шлюза как располагаемого в нижнем бьефе.

&3.14 (п. 10 приложения 3).

Габарит по высоте в пределах площадок для проезда автомашин должен приниматься не менее 4,5 м, для прохода людей — не менее 2,5 м.&

Габарит по высоте отчитывается от уровня площадки шлюза или бровки канала.

На стенах камер и голов шлюза с лицевых сторон должны быть устроены парапеты высотой не менее 1,1 м, рассчитанные на навал судна, или охранные ограждения, отнесенные от лицевой грани на расстояние, исключающее навал на них судов.

Верхней части лицевой грани стен или парапетов должно быть придано очертание, исключающее зависание судна привальным брусом, а кордон должен быть облицован металлом.&

При отсутствии парапетов охранные ограждения высотой 1,1 м следует выполнять на бетонных бортиках, возвышающихся не менее 0,2 м над прилегающей площадкой.

В тех случаях, когда засыпка с тыловой стороны стен не доведена до отметки верха площадки, то последняя для обеспечения прохода может быть выполнена у стены в виде консоли шириной по п. 3.13; при этом со стороны засыпки надлежит устанавливать охранное ограждение высотой 1,1 м.

Примеры определения полезных габаритов камеры шлюза

l_{c,ef} = \sum_{1}^{n} l_{s} + \sum_{1}^{n + 1} \Delta l ;

\Delta l = 2 + 0,03l_{s} ;

Полезная ширина камеры определяется по формуле 8 (3) с учетом запасов по ширине:

b_{c,ef} = \sum_{1}^{n_{1}} b_{s} + \sum_{1}^{n_{1} + 1} \Delta b_{s} ;

h_{c} \geq 1,3S ;

h_{c} \geq 1,3 \cdot 3,7 = 4,8\text{м} .

Установленные по формулам расчетные габариты камеры шлюза следует округлять до ближайшей большей величины, указанной в табл. 6 (1), т.е. в результате имеем следующие полезные габариты камеры: длина — 300 м, ширина — 37 м, глубина на порогах — 5 м.

2. Требуется определить полезные габариты камеры при шлюзовании группы судов и состава, рис. 5 б.

В камере суда размещаются в две колонны: первая — грузовой теплоход длиной 115 м, шириной 14 м, с осадкой в грузу 3,5 м (1); пассажирский теплоход длиной 96 м, шириной 14,3 м, с осадкой в грузу 2,4 м (2); вторая — двухсекционный кильватерный сухогрузный состав из барж с буксиром-толкачом общей длиной 270,5 м, шириной 14,3 м, с осадкой в грузу 4 м (3).

l_{c}\prime_{,ef} = 155 + 96 + 3 \cdot 5,5 = 227,5\text{м} ;

Для дальнейших определений длины камеры принимается наибольшая полученная в этом расчетном случае величина — 290,7 м (б).

Ширина камеры определяется по формуле 8 (3) с учетом запасов между судами и между судами и стенами шлюза по наибольшим ширинам рядом стоящих судов:

Глубина на порогах определяется по формуле 9 для судна с наибольшей осадкой в грузу:

Определенные по формулам расчетные габариты камеры шлюза окончательно устанавливаем по табл. 6 (1) и получаем следующие полезные габариты камеры: длина 300 м, ширина 30 м, глубина на порогах 5,5 м.

4. ЧИСЛО НИТОК И КАМЕР ШЛЮЗОВ

&4.1 (п. 13 приложения 2).

Число ниток шлюзов определяется исходя из необходимой пропускной способности их на расчетные сроки.

Как правило, следует предусматривать возможность строительства в будущем дополнительной нитки шлюза без перерыва в работе эксплуатируемых судоходных сооружений.

При надлежащем технико-экономическом обосновании допускается принимать одну из ниток шлюзов с меньшими габаритами камер для пропуска скоростных или малогабаритных судов, рис. 6.&

Таким образом, в некоторых случаях за счет разгрузки крупногабаритных существующих шлюзов от мелкого флота удается со сравнительно небольшими затратами увеличить общую пропускную способность судоходных сооружений до уровня, отвечающего расчетной перспективе.

Территория, предназначенная для размещения дополнительной нитки шлюза, включается в зону отчуждения гидроузла и не подлежит застройке другими постоянными зданиями и сооружениями, рис. 7.

4.2. В проекте должна быть рассмотрена возможность создания дополнительной нитки шлюза в зависимости от роста грузооборота за пределами расчетного срока, рис. 8, без перерыва судоходства по основной нитке.

&4.3 (п. 1 приложения 4).

Шлюзы в составе гидроузла на сверхмагистральных и магистральных водных путях, а также на судоходных каналах, как правило, должны быть однокамерными. Многокамерные шлюзы и шлюзы с разъездными бьефами допускаются при надлежащем обосновании.&

При этом выбор числа последовательно расположенных камер шлюзов производится на основании сравнения технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов в зависимости от напора, топографических, инженерно-геологических и гидрологических условий, а также пропускной способности шлюза.

4.4. На многокамерных шлюзах при небольших колебаниях верхнего и нижнего бьефов расчетные наивысшие и наинизшие уровни воды в средних камерах и отметки порогов промежуточных голов определяют делением полного падения уровня воды на шлюзе между его камерами на равные части по высоте — соответственно при максимальных и минимальных уровнях воды в бьефах, как это показано на рис. 9.

На большинстве гидроузлов при ограниченном регулировании стока происходят значительные колебания уровней воды в нижнем бьефе; при этом деление величины напора на шлюзе между ступенями на равные части приводит к последовательному увеличению высот стен и ворот по направлению к нижнему бьефу.

В этих случаях для выравнивания напоров на камеры в нижней камере устраивают водосливы для бокового сброса воды, рис. 10.

Максимальные уровни воды в средних камерах получают делением разности между наивысшим расчетным уровнем верхнего бьефа и уровнем нижнего бьефа, получающимся при повышении его над наинизшим расчетным уровнем на величину, равную полному навигационному колебанию уровня верхнего бьефа. Минимальные уровни воды в камерах определяются так же, как и в шлюзах без бокового водослива.

При больших навигационных колебаниях верхнего бьефа для той же цели водослив устраивают во второй сверху камере.

5. КОМПОНОВКА СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ

Компоновка шлюзов в составе гидроузлов

5.1. Основные задачи компоновки судоходных шлюзов в гидроузлах — расположение их в оптимальных для данного гидроузла топографических и инженерно-геологических условиях, сопряжение их с другими сооружениями при обеспечении благоприятных условий подхода к ним и прохода через них судов.

Под благоприятными условиями подхода судов к шлюзам понимается обеспечение удобства и безопасности при входе судов в шлюз и выходе из него, отстое перед шлюзами, когда они заняты, и подходе к сооружениям с реки и подпертых бьефов (водохранилищ), а также при отстое у шлюзов при штормах.

5.2 Для решения задач, указанных в п. 5.1, необходимо:

создать нормальные условия для движения судов, обеспечив выполнение требований, предъявляемых к длине прямолинейных участков и радиусам закругления судового хода;

при размещении шлюза относительно оси створа гидроузла обеспечить минимально возможные величины нагрузок на его сооружения;

правильно разместить трассу шлюза по отношению к изгибам русла реки во избежание заносимости входа в подходные каналы;

обеспечить приемлемый скоростной и волновой режим при входе в каналы и на их акватории.

&5.3 (п. 2 приложения 4).

Подходные каналы шлюзов, сопрягаемые с руслом реки, водохранилищем или каналом, следует проектировать с учетом возможных переформирований русла, исключения заиления входа и попадания в него льда и шуги.

Входы в подходные каналы из реки следует, как правило, располагать на вогнутом, прижимном берегу.

5.4 (п. 3 приложения 4).

В районе сопряжения подходных каналов шлюзов с рекой или водохранилищем наибольшие продольные скорости течения не должны превышать 2,5 м/с для сверхмагистральных и магистральных водных путей и 2 м/с — для водных путей местного значения; в подходных каналах продольные скорости должны быть не более 0,8 м/с. Нормальная к оси судового хода составляющая скорости течения для водных путей всех категорий в районе входа в подходные каналы должна быть не более 0,4 м/с, непосредственно в створе входа и в самом канале не должна превышать 0,25 м/с, а в пределах причальных стенок на ширине 1,5b_{s} от лицевой грани причала и глубине, равной осадке расчетного судна, как правило, отсутствовать полностью.&

В многониточных шлюзах, имеющих общие подходные каналы, при наполнении и опорожнении камеры одной из ниток продольные и поперечные составляющие скоростей течения в подходных каналах должны удовлетворять приведенным выше требованиям.

&Скорости течения воды в районе сопряжения каналов с водохранилищем или рекой не должны превышать допускаемых скоростей при наиболее неблагоприятном для судоходства гидравлическом режиме работы гидроузла.

5.5 (п. 4 приложения 4).

При отсутствии данных о скорости течения воды для предварительного проектирования направление судового хода при выходе подходного канала в реку или водохранилище допускается назначать под углом к основному течению на этом участке, не превышающим:

    на сверхмагистральных и магистральных водных путях      25°;
    на водных путях местного значения                       30°.&

5.6. В каждом частном случае конфигурация, место и направление выхода канала в реку выбираются по данным гидрологических материалов о скоростях течения, о его направлении и условиях отложения наносов, а также прогноза режима реки у места выхода канала при работе водосбросных сооружений гидроузла.

На основании этих данных на пространственной гидравлической модели подбирается направление, очертание и размеры канала у выхода в реку, а также расположение защитных дамб.

При этом величина уширения на выходе канала в реку должна составлять не менее половины ширины канала. Увеличенная ширина канала на выходе должна быть обеспечена на участке не менее длины расчетного судна. Переход этой ширины к ширине канала должен выполняться плавно на длине не менее 20 значений разности между шириной выходного сечения канала и шириной сечения, определяемого условиями расхождения судов, рис. 11. Угол, образующийся у мыска между берегом канала и берегом реки или водохранилища, должен быть округлен радиусом не менее 0,2 длины судна (при наивысшем судоходном уровне воды).

5.7. Местоположение шлюзов в составе гидроузлов зависит от типа компоновки гидроузла, геологических и топографических условий в створе сооружений.

При пойменной компоновке рекомендуется принимать однобережное расположение за общими перемычками всех бетонных сооружений, включая судоходные шлюзы, которое позволяет при возведении сооружений ограничиться одной строительной площадкой, рис. 12.

При этом для удобного подхода судов к шлюзам со стороны нижнего бьефа во время работы гидроэлектростанции и особенно водосбросных сооружений вход в нижний подходной канал следует располагать на расстоянии, достаточном для выравнивания скоростей течения по поперечному сечению реки.

При нескальных грунтах основания обычно избегают непосредственного примыкания шлюзов к водопропускным сооружениям гидроузла ввиду сложности возведения и эксплуатации раздельных дамб или стенок между ними. Это относится ко всем типам компоновок бетонных сооружений (пойменной, русловой).

На скальных основаниях в достаточно узких долинах часто встречается русловая компоновка, в которой судоходные шлюзы, как правило, примыкают или подходят очень близко к другим бетонным сооружениям гидроузла, рис. 13. В таких условиях нижние подходы шлюзов должны быть отделены от реки защитными стенками или раздельными дамбами, длина которых зависит от расходов водосбросных сооружений, направлений течений и глубин потока. При этом на участках входа-выхода в русло должны быть обеспечены удовлетворительные условия судоходства, т.е. поперечные к судовому ходу скорости течения не должны превышать величин, указанных в п. 5.4.

При удельных расходах в нижнем бьефе 15 — 20 м3/с удовлетворительные условия входа судов в нижний подходной канал шлюза удается обеспечить при отдалении входа в подходной канал на 3 — 4 длины камеры от створа водосбросных сооружений. При удельных расходах 50 — 60 м3/с вход в канал необходимо удалять от этих сооружений на 1,5 — 2 км и более.

&5.8 (п. 5 приложения 4).

В составе гидроузлов шлюзы следует располагать, как правило, в нижнем бьефе. Расположение однокамерных или верхней камеры многокамерных шлюзов в верхнем бьефе гидроузла допускается при надлежащем обосновании, при неблагоприятных инженерно-геологических и топографических условиях в нижнем бьефе или по условиям, диктуемым транспортной магистралью, пересекающей судоходные сооружения.&

При расположении шлюза в верхнем бьефе следует стремиться выполнить его с обратными засыпками за стенами, имеющими ширину поверху, достаточную для размещения в них дренажа, рис. 14. Камера шлюза при этом работает в условиях, подобных тем, которые имеют место при ее размещении в нижнем бьефе.

&5.9 (п. 6 приложения 4).

Судоходная трасса шлюза, рис. 15 (черт. 1), должна быть прямолинейной на участке длиной не менее величины l_{st} , определяемой по формуле

l_{st} = l_{l} + 2(l_{a} + l_{s}) , 12 (1)

l_{a} — длина верхнего (нижнего) участка подхода, определяемая по обязательному Приложению 5 - п. 6.8 Пособия;

l_{s} — длина расчетного судна.

Длину прямолинейного участка допускается уменьшать в пределах участков верхнего и нижнего подходов по согласованию с Минречфлотом РСФСР или управлениями речного флота союзных республик на величину не более 2l_{s} .

5.10 (п. 7 приложения 4).

Ось прямолинейного участка подходного канала должна сопрягаться с осью судового хода в канале или водохранилище по кривой, очерченной радиусом (радиус поворота судна), который должен быть не менее пяти длин расчетного судна или трех длин расчетного толкаемого состава.&

При наличии плотовых перевозок радиус «r» должен быть не менее пяти длин секции плота при секционной сплотке и двух длин плота при несекционной сплотке.

Для временных судоходных каналов, используемых в период строительства гидроузлов, допускается уменьшить радиус закруглений, но не менее чем до трехкратной длины наибольшего судна, полуторакратной длины толкаемого состава, до трех с половиной длин секций плота при секционной сплотке и до длины плота при несекционной сплотке, которые фактически будут эксплуатироваться на данном участке водного пути в период строительства.

5.11. Обратные кривые при сопряжении осей постоянных судовых ходов в реке или водохранилище с осями подходных каналов не допускаются.

Для временных судоходных каналов, используемых только в период строительства, как исключение, допускаются обратные кривые при условии обеспечения между ними прямолинейной вставки, имеющей длину не менее длины одиночного расчетного судна или толкаемого состава, которые будут эксплуатироваться в этот период.

&5.12 (п. 8 приложения 4).

Мостовые переходы транспортных магистралей, пересекающие шлюзы, следует устраивать, как правило, через нижнюю или одну из промежуточных (для многокамерного шлюза) голов, рис. 16.&

При пересечении трассы шлюзов магистральными автомобильными дорогами, во избежание смещения камер в верхний бьеф, следует рассматривать вариант устройства мостовых переходов через верхние головы шлюзов, высота которых определяется требуемыми подмостовыми габаритами (пп. 3.11 и 3.14), с возведением на примыкающих к ним участках земляной плотины эстакадных подъездов.

Автомобильные дороги местного значения, имеющие небольшие радиусы закругления, следует пропускать через нижние головы шлюзов, расположенных в нижнем бьефе, посредством отвода их с гребня земляной плотины по дамбам, примыкающим к нижним головам, рис. 16, а.

При необходимости устройства в гидроузле железнодорожного перехода, а также при расположении шлюза в примыкании к водосбросной плотине или к зданию гидроэлектростанции целесообразность расположения камеры в верхнем бьефе по сравнению с подводом напорных сооружений к верхней голове шлюза, рис. 16, б, в, должна быть установлена на основании технико-экономического сопоставления.

Опоры железнодорожного перехода должны быть самостоятельными и отделены от основных конструкций шлюза.

Для эксплуатационного переезда через шлюз, при отсутствии других мостовых переходов, необходимо проектировать разводные мосты: поворотные, накатные или др.

&5.13 (п. 9 приложения 4).

Участки каналов на длине подхода к шлюзу l_{a} должны иметь ограждения во всех случаях, когда высота поперечной и косой (с углом более 45°) ветровой волны у причалов шлюзов может быть более 0,6 м с расчетной обеспеченностью по суммарной продолжительности в навигационный период для водных путей, %:

    сверхмагистральных и магистральных            2
    местного значения                             5.&

Высоты волн определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)».

Для всех водных путей расчетную обеспеченность высот волн в системе необходимо принимать равной 5%.

Компоновка шлюзов на судоходных каналах

5.14. Компоновка шлюза на судоходном канале заключается, прежде всего, в надлежащем сопряжении подходных каналов к нему с транзитным судоходным каналом в соответствии с рекомендациями пунктов 5.9 - 5.11 настоящего Пособия.

Прямолинейный участок между двумя шлюзами, располагаемыми последовательно на судоходном канале, рис. 17 а (черт. 2, а), должен быть по условиям расхождения судов не менее величины l_{c_{1}} , определяемой по формуле

l_{c_{1}} = 2(l_{1} + l_{2}) + l_{3} , 13 (2)

где l_{1} , l_{2} , l_{3} — длины участков, определяемые согласно требованиям обязательного Приложения 5 - п. 6.8 Пособия.

l_{c_{2}} = 2(l_{1} + l_{2} + l_{3} + l_{s}) + l_{r} , 14 (3)

где l_{s} — длина расчетного судна;

l_{r} — длина криволинейной вставки, очерченной радиусом r.&

5.16. При расстояниях между последовательно расположенными шлюзами, близких к минимальным, необходимо тщательно рассматривать волновой режим в каналах между шлюзами, возникающий при опорожнении камер верхнего и наполнении камер нижнего шлюзов.

Улучшение волнового режима в этих случаях может быть достигнуто за счет расширения коротких разъездных каналов, рис. 18.

5.17. Следует, по возможности, избегать расположения соседних шлюзов на расстоянии, близком к минимальному, особенно серии шлюзов, расположенных друг за другом на таких расстояниях, т.к. это приводит к значительному увеличению времени шлюзования в данном узле и снижает пропускную способность канала в целом, поскольку все операции судов в соседних шлюзах оказываются тесно связанными между собой.

5.18. На каналах с машинным питанием желательно обеспечивать подачу воды на водораздел, по возможности, с использованием водоводов, располагаемых вне судоходной трассы. При значительных расстояниях между шлюзами насосные станции, а также их водозаборный и водосбросной участки целесообразно располагать в деривации, в обход шлюзов, используя судоходный канал как водотранспортирующий тракт. В тех случаях, когда серия шлюзов располагается на расстояниях друг от друга, близких к минимальным, размещение насосных станций и соответствующих водоводов на этом участке канала должно приниматься вне судоходной трассы или осуществляться другие решения (образование озеровидных бьефов и т.п.), снижающие высоту длинных волн.

В таких случаях при деривационной схеме насосной станции с напорным трубопроводом вдоль шлюза здание станции целесообразно располагать против его нижней головы, а выпускное сооружение — против верхней, в пределах общего с ней напорного фронта, рис. 19.

При безнапорном отводящем тракте местоположение напорного здания насосной станции выбирается на основе технико-экономического сопоставления вариантов ее размещения, так как расположение насосной станции в створе нижней головы, рис. 20, а, дает минимальные объемы работ по отводящему каналу, но шлюз оказывается в верхнем бьефе, а нахождение ее в створе верхней головы, рис. 20, б, оставляя шлюз в нижнем бьефе, может резко увеличить объемы работ.

5.19 (п. 11 приложения 4).

Подводящие и отводящие каналы насосных станций во избежание их значительного удлинения часто выводят в подходные каналы шлюзов.

&В местах расположения на подходах к шлюзам сосредоточенных заборов или выпусков воды из других гидротехнических сооружений должно быть предусмотрено уширение подходов, которое назначается в зависимости от величины дрейфа, испытываемого судном под влиянием поперечного течения, скорости которого при наинизшем судоходном уровне не должны превышать 0,25 м/с. Сопряжение уширенного и нормального сечений канала выполняется плавно на длине не менее 20 уширений в каждую сторону от границ водосбросных (водозаборных) сооружений.&

Если забор или выпуск воды насосных станций располагается на участке причала, то верх отверстий в причале должен быть заглублен ниже осадки расчетного судна.

В подходных каналах шлюза при работе насосных станций не должно возникать вихревых зон с вертикальной осью вращения с недопустимыми, по условиям судоходства, поперечными скоростями.

6. ПОДХОДЫ К ШЛЮЗАМ

&6.1 (п. 1 приложения 5).

Размеры и очертания подходов к шлюзам в плане должны обеспечивать расхождение шлюзуемых судов при двустороннем движении. На период временной эксплуатации шлюза при строительстве гидроузла допускается устройство подходов для одностороннего движения с разъездами или без них при условии обеспечения необходимой пропускной способности.

Подходы к шлюзам по взаимному расположению их оси и продольной оси шлюза подразделяют на следующие:

симметричные, рис. 21, а (черт. 1, а) — оси подходного канала и шлюза совпадают;

полусимметричные, рис. 21, б (черт. 1, б) — ось подходного канала смещена относительно оси шлюза в сторону от причальной линии таким образом, что расстояние между лицевой гранью устоев головы шлюза и причальной линией находится в пределах от 0,2 расчетной ширины судна до расстояния, соответствующего симметричному подходу;

несимметричные, рис. 21, в (черт. 1, в) — ось подходного канала расположена по отношению к оси шлюза так, что причальная линия продолжает лицевую грань устоев головы шлюза или смещена от нее на расстояние не более 0,2 расчетной ширины судна.&

6.3. Движение судов каждого направления следует, как правило, принимать правосторонним, считая по направлению движения. Допускается левостороннее движение на подходах в том случае, если при этом создаются лучшие условия для входа судов в шлюз или достигается существенный экономический эффект.

6.4. Для однониточных шлюзов рекомендуется принимать полусимметричные подходы с движениями по траектории, наиболее близкой к прямой для судов, входящих в шлюз.

Допускается устройство симметричных подходов, а также устройство несимметричных подходов с прямым входом и выходом составов того направления, по которому значительно преобладает грузовой поток. В случае преобладающего движения плотов через шлюзы с бьефа отправления плотов устраиваются несимметричные подходы, а с противоположного бьефа — полусимметричные, обеспечивая тем самим вход и выход плотов по прямой.

&6.5 (п. 3 приложения 5).

Ширину судового хода подходных участков с прямолинейным движением на уровне расчетной осадки при наинизшем расчетном судоходном уровне следует принимать не менее величины b, определяемой по следующим формулам:

для однониточных шлюзов

b = 1,3(b_{s_{1}} + b_{s_{2}}) ; 15 (1)

для двухниточных шлюзов

где b_{s_{1}} , b_{s_{2}} , b_{s_{3}} — ширины расходящихся расчетных судов.

Ширину судового хода подходных участков двухниточных шлюзов следует принимать не менее расстояния между лицевыми гранями внешних стен камер смежных шлюзов.&

Если это расстояние окажется недостаточным, то необходимое уширение канала следует делать в сторону берега, к которому примыкает нитка шлюза, приспособленная для пропуска судов в обоих направлениях.

Ширину судового хода подходных участков двухниточных шлюзов в пределах длины l_{a} , рис. 22 (черт. 2), для случая расположения причальных линий на продолжении внешних стен камер смежных шлюзов следует определять из условия двухстороннего движения судов через каждую нитку с учетом формулы 16 (2).

&6.6 (п. 4 приложения 5).

Расчетная глубина судового хода подходных каналов при расчетном наинизшем судоходном уровне должна приниматься не менее статической осадки расчетного судна в полном грузу.

При надлежащем обосновании допускается учитывать дополнительно запас на заносимость подходов.&

Величина запаса на заносимость в зависимости от интенсивности отложения наносов в период между ремонтными черпаниями может приниматься от 0,2 до 1,0 м. Ремонтные черпания предусматриваются не чаще одного раза за навигацию.

&6.7 (п. 3.31).

В подходных каналах при запасе глубины под днищем судна менее 2 м следует учитывать возможность размывов дна у причалов от воздействия струй при работе движителей судов и предусматривать мероприятия по предотвращению этих размывов.&

В частности, рекомендуется понижать отметку дна или крепить его железобетонными плитами на тех участках подхода, где сказывается воздействие струи, отбрасываемой движителями при входе судна в шлюз. К таким участкам относятся дно каналов в примыкании к головам шлюза между причальными и направляющими сооружениями, а также зона дна, расположенная вдоль причала и имеющая ширину не менее 0,5b_{s} . Ширина крепления должна обеспечивать устойчивость его элементов и грунта канала за пределами крепления при работе двигателей в режиме «на швартовых».

&6.8 (п. 5 приложения 5).

Длина верхнего (нижнего) участка подхода, рис. 22 (черт. 2), в пределах которого предусматривается расхождение встречных судов, должна быть не менее величины l_{a} , определяемой по формуле

l_{a} = l_{1} + l_{2} + l_{3} ; 17 (3)

где l_{1} — длина участка, равная 0,5l_{s} ;

l_{3} — длина участка, равная \sum_{1}^{n} l_{s} ;

l_{2} — длина участка, на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судового хода в канале, определяемая по формуле

здесь l_{s} — длина расчетного судна;

r — радиус траектории центра тяжести судна (радиус поворота судна), принимаемый не менее трех длин расчетного судна;

c — смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при выходе или входе судна.

Величина смещения определяется по формулам:

c = 0,6b_{s} + 0,5\Delta b ; 19 (5)

при полусимметричном подходе

c = 1,9b_{s} + 0,5\Delta b - a_{m} ; 20 (6)

для подхода, в котором

и c = a_{m} - 0,7b_{s} ; 22 (7)

для подхода, в котором

при несимметричном подходе

c = 1,2b_{s} + 0,5\Delta b , 24 (8)

\Delta b — уширение, определяемое по п. 6.9 Пособия (п. 6 приложения 5);

При определении величин l_{1} , l_{2} , l_{3} расчетными следует принимать суда и толкаемые составы наибольшей длины.

6.9 (п. 6 приложения 5).

Ширина судового хода на участках l_{2} , l_{3} , рис. 22 (черт. 2), при поочередном движении по кривой судов в двух направлениях должна приниматься равной b + \Delta b . За пределами этих участков при одновременном движении по кривой судов в двух направлениях — b + 2\Delta b .

\Delta b = 0,35 \frac{l_{s}^{2}}{r} , 25 (9)

Переходной участок l_{4} , рис. 22 (черт. 2), должен приниматься длиной не менее 20 уширений в каждую сторону. При сопряжении подходного канала в пределах переходного участка или непосредственно за ним с бьефом или переходным участком подходного канала соседнего шлюза его следует принимать на всем протяжении уширенным (без переходного участка).

6.10. (п. 7 Приложения 5).

При проектировании шлюзов, входящих в состав гидроузлов с водосбросными сооружениями, расположенных на сверхмагистральных и магистральных водных путях, условия входа, стоянки, движения и дрейфа судов в подходных каналах должны, как правило, определяться по данным лабораторных исследований.

Для шлюзов на водных путях местного значения такие исследования выполняются только при надлежащем обосновании.

Причальные и направляющие сооружения

6.11 (п. 1 приложения 7).

Причальные сооружения следует располагать в пределах длины участков подходов к шлюзу l_{a} с правой стороны судового хода для входящих в шлюз судов, принимая направление их движения, как правило, правосторонним. Расположение причала с левой стороны судового хода допускается при надлежащем обосновании левостороннего движения судов на подходах.

По условиям компоновки сооружений (например, при непараллельности оси судового хода в канале и оси шлюза) допускается причальную линию располагать под углом, как правило, не более 3° к лицевой грани шлюза в сторону от судового хода. При этом подходы к шлюзу должны быть прямолинейными на участке l_{a} + l_{s} в соответствии с п. 5.9 Пособия (п. 6 Приложения 4). Расположение причальной линии под углом более 3° надлежит обосновывать исходя из условий, обеспечивающих безопасный и удобный подход судов к причалу и вход от него в камеру шлюза. Удаленный от шлюза конец причальной линий должен сопрягаться с границей судового хода.&

При этом скула речного судна, входящего вдоль причальной линии с углом к лицевой грани в 3°, не должна попадать на створку ремонтных или основных ворот, находящихся в открытом положении.

&6.13 (п. 3 приложения 7).

По концам причальных сооружений следует предусматривать криволинейные участки (с радиусом не менее 0,2l_{s} ), сопрягающиеся с берегом канала, а также пешеходные мостики между причалом и берегом на расстоянии не более 200 м друг от друга.&

Для выхода эксплуатационного персонала со служебных судов причальные сооружения должны быть оборудованы лестничными сходами.

&6.14 (п. 4 приложения 7).

Длину причальной линии шлюзов l_{m} , рис. 23 (чертеж 1), следует определять при одностороннем движении судов в каждом из направлений по формуле

при двухстороннем движении судов по формуле

l_{m} = l_{2} + \sum_{1}^{n} l_{s} - \gamma l_{s} ; 27 (2)

где l_{m} — длина причальной линии, принимаемая от верховой грани верхней головы или низовой грани нижней головы шлюза;

l_{min} — наименьшее расстояние от верховой грани верхней головы или низовой грани нижней головы шлюза до носа первого ожидающего шлюзования судна, определяемое в соответствии с обязательным Приложением 2 - п. 2.11 Пособия;

\sum_{1}^{n} l_{s} — сумма длин одновременно шлюзуемых и устанавливаемых в камере шлюза в кильватер судов;

l_{2} — длина участка, на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судового хода в канале;

l_{s} — длина расчетного судна;

\gamma — коэффициент, принимаемый 0,2 при расположении причала в канале или за защитными дамбами и равный нулю в остальных случаях.

Длину причальной линии на водных путях местного значения допускается уменьшать при одностороннем движении судов до размеров полезной длины камеры шлюза; при двухстороннем движении судов — до размеров полезной длины камеры шлюза, но с размещением начала причальной линии от внешней грани головы шлюза на расстоянии l_{2} , в пределах которого следует предусматривать устройство направляющего сооружения и отдельно стоящих причальных сооружений (быки, свайные кусты и др.).&

&6.15 (п. 5 приложения 7).

В двухниточных шлюзах причальные сооружения в верхнем и нижнем подходах, как правило, следует предусматривать на продолжении межкамерного пространства.&

В причале должны быть предусмотрены отверстия общей площадью 30 — 50% от площади подводной части причальной стенки для создания возможности распределения расхода опорожнения на всю ширину канала. Верх отверстий заглубляется под наинизший судоходный уровень по п. 6.19.

Для плавного перехода от ширины подходных каналов к ширине камеры следует предусматривать устройство направляющих сооружений, примыкающих к лицевым граням голов шлюзов.

В двухниточных шлюзах при отсутствии на продолжении межкамерного пространства причальных сооружений должны предусматриваться направляющие сооружения, примыкающие к лицевым граням внутренних устоев голов шлюзов и образующие с ними общий контур.

Сопряжение внешних очертаний направляющих сооружений с лицевыми гранями голов шлюзов должно быть плавным.&

Рекомендуемые схемы расположения причальных и направляющих сооружений двухниточных шлюзов в подходных каналах представлены на рис. 24.

&6.17 (п. 7 приложения 7).

Угол \theta , рис. 23 (черт. 1), между направлением касательной к очертанию направляющего сооружения и осью шлюза не должен превышать:

а) для направляющих сооружений, расположенных со стороны причальной линии, 25° — для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях и 30° — для шлюзов на водных путях местного значения;

б) для остальных направляющих сооружений этот угол должен быть соответственно 50 и 60°.

6.18 (п. 8 приложения 7). Длину направляющего сооружения следует устанавливать в зависимости от длины расчетного судна. Проекция на ось шлюза рабочей части направляющего сооружения l_{d} , расположенной в пределах ширины судового хода, должна приниматься не менее 12l_{s} для сооружений, указанных в п. 6.17 а (п. 7 а), и не менее 13l_{s} — для сооружений, указанных в п. 6.17 б (п. 7 б).

6.19 (п. 9 приложения 7). Возвышение верха стен или их парапетов, а также площадок причальных и направляющих сооружений над расчетным наивысшим судоходным уровнем воды, их ширина должны приниматься в соответствии с п. 3.12, 3.13 Пособия (п. 8, 9 приложения 3).

Заглубление низа конструкций лицевых плоскостей причальных и направляющих сооружений под расчетный наинизший судоходный уровень воды при наличии плотовых перевозок должно приниматься не менее 1,2 осадки плота, но не менее 1 м, если по гидравлическим условиям не требуется большего заглубления. При отсутствии плотовых перевозок в шлюзах, не предназначенных для пропуска маломерного флота, низ конструкции лицевых плоскостей причальных и направляющих сооружений должен назначаться не менее чем на 0,5 м ниже верхнего привального бруса расчетного судна в грузу при расчетном наинизшем судоходном уровне. В шлюзах, рассчитанных на пропуск маломерного флота, низ этих конструкций доложен назначаться не выше расчетного наинизшего уровня.

Верх причального и направляющего сооружения со стороны, обращенной к судовому ходу, должен иметь парапет или охранное ограждение, отнесенное от лицевой грани на расстояние, исключающее навалы судов. При отсутствии засыпки за сооружениями охранное ограждение устраивается и с тыловой стороны.&

7. ПРЕДШЛЮЗОВЫЕ РЕЙДЫ И АВАНПОРТЫ

Предшлюзовые рейды

&7.1 (п. 8 приложения 5).

В верхнем и нижнем бьефах шлюзов, как правило, должны быть предусмотрены предшлюзовые рейды, предназначенные для отстоя судов в ожидании шлюзования, при перемене тяги, переформировании составов и плотов, а также в период штормов и штормового предупреждения.

Предшлюзовые рейды должны располагаться на естественных или создаваемых путем устройства оградительных сооружений акваториях, непосредственно примыкающих к подходам шлюза, с высотой волны на судовых рейдах до 1 м и на рейдах переформирования плотов до 0,6 м. Указанные высоты волн принимаются с расчетной обеспеченностью по суммарной продолжительности в навигационный период 2% для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях и 5% — на водных путях местного значения.&

Для всех водных путей расчетная обеспеченность высот волн в системе принимается равной 5%.

&Расстояние от рейда до конца причала в подходе, как правило, не должно превышать трех полезных длин камер.&

7.2. Предшлюзовые рейды создаются в верхнем и нижнем бьефах. В зависимости от состава флота, принимающего участие в судообороте, организуются следующие рейды отдельно по прибытию и отправлению судов:

• для самоходных грузовых судов, размещение которых предусматривается ближе к шлюзам;
• для несамоходных грузовых судов;

7.4. Состав рейдов, количество их и специализация определяются номенклатурой грузов и структурой их перевозок. Размеры акватории каждого рейда устанавливаются исходя из расчетного количества максимальных по габаритам судов, судовых и плотовых составов, которые должны отстаиваться или переформировываться на данном рейде, с учетом необходимых для безопасной работы расстояний между судами и составами.

Расчетное количество судов или составов на каждом из рейдов принимается по напряженному суточному судообороту и должно быть не менее половины суточного судооборота несамоходных, четверти самоходных судов и суточного оборота плотовых составов.

7.5. Расположение рейдов должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы проход судов на любой рейд и выход с него осуществлялся без пересечения акваторий других рейдов.

7.6. При определении местоположений рейдов следует производить анализ гидрологических (ветро-волновой и скоростной режимы), топографических и гидрографических условий, обеспечивающих безопасный отстой судов и плотов.

7.7. Суда и составы на пришлюзовых рейдах располагаются, как правило, в одну линию, т.е. в кильватер, параллельно судовому ходу или берегу.

Расстояния между судами (составами) в линии принимаются не менее:

50 м — для сухогрузных судов,

70 м — для нефтеналивных судов,

100 м — для судовых составов.

В тех случаях, когда акватории участков верхних и нижних бьефов, прилегающих к шлюзам, имеют соответствующие для размещения на них рейдов размеры, возможна расстановка судов и составов на рейдах в две или более линии.

При этом расстояние между линиями судов должно быть не менее полуторакратной ширины расчетного судна (состава) для сухогрузных судов с неогнеопасными грузами; 70 м — для сухогрузных судов с легковоспламеняющимися и огнеопасными грузами; 100 м — для судов с нефтегрузами I и II классов.

Расстояние между первой линией судов и границей проектных глубин со стороны берега и между крайними судами и кромкой судового хода должно быть не менее полуторакратной ширины расчетного судна.

7.8. Расстояние между рейдами нефтеналивных судов и другими рейдами должно быть не менее 300 м и между рейдами судов с огнеопасными сухогрузами и другими рейдами (кроме рейдов нефтеналивных судов) — не менее 150 м.

7.9 Расстановка на рейдах плотов должна производиться в одну линию с интервалом между ними:

в аванпортах гидроузлов — не менее 60 м;

на свободных реках — не менее длины плота;

на водохранилищах — не менее половины длины плота.

7.10. В отдельных случаях при устройстве рейдов в стесненных условиях допускается отступление от указанных выше размеров в сторону их уменьшения по согласованию с органами, регулирующими судоходство.

7.11. Рейды следует оборудовать причальными устройствами (для надежной швартовки судов, составов и плотов), навигационными знаками, средствами связи и оповещения для диспетчерского руководства работой рейдов.

Допускается стоянка на рейде самоходных грузовых судов на собственных якорях.

Границы рейдов обозначаются соответствующими береговыми и (или) плавучими навигационными знаками, имеющими светосигнальное оборудование.

7.12. Глубина акваторий рейдов, расположенных в подходном канале или в аванпорту, должна приниматься равной глубине подходного канала, а расположенных на реке или водохранилище — по «Нормам технологического проектирования портов и пристаней на внутренних водных путях».

Аванпорты

7.13. Аванпорты следует устраивать в тех случаях, когда на акватории подходов к шлюзам могут возникать волны такой высоты, при которых невозможно производить переформирование составов и плотов или другие операции с ними.

7.14. При выборе месторасположения акватории аванпорта следует использовать для защиты ее от ветровой волны естественные береговые укрытия в сочетании с устройством оградительных сооружений.

Суммарная высота волны, проникающей из водохранилища на акваторию аванпорта, и местной на рейдах и у причальных сооружений шлюза не должна превышать допустимых величин, указанных в п. 5.13 и 7.1 настоящего Пособия.

Допустимую высоту волны у причальных сооружений порта (если таковой имеется в пределах аванпорта), при которой возможны перегрузочные работы, следует определять в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82* (табл. 21б*) и «Норм технологического проектирования портов и пристаней на внутренних водных путях».

7.15 Расположение оградительных сооружений аванпорта следует принимать с учетом нижеследующих указаний:

а) вход в аванпорт из водохранилища, как правило, не должен располагаться на продолжении оси шлюза. Отступление допускается лишь в случаях, когда у причальных сооружений шлюза обеспечивается спокойная стоянка составов;

б) направление оси входа должно составлять с направлением господствующих штормовых ветров и волн угол, как правило, не более 45°. В случае невозможности выполнения данного условия для уменьшения ветрового воздействия следует предусматривать удлинение оградительных сооружений на величину, равную длине расчетного судового жесткосчаленного состава l_{s} , рис. 25;

в) ширина входа, как правило, должна быть не менее длины расчетного жесткосчаленного судового состава. Уменьшение ширины входа допускается при специальном технико-экономическом обосновании.

За расчетную ширину входа принимают проекцию ширины (на уровне расчетной осадки при наинизшем судоходном уровне воды) на нормаль к оси транзитного судового хода;

г) нормальная к оси транзитного судового хода составляющая скорости течения воды в районе входа в аванпорт на расстоянии расчетного судна должна быть не более 0,25 м/с.

7.16. Для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях расположение оградительных сооружений аванпорта должно быть проверено лабораторными исследованиями, для шлюзов на водных путях местного значения — такая проверка рекомендуется.

7.18. При определении размеров аванпорта следует исходить из условия возможности размещения, при необходимости, на его акватории предшлюзовых рейдов, порта, отстойного пункта промпредприятия, прочих объектов речного транспорта, рис. 26, а также, с учетом условий эксплуатации речного транспорта и транспортных сооружений, судовых ходов следующего назначения:

• транзитного судового хода, предназначенного для движения составов, следующих из водохранилища в шлюз или обратно, и для их расхождения;
• судового хода к порту, предназначенного для движения составов, следующих из водохранилища и шлюза к причалам порта и обратно, а также к судоремонтному заводу или мастерским, если таковые имеются в пределах аванпорта;
• местных судовых ходов, предназначенных для движения флота от рейдов к шлюзу, порту и к выходу в водохранилище, а также для движения в обратном направлении.

7.19. Радиусы закругления транзитного судового хода должны составлять не менее пяти длин расчетного судна в буксируемом составе, трех длин расчетных жесткосчаленного (толкаемого) состава и самоходного судна, пяти длин секций плота.

Транзитный судовой ход должен быть трассирован по возможности без обратных кривых. В случае невозможности удовлетворения этого условия между кривыми должна быть предусмотрена прямая вставка не менее длины расчетного толкаемого состава.

Радиусы закруглений местных судовых ходов следует устанавливать в соответствии с требованиями «Норм технологического проектирования портов и пристаней на внутренних водных путях».

В отдельных случаях, когда принятые указанные величины радиусов влекут за собой значительное увеличение размеров аванпорта, длин оградительных сооружений и капиталовложений в создание аванпорта, допускается, по согласованию с органами, регулирующими судоходство, величины радиусов судовых ходов в аванпорту уменьшать соответственно до двух, полутора, трех с половиной расчетных судов, составов и плотов.

7.20. Ось транзитного судового хода на входе в аванпорт из водохранилища должна иметь прямолинейное направление на расстоянии не менее длины расчетного жесткосчаленного состава в обе стороны от входного отверстия.

7.21. Ширину транзитного судового хода в пределах акватории аванпорта на уровне расчетной осадки при однониточном шлюзе устанавливают с учетом возможности движения по нему двух расчетных жесткосчаленных составов или расчетных судов.

При двухниточных шлюзах должна быть также учтена возможность одновременного обгона составов расчетным пассажирским судном.

Все расчеты по определению ширины судового хода должны быть выполнены при наинизшем судоходном уровне с коэффициентом запаса по ширине не менее 1,3 для беспрепятственного расхождения составов и судов.

Ширина каждой из судоходных полос, принятых из условия, для расчетных судов и составов, двустороннего движения (в две судоходные полосы) и одностороннего движения (в одну судоходную полосу) для расчетного плотового состава, не должна быть меньше определяемой с учетом ветрового дрейфа по формуле:

\text{Вп } = l_{s}sin\theta + 1,5b_{s} , 28

где: l_{s} и b_{s} — соответственно длина и ширина расчетного судна;

\theta — угол дрейфа судна, определяемый по формуле:

\theta = arcsin \frac{V_{w}C + V_{n}}{V_{s}} \leq 25^{\circ} ,

где: V_{w} — скорость ветра (нормальная составляющая к оси судового хода) с вероятностью превышения, равной 1% в многолетнем разрезе для периода навигации по ежедневным данным, м/с, принимается с учетом защищенности акватории;

для плотовых составов расчетная скорость ветра не должна превышать наибольшей скорости ветра, при которой, по условиям волнения, может осуществляться транспортировка плота (различная по речным бассейнам);

C — коэффициент парусности судна, определяемый по табл. 8;

V_{n} — нормальная к оси судового хода составляющая скорости течения воды, определяемая по данным наблюдений или расчетом, не более 0,25 м/с;

V_{s} — минимальная возможная скорость движения судна или состава, м/с.

Расчеты должны быть выполнены для всех возможных сочетаний расчетных судов и составов для шлюза и типовых составов для водохранилища. Окончательно в расчет принимается наибольшая из полученных ширин.

7.22. Ширина местного судового хода на уровне расчетной осадки должна быть установлена исходя из движения одного наибольшего расчетного состава, который может по нему проходить. Расчеты выполняются с учетом ветрового дрейфа состава в соответствии с требованиями "Норм технологического проектирования портов и пристаней на внутренних водных путях".

7.23. Ширина транзитного судового хода, установленная для прямолинейного участка, п. 7.21, должна быть увеличена на закруглениях. Величину уширения при криволинейном движении судов следует определять в соответствии с указаниями п. 6.9 настоящего Пособия.

7.24. Границы транзитных и местных судовых ходов должны быть размещены за пределами зоны, в которой возникают скорости с поперечными составляющими по отношению к судовому ходу более 0,25 м/с.

7.25. Расчетную глубину на судовых ходах и рейдах, расположенных на акватории аванпорта, при расчетном наинизшем судоходном уровне воды следует принимать не менее 1,3 статической осадки расчетного судна в полном грузу. При этом на участках акватории, где возможны отложения наносов, надлежит учитывать дополнительно запас на заносимость. Величина запаса на заносимость, в зависимости от интенсивности отложения наносов в период между ремонтными черпаниями, может приниматься от 0,2 до 1,0 м. Ремонтные черпания предусматриваются не чаще одного раза за навигацию.

7.26. Если на акватории аванпорта предусматривается отстой флота в зимний период, глубина на рейдах должна устанавливаться с учетом сработки уровня бьефа в этот период, а также образования ледовой чаши у судов.

7.27. Для обеспечения безопасности судоходства вход в аванпорт, как правило, обозначается береговыми навигационными знаками (маяки, опознавательные знаки), имеющими светосигнальное оборудование.

Электроснабжение сигнальных огней навигационных знаков должно соответствовать первой категории по ПУЭ.

Судовые ходы в пределах акватории аванпорта должны, при необходимости, обозначаться береговыми и (или) плавучими навигационными знаками со светосигнальным оборудованием.

8. СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ШЛЮЗОВ

&8.1 (п. 1 приложения 6).

Основные системы питания шлюзов, применяемые для наполнения и опорожнения их камер, подразделяются:

а) по способу подачи воды в камеры и выпуску ее из камер на:

сосредоточенную;

распределительную;

б) по способу забора воды из верхнего бьефа и сброса ее в нижний бьеф:

вне пределов подходных каналов.

Могут применяться системы питания в комбинации из вышеприведенных.&

8.2 (п. 2 приложения 6).

&Системы питания судоходных шлюзов должны отвечать следующим требованиям:

а) продолжительность наполнения и опорожнения камеры должна соответствовать заданной судопропускной способности шлюза;

б) режимы наполнения и опорожнения должны обеспечивать нормальные условия стоянки судов в камере и работы оборудования, а также нормальные условия стоянки и маневрирования судов в подходных каналах, в том числе при независимой работе камер многониточных шлюзов, имеющих общий подходной канал. Эти условия определяются допустимыми значениями продольных и поперечных составляющих гидродинамических сил, воздействующих в процессе шлюзования и после него на стоящие в камере или у причала суда, а также допустимыми значениями продольных и поперечных скоростей течения в подходных каналах, определяемыми в соответствии с обязательным Приложением 4 - п. 5.4 Пособия.&

(п. 4 приложения 6).

&Продольные и поперечные составляющие гидродинамических сил определяются расчетом или лабораторными исследованиями и не должны превышать:

для продольной составляющей

F_{l_{\text{доп}}} = 1,4 \sqrt[3]{D} , 29 (1)

где D - водоизмещение расчетного судна или наибольшего грузового судна в расчетном составе в полном грузу, кН;

для поперечной составляющей - 0,5F_{l_{\text{доп}}} , где F_{l_{\text{доп}}} - допустимая гидродинамическая сила.

В камере и у причалов, не оборудованных подвижными рымами, величины продольных и поперечных составляющих гидродинамических сил следует умножать на величину cos\beta , где \beta - угол в вертикальной плоскости между канатами, удерживающими судно за причальные тумбы при расчетном наинизшем судоходном уровне воды, и горизонталью.&

Для составов, в которых суда счалены жестко и не имеют возможности относительного перемещения, допускаемые величины составляющих гидродинамической силы принимаются как для судна наибольшего водоизмещения, входящего в состав.

(п. 2 приложения 6).

&в) воздействие потока на элементы шлюза, а также на русло и крепление каналов при многократном наполнении и опорожнении камеры не должно вызывать их повреждения.&

К таким воздействиям, подлежащим определению и учету в проекте шлюза, относятся динамические нагрузки на конструкции голов стен, балок перекрытия галерей, на механическое оборудование, ледовые нагрузки как в процессе нормальных шлюзований, так и в аварийных ситуациях, а также при транзитных попусках расходов воды через камеры шлюза. В каналах следует также учитывать размывающее действие потока от движителей судов, начинающих движение от причала.

(п. 2 приложения 6).

&г) конструкции элементов системы питания должны быть доступными для осмотра и ремонта, а также должны обеспечивать быстрое прекращение наполнения или опорожнения камеры, безопасное для судов, находящихся в камере и на подходах.&

Гидромеханическое оборудование - затворы галерей, аварийные ворота - должны быть рассчитаны на перекрытие потока под напором в течение не более 2 мин.

(п. 2 приложения 6).

&д) проникание морской воды в пресноводный водоем, ограждаемый напорным фронтом, в который входит судоходный шлюз, должно быть исключено.&

Для этой цели могут быть рекомендованы мероприятия по промыву камеры от соленой воды попусками пресноводного водоема, если он является верхним бьефом, или откачка соленой воды из камеры, или наполнение ее пресной водой с помощью насосов, если верхним бьефом является море (в условиях приливов).

8.3. Преимущество сосредоточенной системы питания перед распределительной, как правило, - меньшие капиталовложения. Недостаток - большая зависимость условий отстоя судов в камере от начального стеснения живого сечения камеры судами, от скорости подъема затворов и связанная с этим большая, по сравнению с распределительными системами, продолжительность процесса наполнения камеры.

8.4. Распределительные системы питания обеспечивают подвод воды к камере в нескольких точках и равномерно распределяют ее по площади камеры. Они создают значительно лучшие условия отстоя судов в камере при более быстром ее наполнении, но стоимость их обычно выше, поскольку размещение галерей и затворов требует увеличения объема бетона.

Распределительные системы питания могут быть простыми, когда по длине водопроводных галерей в определенном порядке располагаются водовыпуски в камеру, рис. 29 а. Такие системы применяются при напорах до 20 м. При больших напорах применяют сложные системы, обеспечивающие одновременный подвод воды к нескольким участкам камеры и распределение ее на этих участках с помощью выпусков (рис. 29 б, в, г).

При высоких напорах для ускорения процессов наполнения и опорожнения камер шлюзов могут применяться, кроме основных распределительных систем, дополнительные системы питания распределительного или сосредоточенного типа. Дополнительная система включается в работу после полного открытия затворов основной системы и затопления галерей и затворов дополнительной.

При высоких напорах для сбережения объема воды, затрачиваемой на шлюзование и снижение волновых колебаний и сил, действующих на суда в подходных каналах, могут предусматриваться сберегательные бассейны.

(п. 5 приложения 6).

При значениях l_{c,ef}H_{d}<2000 и H_{d}/h_{l}<2 , а также H_{d}<15\text{м} (где l_{c,ef} - полезная длина камеры, м; H_{d} - расчетный напор на камеру, м; h_{l} - глубина на пороге), следует принимать сосредоточенную систему питания шлюза. При больших значениях указанных показателей и при H_{d}>15\text{м} следует, как правило, применять распределительную систему питания.&

При напорах до 5 м целесообразно проектировать наполнение камер шлюзов через клинкеты в воротах, через клапанные или сегментные ворота. Низконапорные шлюзы при высоте стенки падения не более двух начальных глубин в камере h_{l} рекомендуется проектировать с наполнением из-под плоских подъемно-опускных ворот, если конструктивное решение верхней головы позволяет применение такого решения.

При более высокой стенке падения, а также при напорах свыше 10 м рекомендуется применять обходные галереи в верхней голове.

Сосредоточенные (головные) системы питания

8.6. Выбор величины отверстия под воротами или сечения водопроводных галерей и скорости подъема ворот или затворов при затопленном режиме течения производится следующим образом:

а) по расчету судопропускной способности определяется требуемое время наполнения и опорожнения камеры t.

На предварительной стадии площадь затопленного отверстия, через которое наполняется камера (A_{\text{оп}}) , может быть определена по формуле [Л.70]:

где A_{\text{р},\text{с}} - площадь камеры, м2;

H_{d} - расчетный напор, м;

&Системы питания рассчитываются, принимая продолжительность открытия затворов равной: при пополнении камер для сосредоточенных систем питания - не более 0,8 и распределительных систем - не более 0,6 продолжительности наполнения; при опорожнении камер любых систем - не более 0,6 продолжительности опорожнения.&

Для схемы наполнения из-под подъемно-опускных ворот ширина отверстия равна ширине камеры. Тогда высота открытия отверстия определяется как

h_{\text{оп}} = \frac{A_{\text{оп}}}{b_{\text{с}}} . 31

При этом должно быть соблюдено условие h_{\text{оп}}<0,6H_{in} , т.е. высота отверстия не должна превышать 0,6 глубины на пороге перед отверстием.

V_{l} = \frac{F_{l\text{доп}}(A_{c} - A_{ms}) \sqrt{g}}{D\mu b_{\text{оп}} \sqrt{2 \cdot H_{in}}} , 32

где \mu - коэффициент расхода системы питания, принимаемый 0,55 для отверстия под воротами и 0,8 для обводных галерей;

A_{c} - площадь сечения камеры при наинизшем судоходном уровне низшего бьефа, м2;

A_{ms} - площадь миделевого сечения судна, м2;

b_{\text{оп}} - ширина водопроводного отверстия, м;

H_{in} - начальный напор над отверстием, м.

Имея A_{\text{оп}} , ширину отверстия b_{\text{оп}} и V_{l} , уточняется и K_{c} , t_{c}\prime = \frac{A_{\text{оп}}}{b_{\text{оп}}V_{l}} и K_{c} = \frac{t_{c}\prime}{t} , затем определяется время наполнения камеры по формуле:

t\prime = \frac{4A_{\text{рс}} \sqrt{H_{d}}}{\mu A_{\text{оп}} \sqrt{2g} (2 - K_{c})} ; 33

t\prime - сравнивается со временем t, необходимым по пропускной способности шлюза. Если t\prime>t , то необходимо увеличение площади живого сечения камеры A_{c} в начале наполнения для увеличения V_{l} и повторные расчеты t\prime .

(п. 7 Приложения 6).

&Для шлюзов с сосредоточенной системой питания в целях сокращения времени, затрачиваемого на шлюзование, и увеличения пропускной способности шлюзов допускается применять многоскоростные и дифференцированные для различных типов судов и начальных глубин в камере графики открывания затворов галерей.&

Такие графики подбираются, как правило, исследованиями на физических или математических моделях.

8.7. Для расчета величины отверстия, не затопленного в начале режима наполнения, наиболее простым приемом является построение гидравлических характеристик наполнения.

Исходными данными для этого построения являются:

ширина отверстия b_{\text{оп}} ;

начальный напор над порогом отверстия H_{in} и общий напор H_{d} ;

допустимая скорость открытия отверстия V_{l} (по п. 8.6 б);

высота отверстия h_{\text{оп}} , ограничиваемая величиной 0,6H_{in} ;

Для \Delta t_{i} принимается напор, равный начальному над отверстием, минус половина высоты открытия отверстия за время \Delta t_{i} , H_{1} = H_{in} - V_{l} \frac{t_{i}}{2} .

Пример расчета N 1

S = 2,5 м F_{l} = 48,7\text{кН}

A_{ms} = 35\text{м}^{2}

H_{in} = 5\text{м} b_{s} = 30\text{м}

\mu = 0,55 h_{l} = 5,0\text{м}

По формуле 32 определяем допустимую скорость подъема ворот:

V_{l} = \frac{48,7(150 - 35) \sqrt{9,81}}{42000 \cdot 0,55 \cdot 30 \sqrt{2 \cdot 5}} = 0,008\text{м}/\text{с} = 0,48\text{м}/\text{мин} .

т.е. h_{\text{оп}max} = 3,0\text{м} .

По данным расчета получено t<t_{min} , h_{\text{оп}}<0,6H_{in} , но t_{c} = t , поэтому расчет может быть повторен с ограничением h_{\text{оп}} величиной, обеспечивающей t = t_{min} .

В случае, если t получится больше требуемого по пропускной способности, расчет повторяется при большем значении живого сечения камеры A_{c} или с применением многоскоростного графика подъема ворот. Момент изменения скорости назначается из условия:

t_{i\text{н}} = l_{s}[\sqrt{g \frac{A_{c} - A_{ms}}{B_{c} - B_{s}}} + 2(l_{c} - l_{s})] \sqrt{g \frac{A_{c}}{B_{c}}} , 35

где A_{c} , B_{c} , l_{c} - площадь сечения, ширина и длина камеры шлюза, A_{ms} - площадь миделевого сечения судна, l_{s} - длина судна, B_{s} - ширина судна.

8.8. Для затопленного режима наполнения камеры расчет ведется в той же последовательности, с той лишь разницей, что напор в течение всего периода наполнения считается как разность уровней в бьефе и в камере шлюза. Получив t \neq t_{min} , изменяют выбранную по формуле 30 величину A_{\text{оп}} и повторяют расчет.

Получив окончательно t \approx t_{min} и значение A_{\text{оп}} , выбирают сечения галерей под затворами из условия h_{\text{оп}}/b_{\text{оп}} \geq 1 .

8.9. На водозаборных отверстиях галерей наполнения рекомендуется устанавливать сороудерживающие решетки с просветами между стержнями, меньшими, чем минимальное отверстие между балками камеры гашения.

8.10. Условия отстоя судов в камерах с головной системой наполнения характеризуются изменением направления действия гидродинамической силы. В начале наполнения, когда приращение расхода максимально, а глубина в камере близка к начальной, суммарная расчетная гидродинамическая сила направлена в сторону нижней головы, а величина ее определяется, в основном, волновой составляющей, рассчитываемой по формуле п. 8.6, б:

F_{l} = \frac{D\mu b_{\text{оп}} \sqrt{2H_{in}}}{V_{l}(A_{c} - A_{ms}) \sqrt{g}} .

По мере наполнения камеры направление силы меняется на обратное.

Причиной этому является обратный уклон водной поверхности, зависящий от степени равномерности распределения скоростей течения по сечению камеры и восстановления кинетической энергии в потенциальную по мере уменьшения скоростей течения в направлении к нижней голове. Большее значение имеют силы сопротивления от обтекания судна потоком. После прохождения максимума расхода к ним добавляется волновая составляющая, определяемая отрицательным приращением расхода (- \frac{dQ}{dt}) . Для выбора оптимального сочетания действия этих причин, дающего минимальное значение обратной гидродинамической силы, на входе потока в камеру устраивается камера гашения, конструкция которой подбирается специальными исследованиями. Исследованиями же, при необходимости, подбирается график подъема ворот или затворов в период наполнения после прохождения максимума расхода.

8.11. На предварительной стадии проектирования камера гашения может приниматься длиной (по потоку) (0,5 \div 0,8)H_{d} . Наиболее распространенный тип камеры гашения - балочный, применяемый при напорах 10 - 15 м, рис. 31 а, б, в.

При наполнении камеры из-под ворот отверстия между балками должны быть не менее 0,5 м, что уменьшает вероятность их засорения и облегчает очистку. Размеры щелей между балками должны увеличиваться от нижних к верхним.

Камера гашения должна иметь такую конструкцию, которая позволяла бы производить ее очистку, извлечение топляков и т.п.

8.13. Опорожнение камер шлюзов с головной системой питания осуществляется при малых напорах - через клинкеты в воротах или из-под поворотных сегментных ворот, а при средних напорах - через обходные галереи в нижних головах.

8.14. Гидравлический расчет опорожнения камеры ведется по аналогии с расчетом наполнения через затопленные галереи (п. 8.6).

8.15. Максимальные гидродинамические силы, действующие на суда в камере во время ее опорожнения, возникают в конце опорожнения, поэтому, как правило, скорость подъема затворов водопроводных галерей они не ограничивают. Существующие системы приводов позволяют поднимать затворы со скоростью до 2 м/мин. Ограничение скорости подъема может потребоваться по условиям отстоя судов у причалов, если опорожнение осуществляется в нижний подходной канал, п. 8.39. Снижение гидродинамической силы, действующей на судно в камере в конце опорожнения, до нормативной величины может быть достигнуто приспуском затворов или ворот на такую величину, которая соответствовала бы площади водопроводных отверстий

A_{\text{оп}} = \frac{1}{\mu} \sqrt{\frac{F_{l}(A_{c} - A_{ms})A_{\text{р},\text{с}}}{D}} . 36

8.17. При необходимости сравнения нескольких вариантов систем питания и большом диапазоне изменения исходных условий (большие колебания уровней в бьефах, большое разнообразие типов судов и т.д.) рекомендуется прибегать к расчетам на ЭВМ, для чего по указанной выше (пп. 8.6, 8.7) методике составляется алгоритм и программа счета.

8.18. На шлюзах, оборудованных подвижными рымами в камерах, скорость вертикального перемещения судов не ограничивается. На шлюзах, оборудованных неподвижными причальными устройствами, наибольшая скорость вертикального перемещения судов ограничивается условиями перекладки причальных канатов и не должна превышать 1 м/мин.

8.19. Для создания нормальных условий отстоя судов в камере и благоприятных условий работы механического оборудования рекомендуется, как правило, применять непрерывное открытие ворот или затворов без остановок.

Распределительные системы питания

8.20. Выбор типа и конструкции распределительной системы питания производится в зависимости от напора, размеров камеры, компоновки шлюза в составе гидроузла и требуемого времени наполнения-опорожнения.

При напорах 15 - 20 м и длине камеры 150 м возможно применение простых систем с одним участком водовыпусков, занимающим большую часть длины камеры, рис. 29 а. При большем напоре и большей длине камеры могут применяться системы с двумя и более участками выпусков, а также эквиинерционные и комбинированные системы, улучшающие условия отстоя судов и позволяющие сократить время наполнения, рис. 29 б, в, г, шлюзы со сберегательными бассейнами, рис. 32 а, б, позволяющие экономить воду, расходуемую на шлюзование.

Распределительная система питания должна обосновываться гидравлическими исследованиями на физических моделях. Выбор системы питания следует начинать с наиболее простых схем. Переход к более сложным должен быть обоснован технико-экономическими сопоставлениями.

8.22. На водозаборе галерей наполнения должны быть установлены решетки с размерами просветов между стержнями меньше, чем поперечный размер минимального выпуска в камере.

8.23. На водозаборных отверстиях не должно возникать воронок, засасывающих воздух в систему питания. Для этого заглубление верхней кромки отверстий d под наинизший судоходный уровень должно быть выбрано из условий отсутствия воронкообразования по условию [Л.76]

d \geq 0,7V \cdot h_{\text{о}}\prime_{\text{п}}^{0,5} , 37

где V - средняя скорость на входе в водозаборное отверстие, м/с;

h_{\text{о}}\prime_{\text{п}} - высота водозаборного отверстия, м.

8.24. Площадь входных отверстий водопроводных галерей должна приниматься увеличенной против нормального сечения не менее чем в 1,5 раза, а выходных - не менее, чем в 2 раза при обеспечении равномерного распределения скоростей по сечению отверстий.

8.25. Повороты галерей во всех направлениях рекомендуется производить по кривым с радиусом по оси не менее r = 2b, где b - расчетная ширина галереи на участке поворотов. При напорах до 10 м величина радиуса может быть уменьшена до 1,5b.

8.26. Допускаемые скорости движения воды по водопроводным галереям, расположенным в теле бетонных массивов, должны быть ограничены условиями неразрушения поверхности бетона. На прямолинейных участках галерей в зависимости от наличия в воде наносов и их крупности допускаются скорости течения воды в пределах 15 - 20 м/с. В местах, где местные скорости превышают указанные, а также возможны кавитационные явления, следует предусматривать мероприятия по предотвращению разрушения бетона.

8.27. В системах питания шлюзов с водопроводными галереями, расположенными в стенах, верх выпусков из галерей должен быть расположен не выше плоскости днища судна с наибольшей осадкой при наинизшем судоходном уровне. Потолок галерей при расположении их в стенках камеры шлюза должен быть расположен не менее чем на 0,3 м ниже наинизшего расчетного судоходного уровня воды в камере шлюза.

К моменту открытия ворот шлюза перепад уровней между камерой и бьефом не должен превышать 0,2 м.&

Инерционное понижение уровня рассчитывается по формуле [Л.71]:

\Delta H_{i} = \frac{l_{\text{пр}}\mu^{2}A_{\text{о}}\prime_{\text{п}}}{A_{\text{р},\text{с}}} , 38

где l_{\text{пр}} = \frac{\Sigma l_{i} \cdot A_{oi}}{A_{\text{о}}\prime_{\text{п}}} - приведенная длина галерей опорожнения, м;

\mu - коэффициент расхода системы опорожнения;

A_{\text{о}}\prime_{\text{п}} - площадь сечения галерей опорожнения, обеспечивающая \Delta H_{i} , м2;

A_{\text{р},\text{с}} - площадь зеркала камеры, м2;

l_{i} , A_{oi} - длины и площади сечения отдельных участков галерей опорожнения.

Если \Delta H_{i} оказывается больше указанного выше предельного значения, следует предусматривать предварительное опускание затворов галерей до величины A_{\text{о}}\prime_{\text{п}} , соответствующей предельному значению \Delta H_{i} . Скорость, величина и время начала опускания затворов должны уточняться лабораторными исследованиями.

8.30 Отметка пола галереи в месте расположения негерметичных затворов наполнения выбирается исходя из двух условий:

Последнее условие обязательно для шлюзов с напором более 20 м.

Для выполнения первого условия необходимо заглублять затворные камеры на величину, обеспечивающую положительное значение давления за затвором. Указанное условие соблюдается при обеспечении неравенства:

d\prime \geq K_{p}H_{d} ,

где d\prime - заглубление потолка водопроводной галереи под уровень нижнего бьефа или начальный уровень воды в камере, м;

H_{d} - расчетный напор, м;

K_{p}
	наполнение				опорожнение
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,5	0,6	0,7	0,8
1,0	0,33	0,41	0,47	0,56	0,44	0,52	0,61	0,71
1,25	0,30	0,385	0,43	0,51	0,415	0,49	0,57	0,65
1,5	0,28	0,36	0,40		0,39	0,46	0,54
2,0	0,25	0,32			0,35	0,41
3,0	0,22				0,28

8.31. При больших напорах заглубление затворов, необходимое для обеспечения требований п. 8.29, может получиться конструктивно нецелесообразным. Повышение давления за затворами, а одновременно и удовлетворение второго условия - недопущение кавитационного разрушения стенок водовода - может быть получено устройством расширенной камеры за затвором, рис. 34, размеры которой выбираются по следующим зависимостям, полученным экспериментальным путем [Л.72].

Длина расширенной камеры по дну от уступа до участка сужения:

\xi_{ch_{1}} = \frac{2g(P_{\text{г}} - P_{min})}{V_{cm}^{2}} = \frac{2g\Delta P}{V_{cm}^{2}} ; 42

V_{cm} - скорость в сжатом сечении за затвором в момент минимального давления за затвором, что происходит при напоре примерно 0,9H_{d} .

где \varphi = 0,95 - коэффициент скорости.

Объем расширенной камеры определяется по формуле:

\xi_{ch_{2}} - коэффициент сопротивления расширенной камеры при полном открытии затвора, связанный с \xi_{ch_{1}} зависимостью:

Задаваясь отношением высоты галереи к ширине \alpha и принимая то же отношение этих величин для расширенной камеры (как правило, h_{\text{оп}}/b_{\text{оп}} \geq 1 ), получаем все размеры расширенной камеры:

h_{ch} \cdot b_{ch} \cdot l_{ch} = h_{\text{оп}}^{2} \cdot b_{\text{оп}} \cdot \delta

b_{ch} = \sqrt{\frac{h_{\text{оп}}^{2} \cdot b_{\text{оп}} \cdot \delta}{\alpha \cdot l_{ch}}} ; h_{ch} = \alpha b_{ch} .

Пример расчета N 2

Шлюз имеет напор 60 м, потолок галереи заглублен под уровень нижнего бьефа на 5 м, дополнительное подтопление со стороны камеры при расходе \frac{Q_{max}}{2} составляет P_{\text{г}} = 1,0\text{м} , размеры галерей 3 x 3 м (\alpha = 1) . Для обеспечения положительного давления на потолке расширенной камеры принимаем \Delta P = 5\text{мв}.\text{ст}. (с запасом на пульсацию 1,0 м в. ст.).

l_{o} = 0,22:0,1026 + 0,7 = 2,84

и по формуле 42 получаем

l_{ch} = 32,84 = 8,52\text{м} .

Далее по формуле 46 определяем \xi_{ch_{2}} = 0,1/\xi_{ch_{1}} = 0,974 .

По формуле 45 вычисляем коэффициент объема расширенной камеры \delta

\delta = 8,71 \cdot 0,974^{1,74} + 1 = 9,27 .

При h_{\text{оп}} = b_{\text{оп}} = 3\text{м} объем расширенной камеры по формуле 44 составит

W_{ch} = 3^{3} \cdot 9,27 = 250,3\text{м}^{3} .

При длине камеры l_{ch} = 8,52\text{м} ее поперечное сечение равно

A_{ch} = \frac{W_{c}}{l_{ch}} = \frac{250,3}{8,52} = 29,4\text{м}^{2} .

h_{ch} = b_{ch} = \sqrt{29,4} = 5,42\text{м} .

Уступ вниз от пола галереи будет равен:

\frac{h_{ch}}{2} - 0,25h_{\text{оп}} = 2,71 - 0,25 \cdot 3 = 1,96\text{м} .

Расширения в стороны симметричны и составляют:

\frac{b_{ch} - b_{\text{оп}}}{2} = \frac{5,42 - 3}{2} = 1,21\text{м} .

Выбранные по этой методике размеры расширенной камеры удовлетворяют условиям отсутствия захвата воздуха в валец через пазы ремонтных затворов и недопущения кавитационной эрозии стенок водовода.

8.32. Подводящие галереи могут располагаться в основаниях стен или в днище камеры шлюза. Из подводящих галерей вода поступает в распределительные, подающие воду к выпускам. Суммарное сечение распределительных галерей рекомендуется принимать в 1,5 - 2 раза больше, чем подводящих, с тем чтобы по ходу потока скорости течения постепенно уменьшались.

Исследования и опыт эксплуатации шлюзов показали, что для создания благоприятных условий отстоя судов при напорах до 40 м достаточно иметь 4 участка выпусков в камере [Л.74]. Большее число их, а также применение эквиинерционных систем питания существенно удорожает и осложняет конструкцию системы питания и не дает соответствующего этому улучшения условий отстоя судов. Они могут рекомендоваться только для особых условий, например, в шлюзах для скоростного флота, при напорах на камеру более 60 м или при необходимости иметь очень короткое время наполнения.

Выпуски должны распределить воду не только по длине камеры, но и по ширине. Степень равномерности распределения потока по длине камеры зависит от расположения участков выпусков в камере, их количества, шага и размеров самих выпусков. Равномерное распределение потока по ширине камеры может быть достигнуто применением щелевых выпусков с расширенным межбалочным пространством, рис. 35. Такая форма выпусков хорошо зарекомендовала себя на практике, она достаточно проста и технологична, т.к. позволяет применять сборный железобетон.

Суммарная площадь выпусков должна быть в 2 - 4 раза больше площади подводящих галерей. На реках, где осуществляется сплав леса в плотах или молевой сплав, минимальный поперечный размер выпуска должен быть не более 15 см.

8.33. При проектировании высоконапорных шлюзов количество последовательно расположенных камер выбирается на основе технико-экономических расчетов. Однокамерные шлюзы при благоприятных топографических и геологических условиях могут применяться при напорах до 60 м.

8.34. Существенное сокращение времени наполнения высоконапорного шлюза может быть получено устройством дополнительной системы питания как распределительного, так и головного типа. Дополнительная система питания может располагаться на более высоких отметках, чем основная, и включаться в работу после ее затопления со стороны камеры, рис. 36 [Л.74].

8.35. Применять для высоконапорных шлюзов систему питания с разделением напора не рекомендуется, т.к. при нарушениях в режиме работы затвора одной из ступеней вторая ступень воспринимает полный напор, т.е. будет работать как в одноступенчатой схеме.

&8.36 (п. 9 приложения 6).

В многокамерных шлюзах при значительных колебаниях судоходных уровней воды в бьефах при надлежащем обосновании допускается предусматривать устройство водосливов во второй и последней камерах для сброса излишков воды сливной призмы. Верх водосливных отверстий следует располагать на глубине не менее наибольшей осадки судна, считая от отметки гребня водослива, рис. 37.&

Водосливы допускается располагать как в одной, так и в обеих стенах камеры симметрично относительно продольной оси камеры. Напор воды на гребне водослива при пропуске максимального расхода воды рекомендуется принимать не больше 1 м. Надводосливная конструкция стены камеры должна иметь такие формы и отметки, при которых исключалась бы возможность образования вакуума и работа водослива по схеме сифона.

8.37. При наличии систем питания с двумя или более питающими галереями, перекрываемыми отдельными затворами, должны быть подобраны режимы их открытия при выключении из работы одного из затворов в любых сочетаниях; при этом для соблюдения нормативных требований по условиям стоянки расчетных судов в камере допускается увеличение времени шлюзования.

8.38. При заборе и сбросе воды вне подходных каналов система питания и режим наполнения и опорожнения не зависят от условий в подходах. Но в этих случаях необходимо учитывать возможную разность уровней между бьефом в зоне забора и сброса расхода и зоной у ворот в подходных каналах. Эта разница может быть достаточно существенна, что не позволит довести процесс наполнения или опорожнения до выравнивания уровней по обе стороны рабочих ворот. Для исключения влияния этого перепада уровней могут быть применены дополнительные галереи или клинкеты в воротах, включаемые в работу в конце наполнения (опорожнения). Затворы основных галерей в это время должны закрываться, чтобы исключить транзитный переток воды через них. Если перепад уровней не превышает 0,2 м, устройство дополнительных галерей или клинкетов не требуется. В этом случае достаточно к концу наполнения (опорожнения) опустить затворы основной системы питания.

8.39. При заборе и сбросе воды с использованием подходных каналов система питания и выбранные, по условиям отстоя судов, в камере режимы накопления-опорожнения должны создавать нормативные условия отстоя и маневрирования судов на подходах во время шлюзования. Они определяются ограничением гидродинамических сил, действующих на суда, стоящие у причальной стенки, и скоростей течения на участке подхода нормативными величинами. Нормативные допустимые значения сил для судов те же, что и для отстоя их в камере шлюза - п. 8.2 Пособия.

Продольные составляющие скоростей течения на подходе к причалу не должны превышать 0,8 м/с, поперечные составляющие не должны превышать 0,25 м/с.

8.40. Если при заданном сечении канала A_{a} степень стеснения судном сечения канала A_{ms}/A_{a}<0,2 , то прямая (направленная в сторону нижнего бьефа) волновая расчетная гидродинамическая сила приближенно может быть определена без учета этого стеснения по формуле:

F_{l} = \frac{1,2Q_{max}D}{A_{a}gt_{Q_{max}}} , 48

где Q_{max} - максимальный расход наполнения (опорожнения), м3/с;

t_{Q_{max}} - время от начала наполнения (опорожнения) до поступления максимального расхода, с.

Величина расчетной гидродинамической силы, вычисленная по формуле 48, не должна превышать допустимых величин гидродинамических сил (F_{l\text{доп}}) для различных типов расчетных судов, участвующих в судообороте.

При невыполнении условия формулы 48 следует подобрать скорость подъема затворов опорожнения по формуле 32, принимая вместо живого сечения камеры A_{c} живое сечение канала (A_{a}) .

Сквозность причалов и расположение подводных отверстий подбираются на моделях. При предварительных расчетах рекомендуется принять сквозность до 50% от площадей подводной части стенки для центральных причалов и до 20% - для береговых.

Верх отверстий в причале должен быть заглублен под наинизший судоходный уровень не менее чем на осадку расчетного судна.

8.42. В двух- и более ниточных шлюзах наполнение или опорожнение камер одной нитки при проектной схеме маневрирования водопроводными затворами не должно препятствовать нормальной работе других ниток.

8.43 (п. 8 приложения 6). Для регулирования уровня воды в межшлюзовых бьефах следует предусматривать регуляторы уровней бьефов, которые должны быть рассчитаны на пропуск не менее одной сливной призмы в течение одного шлюзования по одной нитке шлюзов.

&8.44 (п. 3 приложения 6).

Для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях, а также для шлюзов с напорами более 6 м на водных путях местного значения элементы системы питания должны определяться по данным лабораторных и натурных исследований.&

Исследования на последующих стадиях проектирования проводятся специализированными организациями на физических и математических моделях по соответствующим техническим заданиям.

В задании указываются исходные данные и задачи исследований.

В число исходных данных входят:

1. тип системы питания;

2. габариты шлюза, подходов к нему и их предварительная компоновка;

3. требуемое по пропускной способности время наполнения и опорожнения;

4. типы судов, их габариты, осадки, водоизмещения;

5. судоходные уровни в верхнем и нижнем бьефах;

6. наличие водосбросных сооружений и режимы их работы, если они могут повлиять на судоходные условия.

В соответствии с особенностями каждого проекта формулируются задачи исследований, в которые, как правило, входит следующее:

1. Выбор и обоснование формы и размеров всех элементов системы питания, начиная от формы водозабора и кончая водовыпуском. Сюда включаются размеры гасительных устройств (для головной системы питания), размещение в камере и размеры водовыпусков (для распределительной системы питания), форма и размеры галерей опорожнения.

2. Выбор режимов работы механизмов, обеспечивающих наполнение и опорожнение камеры в заданное время при нормативных условиях отстоя расчетных судов в камере и у причалов в подходных каналах.

3. Определение гидродинамических нагрузок на гидромеханическое оборудование, не имеющее аналогов в натуре или работающее в условиях, не позволяющих получить эти нагрузки расчетом.

4. Изучение судоходных условий на подходах к шлюзу с учетом работы ГЭС, водосбросов и соседних ниток шлюза (распределение скоростей течения, волновой режим, глубины, конструкции раздельных и сопрягающих стенок и т.д., обеспечивающие нормативные судоходные условия).

5. Исследования условий пропуска паводка через шлюз, если он предназначен для этого по проекту.

6. Оценка размывов и мероприятия по креплениям в бьефах шлюза.

7. Определение основных характеристик неустановившегося движения в подходных каналах (уклонов, скоростей течения, амплитуды колебания уровней), влияющих на судоходные условия, условия отстоя и воздействующих на сооружения [Л.67].

При моделировании неустановившегося движения воды следует учитывать наложение колебаний от одного шлюзования на колебания, вызванные предыдущими, различные сочетания последовательных шлюзований, наложение шлюзований соседних ниток шлюза, изменения в работе ГЭС, водосбросов, насосных станций.

Результаты исследований должны представлять материалы, дающие ответ на поставленный вопрос в форме, пригодной для непосредственного использования в проектировании. Роль и влияние каждого фактора должны быть освещены в некотором диапазоне исходных данных, что дает возможность оценить возможные отклонения интересующих характеристик при изменениях исходных данных в процессе дальнейшего проектирования и строительства.

8.45. Для низконапорных шлюзов, системы питания которых аналогичны исследовавшимся ранее или эксплуатируемым шлюзам, элементы системы питания допускается принимать в проектах на основании расчетов и шлюзов-аналогов.

8.46. В проекте должно быть предусмотрено проведение освидетельствования шлюза перед его затоплением и проведение пусковых натурных испытаний по программе и методике, изложенной в п. 20.39 Пособия.

9. ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ И ДРЕНАЖНЫЕ УСТРОЙСТВА

9.1 Противофильтрационные и дренажные устройства судоходного шлюза предназначаются для:

• снижения величины противодавления фильтрационного потока на подошвы и стены сооружений шлюза;
• обеспечения устойчивости и сохранности грунтов основания сооружений шлюза и откосов земляных каналов, сопряжений, дамб и т.п. при воздействии на них фильтрационного потока;
• уменьшения величины потерь воды на фильтрацию под сооружения шлюза и в обход их;
• защиты сооружений шлюза от воздействия агрессивных грунтовых вод (в необходимых случаях);
• безопасного для сооружений выпуска и отвода фильтрационных вод.

9.2. Суммарные размеры подземного и обходного контуров шлюза в плане и вертикальной плоскости определяются необходимостью удовлетворения требований, изложенных в п. 9.1. Конфигурация указанных контуров определяется размерами оборудования и статической работы сооружения. Конструктивные формы отдельных противофильтрационных устройств должны соответствовать местным природным условиям, а также отвечать экономическим требованиям.

&9.3 (3.15).

Элементы подземного контура шлюзов (понуры, шпунты, завесы, диафрагмы, дренажи) следует проектировать в соответствии со СНиП 2.06.06-85.&

9.4. При проектировании противофильтрационных и дренажных устройств должно быть учтено частое и быстрое изменение направления движения фильтрационного потока при наполнении и опорожнении камер шлюзов, особенно при шлюзах с водопроницаемым днищем.

9.5. При водонепроницаемом днище на всем протяжении от верхней головы до нижней включительно шлюз на нескальном основании в фильтрационном отношении рассматривается работающим как одно целое сооружение в виде длинной замкнутой коробки, обтекаемой фильтрационным потоком.

При водопроницаемом днище каждая голова и стены камер рассматриваются как самостоятельно работающие подпорные сооружения с соответствующим развитием подземного контура голов и стен камер.

9.6. При расположении шлюза в прочных скальных породах противофильтрационная и дренажная системы должны проектироваться для снижения величины противодавления на элементы конструкций и предотвращения суффозии грунта, залегающего выше скалы, при обходной фильтрации.

При слабых в фильтрационном отношении скальных или полускальных породах, а также при залегании в них прослоек нескальных грунтов рассмотрению подлежат те же вопросы, что при проектировании противофильтрационных и дренажных устройств шлюзов на нескальных грунтах.

9.7. Противофильтрационные устройства судоходных шлюзов выполняются в виде понуров, экранов, завес, шпунтовых рядов, зубьев, шпонок; дренажные устройства выполняются в виде фильтров, дренажей, разгружающих скважин (самоизливающихся и с откачкой воды) и т.п.

Элементы подземного и обходного контура сооружения (понуры, шпунты, завесы, диафрагмы, дренажи) должны удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к проектированию аналогичных конструкций гидротехнических сооружений.

Для возможности осмотра, контроля и текущего ремонта в навигационный период, а также капитального ремонта в межнавигационный период элементов фильтрационной системы должна быть предусмотрена возможность осушения отдельных частей шлюза, осмотра и ремонта дренажных устройств.

При расположении шлюзов на основаниях, сложенных мелкозернистыми песками, как правило, рекомендуется предусматривать противовыпорные шпунтовые ряды глубиной 4 - 6 м по контурам нижних голов и подпорных стенок.

Для предотвращения сосредоточенной фильтрации вокруг голов рекомендуется предусматривать следующее:

а) тыловым граням устоев голов не следует придавать наклон в сторону засыпки и не следует делать на ней горизонтальных выступов ниже максимального уровня воды в шлюзе;

б) обратные засыпки пазух голов по напорному фронту следует выполнять из менее водопроницаемых грунтов, дополнительно устраивая по напорной линии противофильтрационные диафрагмы (шпунты, завесы);

в) в низовой части обратной засыпки голов следует укладывать более водопроницаемые грунты, а места возможных выходов фильтрационных вод (дно и откосы кюветов) покрывать обратным фильтром. Обратные засыпки пазух камер и голов (кроме входящих в напорный фронт) рекомендуется выполнять из проницаемых песчаных грунтов. При наличии на строительной площадке ограниченного количества таких грунтов обратные засыпки пазух из этих грунтов производятся выше дна дренажа или в крайнем случае непосредственно у стен слоем толщиной не менее 2 м с сопряжением (горизонтальным песчаным слоем) с дренажем по всей длине камеры или участками, располагаемыми против температурно-осадочных швов.

&9.8 (3.16).

При проектировании шлюзов, располагаемых в нижнем бьефе, следует предусматривать дренажные устройства (открытые или закрытые) в обратной засыпке вдоль шлюза. При расположении шлюзов в верхнем бьефе дренажные устройства предусматриваются при наличии за стенами камер обратной засыпки шириной, обеспечивающей нормальную работу дренажа, а также возможность его вскрытия для ремонта. Уклон дренажа должен быть не менее 0,002 в сторону нижнего бьефа.

9.9 (3.17).

В проектах шлюзов на скальном основании со стенами-облицовками следует предусматривать боковой дренаж за облицовкой.&

9.10. При расположении камер шлюза в верхнем бьефе дренажные устройства могут вовсе не предусматриваться, если обратная засыпка за стенами камер запроектирована на неполную высоту или с малой шириной по верху. При этом учитывается работа опорожненных или осушенных камер под полным напором верхнего бьефа.

9.11. Расположение дренажной системы и размеры обсыпок должны обеспечивать возможность вскрытия дренажных устройств для их ремонта в случае обнаружения процесса засорения.

Основные дренажные галереи рекомендуется выполнять проходными.

9.12. Плановое положение дренажной линии относительно стен камеры и голов шлюза должно быть установлено на основании технико-экономического обоснования вариантов.

&9.13 (3.18).

Линии закрытого дренажа в обратных засыпках шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях должны обеспечивать проход людей и быть оборудованными смотровыми колодцами. Для шлюзов на водных путях местного значения диаметр труб закрытого дренажа должен быть таким, чтобы была обеспечена возможность очистки труб через смотровые колодцы. Смотровые колодцы на линиях закрытого дренажа следует предусматривать на расстоянии не более чем через 50 м. Не допускается совмещение сбросных линий дренажных устройств шлюза с линиями сброса поверхностных вод.

9.14 (3.19).

Конструкции дренажных устройств должны исключать возможность их промерзания, занесения наносами и закупорки плавающими предметами. Верхняя кромка трубы дренажного устройства на выходе в нижний бьеф должна быть заглублена не менее чем на 0,5 м ниже нижней поверхности ледяного покрова максимальной толщины при минимальном зимнем уровне нижнего бьефа.&

При определении нагрузок на стены камеры от давления грунтовых вод их уровень, полученный в результате фильтрационного расчета, следует поднять на половину напора, снимаемого дренажом (особое сочетание нагрузок). Таким приемом учитывается подъем уровня грунтовых вод засыпки при засорении дренажа.

&9.15 (3.20).

Отметки дна дренажа однокамерных и нижних камер многокамерных шлюзов следует принимать на 1 м выше уровня воды нижнего бьефа с расчетной вероятностью превышения 10% для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях и 20% для шлюзов на водных путях местного значения.

Дренаж верхней и средних камер многокамерных шлюзов следует предусматривать на отметках на 1 м выше минимальных уровней воды в соответствующей камере, но не ниже отметок дренажа нижерасположенной камеры.&

9.16. При определении нагрузок на камерные стены от давления грунтовых вод возможное повышение их уровня непосредственно у тыловых граней стен камер и массивов голов над наивысшим уровнем воды в дренаже, которое может возникнуть из-за фильтрации в засыпку при наполненной камере через уплотнение температурных швов, рекомендуется принимать не большим 1 м для засыпок из песка и 1,5 м для засыпок из суглинка.

9.17. При выполнении фильтрационных расчетов для шлюзов с водопроницаемыми днищами следует учитывать, что при наполнении и опорожнении их камер имеет место неустановившееся движение потока воды под сооружением и в обход его, причем пьезометрические уровни в засыпке у тыловых граней стен после длительного стояния воды в камере на одной отметке изменяются по сравнению с изменением уровней воды в камере весьма медленно. При такой конструкции днища необходимо учитывать мгновенное опорожнение или наполнение камер при соответствующих уровнях воды в засыпках за стенами.

9.18. Основной задачей фильтрационного расчета судоходных шлюзов является обоснование рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций противофильтрационных и дренажных устройств, а также получение исходных данных для последующей оценки фильтрационной прочности грунтов оснований шлюзов и для расчета устойчивости откосов пришлюзовых дамб.

В соответствии с этой задачей фильтрационный расчет должен состоять из определения фильтрационного противодавления на подошву шлюза, положения кривой депрессии в теле пришлюзовых дамб, фильтрационного расхода, избыточных напоров, скорости фильтрации градиентов напора и водозахватной способности дренажа.

Эпюры фильтрационных противодавлений и положение кривой депрессии, ограничивающей область грунта, взвешенного в воде, учитываются в расчете общей устойчивости, в выборе типа дренажа и в отыскании его местоположения из условия обеспечения требуемого снижения фильтрационного давления под днищем шлюза.

Фильтрационный расход является исходной величиной для определения необходимых размеров отводящей части дренажной системы (водосбросных труб и галерей, открытых кюветов, вертикальных скважин и т.д.) и для выбора необходимых противофильтрационных мероприятий.

При установившейся фильтрации в верховом клине пришлюзовой дамбы гидродинамические силы фильтрационного потока направлены вниз и способствуют устойчивости ее верхового откоса, в средней части дамбы эти силы действуют в направлении от верхнего бьефа к дренажу и только в низовом клине дамбы и в ее основании под дренажем они действуют снизу вверх полностью или частично, взвешивая грунт. Поэтому для однородных дамб и их оснований определение градиентов напора при выходе фильтрационного потока в дренаж или в нижний бьеф является обязательным. Они могут быть снижены до допустимых значений путем уширения профиля дамбы или развития ее дренажа. Для судоходных шлюзов и их дамб со слоистыми основаниями крайне важно определение еще градиентов напора фильтрации при входе потока из слоя с мелкозернистым грунтом в слой, представленный более крупнозернистым грунтом, и градиентов напора или скоростей фильтрации продольного потока вблизи контактов смежных слоев грунта, резко отличающихся друг от друга гранулометрическим составом. При оценке фильтрационной устойчивости судоходных шлюзов и их дамб из грунтовых материалов на предварительных стадиях проектирования, кроме выходных градиентов напора, градиентов напора или скоростей фильтрации на контакте смежных слоев грунта, требуется определение средних градиентов напора фильтрации в основании шлюза и пришлюзовых дамб.

а) при наивысшем судоходном уровне верхнего бьефа и наинизшем судоходном уровне нижнего бьефа, эксплуатационного;

Основным расчетным случаем является эксплуатационный при наивысшем судоходном уровне в верхнем бьефе и наинизшем судоходном в нижнем бьефе.

9.20 При фильтрационных расчетах судоходных шлюзов необходимо принимать во внимание следующие их особенности:

• для шлюзов с водонепроницаемыми днищами рекомендуется рассматривать только условия установившегося движения потока воды под сооружением и в обход его. При этом возможное повышение уровня грунтовых вод непосредственно у тыловых граней голов и камер над наивысшим уровнем воды в дренаже принимается в соответствии с п. 9.16 Пособия;

• послойная укатка при возведении дамб приводит к их анизотропии. Коэффициент фильтрации в горизонтальном направлении, как правило, больше, чем в вертикальном и, как следствие этого, кривая депрессии перед дренажем дамбы расположена выше, чем при изотропном теле дамбы. Изменение коэффициента анизотропии в зависимости от мощности обсыпаемых слоев составляет от 3 до 10;
• в основаниях судоходных шлюзов, представленных слабоуплотненными иловатыми, глинистыми и суглинистыми грунтами, а также алевритовыми породами, в период наполнений камер развивается поровое давление до (0,6 - 0,8)H_{d} , которое сохраняется довольно продолжительное время, обуславливаемое процессом консолидации грунта;
• при расположении шлюзов на малопроницаемых (глинистых скальных или полускальных основаниях) водопроницаемость элементов бетона днища и стен шлюза оказывает существенное влияние на фильтрацию под сооружением. Такое влияние начинает проявляться при относительной проницаемости бетона, превышающей 0,02, и материала противофильтрационных завес - 0,05;

9.21. Для производства фильтрационных расчетов следует иметь данные о конструкции шлюза, размерах его противофильтрационных дренажных элементов, геологическом строении основания, водопроницаемости элементов шлюза и каждого слоя грунтов основания, минерализации грунтовых вод, засоленности грунтов основания, водорастворимых прослойках в породах основания, газовом факторе в грунтовых водах, напряженном состоянии основания сооружения, физико-механических свойствах их грунтов, горизонтах воды в верхнем и нижнем бьефах, уровнях воды в дренажах и действующем напоре.

9.22. Фильтрационные расчеты и исследования для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях на стадии проекта рекомендуется выполнять с учетом пространственности движения фильтрационного потока в районе судоходного шлюза с достаточно полным охватом его в плане и по вертикали. Такие исследования производятся, как правило, на пространственных моделях методом электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) с учетом факторов, приведенных выше, [Л.47].

Этот метод позволяет определить не только противодавление, фильтрационные расходы, но и напоры в сильно проницаемых прослойках основания и полную гидродинамическую сетку фильтрации. С помощью последней возможно определение градиентов напора и скоростей фильтрации в любой интересующей нас точке области фильтрации.

Фильтрационные расчеты для шлюзов на водных путях местного значения рекомендуется производить, рассматривая плоскую или пространственную задачу, пользуясь приближенными способами расчета.

Схема и примеры расчетов фильтрации в зоне сопряжения шлюза с грунтовой плотиной и фильтрации в зоне берегового сопряжения шлюза приведены ниже.

Расчеты по подбору гранулометрического состава обратных фильтров дренажей судоходных шлюзов рекомендуется выполнять с использованием положений рекомендаций по расчету обратных фильтров, [Л.44, 46].

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ФИЛЬТРАЦИИ В ЗОНЕ СОПРЯЖЕНИЯ ШЛЮЗА С ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНОЙ

Последний этап расчета заключается в следующем: верховой откос дамбы с заложением m_{1} приводится к вертикальному по формуле 49:

где H - глубина воды в водохранилище перед дамбой;

\frac{l_{2}}{t} = \frac{K_{\lambda}}{K_{\lambda_{1}}} , 50

где l_{2} = \Delta l + l + l_{dr} + l_{3} ;

l - гидравлическая длина профиля дамбы;

\chi = \frac{sn(\frac{l_{1}}{l_{2}} K_{\lambda};\lambda)}{sn(\frac{l_{1} + l_{dr}}{l_{2}} K_{\lambda};\lambda)} . 51

Считая последнее модулем полного эллиптического интеграла, по вышеупомянутым таблицам определяем полные эллиптические интегралы первого рода K_{\chi} и второго рода K_{\chi_{1}} , после чего находим величину избыточного напора за дренажем по формуле 52.

h_{\Delta} = \frac{H}{K_{\chi}} arcsn[\sqrt{\frac{sn^{2}(\frac{l_{1} + l_{dr}}{l_{2}} K_{\lambda};\lambda) - 1}{sn^{2}(\frac{l_{1}}{l_{2}} K_{\lambda};\lambda) - 1}} \cdot \chi] , 52

где H - действующий напор.

Средний градиент напора фильтрации в теле дамбы определяется по формуле 53 и в ее основании по формуле 54.

J_{av} = \frac{H}{0,0087Harcctg \frac{1}{m_{1}} + l} , 53

J_{av} = \frac{H}{0,017(H_{1} + 0,5t)arcctg \frac{1}{m_{1}} + l} . 54

Водозахватную способность дренажа дамбы, которая должна несколько превышать расчетный фильтрационный расход q, следует определять по формуле 55

Q_{dr} = 65(2\Delta h + l_{dr}) \sqrt[3]{K} , 55

где \Delta h - перепад уровней воды на стенке дренажа в м, определяемый по номограмме на рис. 43 для

\overline{h} = \frac{u}{H} (1 - \frac{K\chi_{1}}{2q_{r}K_{\chi}}) , \overline{l} = \frac{(H_{1} + t)^{2} - [u(1 - \frac{K_{\chi}}{2q_{r}K_{\chi}})]2}{H(2q_{r} - \frac{K_{\chi_{1}}}{K_{\chi}})} ,

где u - длина периметра дренажа, лежащего под уровнем воды в нем;

q_{r} - приведенный расход в дренаж, определяемый по графику на рис. 41.

Конкретный пример. Судоходный шлюз с камерой докового типа расположен в верхнем бьефе гидроузла. Ширина пришлюзовой дамбы по гребню составляет 11 м. Заложение ее верхового откоса равно 1:1,5. Ширина дренажа равна 10 м, а расстояние между ним и лицевой гранью стенки шлюза 4 м. Расстояние по горизонтали между урезом воды в верхнем бьефе и дренажем равно 105 м. Мощность водопроницаемого грунта под дренажем шлюза составляет 50 м. Напор на пришлюзовую дамбу равен 9 м. Требуется определить: расположение депрессионной поверхности в теле дамбы, остаточный напор у низовой грани стенки шлюза, градиент напора при выходе фильтрационного потока в дренаж шлюза, средний градиент напора фильтрации в дамбе.

Положение кривой депрессии в теле дамбы рассчитывается по следующей формуле:

где h_{i} - глубина грунтового потока в теле дамбы на искомой ординате, считая от подошвы дренажа;

h_{r0,3} = 0,64

h_{r0,4} = 0,57

h_{r0,5} = 0,50

h_{i0,2} = 0,72 \cdot 9 = 6,48\text{м}

h_{i0,3} = 0,74 \cdot 9 = 5,76\text{м}

h_{i0,4} = 0,75 \cdot 9 = 5,13\text{м}

h_{i0,3} = 0,5 \cdot 9 = 4,5\text{м}

h_{i0,6} = 0,42 \cdot 9 = 3,78\text{м}

h_{i0,7} = 0,36 \cdot 9 = 3,24\text{м}

h_{i0,8} = 0,27 \cdot 9 = 2,43\text{м}

h_{i0,9} = 0,20 \cdot 9 = 1,8\text{м}

Значения h_{i} откладываются в масштабе от подошвы дренажа дамбы. Градиент напора при выходе потока в дренаж вычисляется по графику на рис. 42, [Л.48], который для \frac{l_{dr}}{H} = \frac{10}{9} = 1,1 , \frac{t}{H} = \frac{50}{9} = 5,5 .

Последующий этап расчета: приведение верхового откоса дамбы с заложением m_{1} = 1,5 к вертикальному по формуле 49

по таблицам специальных функций Я.Н. Шпильрейна [Л.77] находится полный эллиптический интеграл первого рода K_{\lambda} =4,293338; K_{\lambda_{1}} = 1,5719760 и модуль \lambda = 0,998499 .

Считая \chi модулем полного эллиптического интеграла по таблицам Я.Н. Шпильрейна, определяется эллиптический интеграл первого рода K_{\chi} = 4,841 , [Л.77].

Средний градиент напора фильтрации в теле дамбы определяется по формуле 53:

Q_{dr} = 65(2\Delta h + l_{dr}) \sqrt[3]{K} = 65 \cdot (2 \cdot 0,82 + 10) \sqrt[3]{0,005} = 128,6\text{м}^{3}/\text{сут} .

Сначала устанавливается условный урез в верхнем бьефе напорного фронта переносом его от действительного вглубь водохранилища на расстояние, определяемое формулой 49. Затем определяется глубина фильтрационного потока по контуру сопряжения шлюза с грунтовой плотиной и фильтрационные расходы.

Глубина потока на острие противофильтрационной диафрагмы, в точке "а", находится по формуле 56, [Л.73]:

где H_{2} - мощность водопроницаемой толщи под дренажем шлюза;

где B = \frac{H_{3}^{2} - H_{2}^{2}}{(H_{1} + t)^{2} - H_{2}^{2}} ; c = \frac{(H_{1} + t)^{2} - H_{3}^{2}}{(H_{1} + t)^{2} - H_{2}^{2}} ;

Величины, \lambda , \delta и \epsilon находятся по вспомогательному графику для заданных значений y = S; L и 1,1P, строящемуся по следующему уравнению:

D = 2 \sqrt{2} \frac{1 - \beta}{1 + \beta} . 60

Таблица 11

Величины \alpha_{1} , \alpha_{3} определяются по формулам 58, для которых \lambda и \delta находятся выше по указанному графику.

Величины \alpha_{1} , \alpha_{2} , \alpha_{3} , \alpha_{4} определяются по формулам 58. Для них \lambda и \delta и для формулы 63 величины \epsilon\partial определяются по вышеуказанному графику.

Расчет начинаем с установления условного уреза воды в верхнем бьефе путем переноса его от действительного вглубь водохранилища на расстояние, определяемое формулой 49:

Глубина потока на острие против фильтрационной диафрагмы в точке "a" находится по формуле 56, где:

и \frac{S}{l_{1}\Delta} = \frac{10}{19,6} = 0,5 Q_{r_{1}} равен 0,29 м/сут;

Величины \lambda , \delta , \epsilon_{a} , входящие в систему уравнений 58, находятся по вспомогательному графику (рис. 47) для заданных значений y = S; L и 1,1P. Для определения величин, необходимых для построения этого графика, используются уравнения 59 и 60.

Функция B, входящая в уравнение 60, определяется по рис. 46. Для отношения \frac{P}{l} = \frac{26}{20,5} = 1,3 \beta = 13 .

y_{0,20} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,4 + 1,32] = 14,8

y_{0,25} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,45 + 1,49] = 16,8

y_{0,3} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,48 + 1,65] = 18,3

y_{0,35} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,51 + 1,82] = 19,8

y_{0,4} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,53 + 1,97] = 21,1

y_{0,45} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,56 + 2,13] = 22,6

y_{0,5} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,58 + 2,29] = 24

y_{0,55} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,59 + 2,45] = 25,2

y_{0,6} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,612 + 2,63] = 26,7

y_{0,65} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,629 + 2,82] = 28,2

y_{0,7} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,64 + 3,02] = 29,7

y_{0,75} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,65 + 3,25] = 31,4

y_{0,8} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,67 + 3,52] = 33,4

y_{0,85} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,68 + 3,37] = 32,8

y_{0,9} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,69 + 4,3] = 38,9

y_{0,95} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,698 + 5,04] = 43,9

y_{0,98} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,703 + 5,98] = 50,1

y_{0,99} = \frac{20,5}{3,14} [2,42 \cdot 0,706 + 6,68] = 54,8

По расчетным значениям "y" построен график зависимости y = f( - E) на рис. 47, по которому определены \delta = 0,38 ; \lambda = 0,15 и \epsilon_{a} = 0,65 . Теперь подставляем значения \delta ; \lambda и \epsilon_{a} в формулы 58 и получаем следующие величины:

\alpha_{1} = - 0,65 ; \alpha_{2} = 3,3 ; \alpha_{3} = - 0,22 ; \alpha_{4} = 4,2 .

Глубина фильтрационного потока в точке "b" определяется по формуле 61:

Следовательно, потери напора на противофильтрационной диафрагме составят:

ПРИМЕР РАСЧЕТА ФИЛЬТРАЦИИ В ЗОНЕ

Глубина потока на острие противофильтрационной диафрагмы в точке "a" находится по формуле 64.

64

H_{c} = \sqrt{[(H_{1} + t)^{2}] \frac{1}{\pi} arccos(\frac{1}{\alpha_{1}} - \delta_{1}) + H_{2}^{2}} . 66

Конкретный пример

\delta_{1} = 0,5[\sqrt{1 + (\frac{8}{10})2} - \sqrt{1 + (\frac{5}{10})2}] = 0,08 ,

H_{a} = \sqrt{[(9 + 30)^{2} - 20^{2}] \cdot (1 - \frac{1}{3,14} arccos \frac{0,08}{1,19}) + 20^{2}} = 31,3\text{м} .

Глубина потока в точке "C" определяется по формуле 66:

Потери напора на диафрагме составят:

Расход в дренаж и в его отводной канал вычисляется по формуле 67:

10. КОНСТРУИРОВАНИЕ ШЛЮЗОВ

Головы шлюзов

10.1. Компоновка и конструкции голов принимаются в зависимости от места, занимаемого головой в комплексе сооружений шлюза, вида грунтов основания, системы питания, габаритов шлюза и напора на него, типа механического оборудования и схемы его размещения, наличия мостовых переходов.

10.2. По месту, занимаемому в комплексе сооружений шлюза, головы подразделяются на верхние, промежуточные (на многокамерных шлюзах) и нижние.

Верхние головы, как правило, возводятся со стенками падения, что уменьшает высоту ворот, сокращает объемы работ по верховому подходу. Исключение составляют низконапорные шлюзы, в которых наинизшие судоходные уровни бьефов отличаются незначительно, а также морские шлюзы и шлюзы в устьевых участках рек, подверженные действию нагонов, сгонов, приливов и отливов. К верхним головам чаще всего предъявляются требования, относящиеся к сооружениям, входящим в напорный фронт гидроузла.

При необходимости обеспечения судоходства на пониженных отметках верхнего бьефа в первый период эксплуатации верхние головы выполняют первоначально без стенки падения или со стенкой падения уменьшенной высоты. Наращивание стенки падения до отметок постоянной эксплуатации в этом случае производится в межнавигационный период под защитой ремонтных ворот.

Промежуточные головы устраивают для разделения смежных камер у многокамерного шлюза. В этих случаях эти головы всегда выполняются со стенками падения. Максимальный напор на промежуточной голове достигает двойной величины напора между смежными камерами.

Нижние головы у шлюзов размещаются со стороны нижнего бьефа и не имеют стенок падения.

С целью уменьшения времени шлюзования и экономии объема воды в сливной призме длинные камеры однокамерных шлюзов иногда делят на две части. В этом случае промежуточные (средние) головы не имеют стенок падения и могут выполнять роль как верхней, так и нижней головы шлюза.

10.3. В зависимости от вида грунтов основания следует, прежде всего, различать головы на нескальных и скальных основаниях. Головы шлюзов, возводимые на нескальных основаниях, следует проектировать как неразрезную пространственную железобетонную конструкцию, состоящую из днища, включая фундаментную плиту и стенку падения, при ее наличии, и жестко связанных с ним устоев.

Для облегчения условий работы днища и устоев нижние и промежуточные головы рекомендуется выполнять рамной конструкции с верхней плитой - затяжкой на устоях в пределах участков ниже основных ворот с использованием затяжки для размещения на ней мостового перехода при условии обеспечения нормативного подмостового габарита, рис. 49.

&(3.12). Головы шлюзов, возводимые на скальном основании, как правило, следует проектировать в виде устоев и отделенной от них плиты - днища, заанкеренной в основание или опертой в устой.&

Конструкции голов на скальном основании определяются не только качеством скалы, но и расположением ее поверхности относительно площадки шлюза.

При расположении поверхности скалы на отметках, близких к отметкам подошвы головы, конструкции ее (особенно при слабой слоистой скале) принимают подобными таким же на нескальном основании. Однако, если при этом могут быть исключены растягивающие напряжения по подошве устоев, их отрезают от днища сквозными температурными швами.

При высоком расположении и хорошем качестве скалы днище и нижнюю часть боковых поверхностей устоев выполняют в виде облицовки на анкерах.

Из армированного бетона выполняют только ту часть устоев, в которую упираются ворота и на которой расположены механизмы. Стенка падения также может быть вырублена в скале и облицована. При наличии в голове водопроводных галерей для расположения шахт затворов в скале вырубают траншеи и облицовывают их бетоном.

Сами галереи, в зависимости от качества скалы, глубины заложения под поверхностью и от их очертания, выполняют в траншеях или туннельным способом.

10.4 Верхние головы шлюзов в зависимости от типа системы питания подразделяются на:

а) головы без водопроводных устройств (при боковом заборе воды из верхнего бьефа), рис. 50;

б) головы с безгалерейным наполнением - из-под ворот или через отверстия (клинкеты) в них, рис. 51, 52;

в) головы с короткими обходными галереями в устоях и выпуске воды в камеру в пределах стенки падения или непосредственно за воротами при ее отсутствии, рис. 53;

г) головы с галереями, которые выводятся в продольные боковые или донные галереи камер, рис. 54.

Промежуточные головы многокамерных шлюзов с точки зрения системы питания классифицируются аналогично верхним головам.

Нижние головы в такой классификации представляют две компоновки:

а) безгалерейная - при боковом выпуске воды из камер, а также при выпуске воды через клинкеты в воротах или из-под сегментных ворот, рис. 55;

б) с короткими обходными или продольными галереями в устоях, рис. 56.

10.5. Компоновка любой головы шлюза заключается в установлении общего очертания и размеров ее, наилучшим образом удовлетворяющих, при наименьших объемах работ, условиям размещения элементов системы питания, водопроводных затворов и основных ворот с их механизмами, аварийно-ремонтных заграждений с их механизмами и пр.

Для этого предварительно должны быть выбраны типы водопроводных устройств и механического оборудования. В общем случае такой выбор производится на основании технико-экономического сопоставления нескольких вариантов.

На основе рекомендаций настоящего Пособия количество таких вариантов должно быть сведено к минимуму.

10.6. При назначении размеров голов шлюзов с целью уменьшения объемов работ следует стремиться к уменьшению протяженности участков голов шлюзов, на которых размещаются аварийно-ремонтные или ремонтные и основные ворота. При необходимости удлинения голов шлюзов следует стремиться к увеличению длины участков, которые можно включать в полезную длину камеры.

10.7. При любых типах системы питания наименьшая длина верхней головы получается при плоских основных и аварийно-ремонтных воротах, которые, как правило, рекомендуется предусматривать при проектировании. При больших колебаниях уровня верхнего бьефа для уменьшения высоты плоских ворот на верхней голове целесообразно рассматривать возможность установки сдвоенного затвора, в частности с Г-образной верхней частью, рис. 57 а, а при малой интенсивности судоходства - разборного порога, рис. 57 б.

Обычно большой диапазон колебаний уровней верхнего бьефа является результатом глубокой сработки водохранилища, которая происходит один раз в течение навигации, т.е. частые изменения уровней происходят обычно в сравнительно узком диапазоне и именно на него следует рассчитывать высоту ворот или верхней части сдвоенных ворот.

10.8. При допустимом на водных путях местного значения совмещении на верхней голове функций основных и аварийных ворот в качестве таковых могут быть использованы плоские, рис. 52, и сегментные ворота, рис. 58.

Ремонтные ворота при этом чаще всего выполняют плавучими или двустворчатыми, причем последние рекомендуется размещать так, чтобы в пределах головы они находились только в закрытом состоянии. Большая часть шкафных ниш таких ворот располагается за пределами верхней головы.

10.9. Как правило, наиболее целесообразна компоновка промежуточных голов с двустворчатыми воротами и расположением водопроводных галерей в той части днища, которая находится под устоями. Массивное днище головы при этом рекомендуется делать облегченного типа, размещая в нем либо технологические помещения, либо полости, заполняемые грунтом, рис. 59. В случае размещения в массиве днища технологических помещений особое внимание должно уделяться обеспечению трещиностойкости элементов днища и их водонепроницаемости.

При значительных напорах возможна также компоновка с расположением водопроводных галерей, их затворов и технологических помещений для обслуживания последних в части днища под судоходным отверстием.

10.10. Для нижних голов типовая компоновка при средних и малых напорах: основные двустворчатые ворота и водопроводные галереи в устоях. Ремонтные ворота - также двустворчатые, большую часть шкафных ниш которых следует размещать в специальной секции, отрезанной от нижней головы сквозным швом, или в пределах направляющих сооружений, принимая размеры элементов конструкции по аналогии с изложенным в п. 10.12.

При высоких напорах нижние головы выполняют с плоскими подъемными основными воротами и железобетонной забральной стенкой над ними, рис. 60. В последнее время в качестве основных ворот на таких шлюзах получили распространение и могут рекомендоваться двустворчатые цилиндрические ворота, рис. 61.

На низконапорных шлюзах в качестве основных ворот нижней головы часто используют уравновешенные сегментные полноповоротные ворота, рис. 55, выполняющие, при необходимости, и функции ремонтных ворот.

В этом случае со стороны нижнего бьефа устраивают различного вида ремонтные заграждения: поворотные фермы, плавучий затвор, шандоры и т.п.

Для ускорения процесса опорожнения камеры и облегчения напряженного состояния ворот, в процессе маневрирования ими, целесообразно предусматривать в двустворчатых воротах шлюзов, при средних и низких напорах, устройство клинкетов.

10.11. Головы морских шлюзов и шлюзов в устьевых участках рек, которые подвержены воздействию двустороннего напора (см. п. 9.2), должны обеспечиваться: либо двумя основными двустворчатыми воротами на каждой голове, работающими соответственно при напоре с одной или с другой стороны, либо воротами такой конструкции, которая позволяет им принимать двусторонний напор, например откатные, уравновешенные сегментные или ворота другого типа с уплотнениями надлежащей конструкции. Кроме того, каждая из голов должна снабжаться ремонтными воротами.

10.12. При предварительной компоновке и конструировании голов можно принимать следующие размеры, необходимые для размещения оборудования:

а) при плоских опускных воротах ширина ворот (вдоль оси шлюза) - (0,1 - 0,125)b_{c,ef} ; глубина пазов - 0,06b_{c,ef} + 0,5\text{м} ;

б) при двустворчатых воротах:

угол наклона створок к прямой, соединяющей оси вереяльных столбов - 18 - 22°;

глубина шкафных ниш в устоях - (0,09 - 0,11)b_{c,ef} ;

длина шкафных ниш - (0,60 - 0,62)b_{c,ef} ;

глубина шкафной ниши в днище - 0,8 - 1,0 м,

где b_{c,ef} - полезная ширина камеры.

При компоновке верхней головы с плоскими основными и аварийно-ремонтными воротами расстояние между их пазами, а также расстояние от верховой грани верхней головы до паза аварийно-ремонтных ворот ориентировочно можно принимать равным ширине пазов (принимаемых по аналогу).

Для нижних голов с двустворчатыми основными и ремонтными воротами расстояние между верховой гранью головы и шкафом основных ворот может быть принято равным 2 - 4 м, но должно быть увязано с размерами соответствующих элементов предохранительного устройства, которое обычно размещается в этой зоне. При этом расстояние между основными и ремонтными воротами обычно составляет 8 - 10 м, при наличии водовыпусков между ними это расстояние увеличивается примерно на ширину водовыпусков.

&10.13 (3.25). Для осмотра и ремонта оборудования и элементов конструкций шлюза, расположенных на глубине до 20 м, следует предусматривать маршевые лестницы, более 20 м - лестницы и лифты.

При расположении центральных пультов управления в башнях высотой 15 м и более следует предусматривать также и пассажирские лифты.&

Лифты и маршевые лестницы располагаются, как правило, в массивах устоев голов, обеспечивая, помимо своего основного назначения, уменьшение объемов бетона по головам. Для этих целей следует стремиться к размещению всех технологических помещений в массивах устоев голов, если при этом обеспечивается их устойчивость.

На камере длиной более 150 м предусматривается не менее двух спусков, предпочтительнее по концам ее.

10.14. Для условий пропуска части паводка через шлюз (п. 1.15 настоящего Пособия) основные размеры, очертания и формы порогов голов и гасительных устройств должны приниматься с учетом необходимого гашения потока. Кроме того, при выборе типа и конструкции ворот в верхних головах следует учесть необходимость маневрирования ими в текущей воде. При этом шлюз должен удовлетворять эксплуатационным требованиям при его работе по своему основному назначению.

При работе шлюза как водосброса оборудование, попадающее в поток, должно быть надежно закреплено и защищено от ударов плавающих предметов.

Камеры шлюзов

10.15. Размеры и очертания днища и стен камер, их конструкция назначаются в зависимости от габаритов шлюза, напора на камеру, принятой системы питания, характера основания и статической схемы работы камеры или ее отдельных частей.

&10.16 (3.8). Камеры шлюзов подразделяются: по типу днищ - с водопроницаемыми и со сплошными водонепроницаемыми днищами (разрезанными продольными швами или докового типа); по расположению водоводных галерей - без водопроводных и с водопроводными галереями в днище или в стенах; по высоте обратных засыпок за стенами - с полными и неполными обратными засыпками.&

Конструкции камер на нескальном основании

10.17. Днища камер при напорах до 5 м могут приниматься водопроницаемыми (рис. 62), если в процессе технико-экономического сопоставления будет установлено, что такая конструкция требует меньших капиталовложений по сравнению с конструкцией камеры со сплошным водонепроницаемым днищем, являющейся более надежной в эксплуатационном отношении.

В конструктивном отношении водопроницаемые днища обычно представляют собой железобетонные или бетонные плиты, уложенные на обратном фильтре. При этом должно быть обращено особое внимание на обеспечение надлежащей длины фильтрационного контура в основании стены. Для достижения более экономичной конструкции стен шлюза, в рассматриваемом случае, может быть целесообразным применение железобетонных распорок, уложенных на уровне дна камеры.

10.18. Сплошные железобетонные днища камер могут быть неразрезными, рис. 63 а, б, в, временно разрезными на период строительства, рис. 63 г, и разрезными консольными с постоянным швом, рис. 64.

&10.19. (3.9). При расположении камер шлюзов в верхнем бьефе и при наличии в основании грунтов с высокими коэффициентами фильтрации следует предусматривать конструкцию камер докового типа с неразрезным днищем.

Для камер, расположенных в нижнем бьефе, продольные постоянные швы в днищах допускается устраивать при надлежащем обосновании.&

10.20. Разрезные днища с постоянным швом применяют в камерах шлюзов, расположенных в нижнем бьефе, преимущественно на связных грунтах основания при отношении высоты стены к полезной ширине камеры более 0,6, а также при отсутствии в основании напорных водоносных горизонтов или возможности возникновения таковых после постановки гидроузла или гидротехнического комплекса (например, судоходного канала) под напор.

10.21. Временную разрезку днищ камер применяют для уменьшения изгибающих моментов и толщины этих днищ. Еще большее уменьшение толщины днища достигается предварительным обжатием бетона за счет растяжения арматуры верхней затяжки при неравномерной осадке полусекций днищ, постепенно нагружаемых в процессе строительства стенами и весом обратной засыпки. Однако при этом усложняется производство работ, которое должно вестись по днищу, стенам камер и обратной их засыпке в определенной последовательности.

10.22. Выбор между разрезными, временно разрезными и неразрезными конструкциями днищ камер, за исключением случаев, указанных в п. 10.20, определяется, в основном, технико-экономическими показателями при данных напорах и геотехнических свойствах грунтов основания. При этом следует учитывать большую эксплуатационную надежность днищ камер, не имеющих постоянных швов.

Для разрезных днищ требуются уплотнения продольных швов, гарантирующие полную их водонепроницаемость как при значительной разности осадок, так и при перекосах отдельных полусекций. Выполнение этого требования часто встречает серьезные затруднения.

10.23. При предварительном проектировании толщину сплошных неразрезных днищ в большинстве случаев принимают равной 0,17 - 0,20 свободной высоты стен камер и не менее 0,1 - 0,125 ширины камеры. При расположении водопроводных галерей в таких днищах камер последние выполняют рамной конструкции, что позволяет снизить материалоемкость конструкции.

10.24. Разрезные днища с постоянным швом в однониточных шлюзах имеют шов по оси камеры. При этом каждая из симметричных половин камеры представляет собой подпорную стену на фундаменте с передней консолью, равной по длине полуширине камеры шлюза.

Консольные разрезные днища применяют и на двухниточных шлюзах, рис. 65.

В этой конструкции для уменьшения задней консоли боковых уголковых стен продольные швы между ними и центральной более тяжелой частью камеры выполняют не вертикальными, а с наклоном в средней их части. Такие швы исключают возможность отрыва конца передней консоли боковой стены от грунта основания.

&10.25 (3.10). Стены камер шлюзов, возводимые на нескальных грунтах, как правило, должны быть гравитационными из монолитного или сборного бетона и железобетона.

Для низконапорных шлюзов, которые сооружаются на основаниях, позволяющих погружение шпунта, допускается, при надлежащем технико-экономическом обосновании, стены камер возводить из шпунта или свай.&

10.26. Стены камер шлюзов с водопроницаемыми днищами, рис. 62, как правило, не имеют водопроводных галерей, что позволяет в этом случае применять конструкции стен облегченного типа - контрфорсные железобетонные, сборно-монолитные уголкового профиля, а также из железобетонного или металлического шпунта. На морских шлюзах, а также на шлюзах, расположенных на приморских окончаниях внутренних водных путей, при малом отношении напора к глубине, а также в случаях, когда под отдельно стоящими стенами камер залегают слабые грунты, стены камер рекомендуется возводить на высоких свайных ростверках.

10.27. Массивные стены камер шлюзов со сплошными днищами без продольных водопроводных галерей могут быть близкими по профилю к трапеции, рис. 63 а, в, г и рис. 64 а. Применимы при таких днищах также контрфорсные стены, рис. 64 б. При наличии водопроводных галерей, рис. 62 б и 64 б, в стенах камер нижняя их часть имеет рамную конструкцию, очертания которой определяются необходимым по площади поперечным сечением галерей, конструктивными и расчетными требованиями, предъявляемыми к железобетонным конструкциям. Ширину по низу трапецеидальных железобетонных стен, засыпанных доверху, принимают равной 0,18 - 0,22 от полной высоты стены, в зависимости от расчетных показателей грунта засыпки и положения уровня грунтовых вод в ней.

&10.28 (3.13). Лицевые грани камер шлюзов следует проектировать вертикальными или с уклоном в сторону засыпки не более 50:1. Наклонные грани стен должны сопрягаться с вертикальными гранями устоев голов переходным участком в продольном направлении с уклоном не более 1:5. Тыловые грани стен камер шлюзов при высоте более 10 м, как правило, следует выполнять с переменным уклоном по высоте.&

Для облегчения условий работы нижних наиболее нагруженных сечений стен камер необходимо устроить постепенный переход от лицевой грани стены к днищу (вут) с уклоном 1:1 - 1:4. Высота вута должна приниматься не больше величины запаса глубины под днищем расчетного судна, а его форма должна учитывать запасы по обводам судна в поперечном сечении.

При напорах более 20 м для облегчения работы стены целесообразно рассматривать вариант неполной обратной засыпки в пределах 0,7 - 0,8 высоты стены с устройством консоли для прохода людей.

Конструкции камер на скальном основании

10.29. Выбор конструкции днища и стен при расположении камер на скальном основании зависит от качества скальных пород и высотного положения их кровли относительно дна камеры и верха ее стен.

На полускальных и слабых скальных породах камеры шлюзов выполняются, как и на нескальных основаниях, железобетонными со сплошным днищем.

10.30. При высоких показателях сопротивления сдвигу и прочности скальной породы, кровля которой лежит ниже или на уровне дна камеры, стены камер могут быть выполнены бетонными треугольного профиля с вертикальной лицевой гранью, рис. 65 а. Продольные водопроводные галереи распределительных систем питания располагают при этом в нижней части бетонных стен камер.

&10.31 (3.11). Стены камер шлюзов, возводимые в скальных массивах, следует осуществлять заанкеренными в скалу <...> или гравитационного типа. Днища камер таких шлюзов выполняются, как правило, в виде плиты, заанкеренной в основание или опертой в стены.&

Конструкции облицовок зависят от качества скалы. При слаботрещиноватой прочной скале облицовка, закрепленная анкерами, воспринимающими при опорожненной камере давление за стенами, может иметь небольшую (0,5 - 1 м) толщину, достаточную лишь для выравнивания выемок. Стены камер выше облицовки могут выполняться бетонными или железобетонными уголкового профиля, рис. 66 в, либо контрфорсными, с заделкой их тыловой арматуры в скалу, рис. 66 г.

При слабой скале облицовки камер рекомендуется устраивать массивными, воспринимающими давление за ними собственным весом, рис. 66 б, д.

10.32. Конструкции днищ камер также зависят от качества скалы. При высоком ее качестве дно камеры можно совсем не облицовывать или применять выравнивающую облицовку, рис. 66 в, г.

При низком качестве скалы днища камер выполняют в виде обратного свода, рис. 66 в, г, или воспринимающей противодавление плиты, упирающейся снизу в стены камеры, рис. 66 б, д.

Причальные и направляющие сооружения

&10.33 (3.26). Причальные и направляющие сооружения подразделяются на следующие типы:

стационарные - монолитные, сборные и сборно-монолитные из бетона и железобетона;

плавучие - металлические и железобетонные понтоны.

Конструкции причальных и направляющих сооружений при их высоте до 20 м и колебаниях уровня воды в бьефе до 5 м должны быть, как правило, стационарными.

При высоте более 20 м и колебаниях уровня воды более 5 м следует применять плавучие конструкции причальных и направляющих сооружений.&

Конструкции стационарных причальных и направляющих сооружений в значительной мере определяются геологическими условиями оснований и зависят от условий работы этих сооружений.

10.34. Опоры причальных сооружений шлюзов, входящих в состав гидроузлов, имеющих гидроэлектростанции, работающие в условиях суточного и недельного регулирования мощности, а также в условиях сработки уровней бьефов, в тех случаях, когда указанные сооружения не имеют засыпки с тыловой стороны, должны рассчитываться на воздействие ледяного покрова, возникающее в результате отмеченного колебания уровней, приводящего к горизонтальному перемещению льда между откосом и причальным сооружением. Ледовая нагрузка на опоры и свайные основания причальных сооружений рассчитывается, в этом случае, как для случая прорезания ледяного покрова опорой [Л.3]. Поэтому тыловым граням опор в зоне возможного воздействия льда со стороны откоса следует придавать наклонное очертание и заостренную форму в плане.

10.35. На грунтах оснований, не допускающих забивки в них свай, засыпные секции причальных и направляющих сооружений выполняются в виде гравитационных (уголковых или контрфорсных) железобетонных подпорных стен, рис. 67 а. Указанное относится как к нескальным грунтам (например, с включениями валунов), так и к скальным грунтам, подошва которых расположена в районе отметки дна подходного канала.

10.36. При грунтах, допускающих забивку в них свай, для засыпных участков рекомендуется рассматривать конструкции в виде железобетонных уголковых или контрфорсных стен на свайном ростверке с передним или задним шпунтом, рис. 67 в, а также конструкции из заанкеренного железобетонного шпунта, рис. 62 д.

Такие конструкции особенно экономичны в условиях высокого уровня грунтовых вод, так как для их осуществления не требуется водоотлив.

10.37. Засыпные конструкции причальных и направляющих сооружений, как правило, применяют только на участках примыкания к головам шлюзов, что позволяет избежать устройства специальных открылков для поддержания откосов обратной засыпки голов.

При значительной высоте сооружений на этих участках, превышающей половину ширины камеры, иногда целесообразно выполнять их со сплошными разрезными или неразрезными днищами, перекрывающими дно канала в суженном его сечении у головы, рис. 68.

&10.38 (3.27). Стационарные причальные и направляющие сооружения следует принимать, как правило, сквозной конструкции.&

В связи с этим их незасыпные участки при грунтах, не допускающих забивку свай, выполняются в виде эстакад с контрфорсными или отдельными опорами, пролеты между которыми перекрыты железобетонными конструкциями на всю высоту возможного навала судов, рис. 69 а.

Фундаментные плиты и опоры таких сооружений обычно возводятся из монолитного железобетона, а пролетные верхние части из сборно-монолитного.

При грунтах, на которых забивка свай возможна, незасыпные участки причальных и направляющих сооружений часто выполняются в виде контрфорсной или коробчатой надстройки на высоком свайном ростверке, рис. 69 б.

10.39. Причальные сооружения в виде отдельно стоящих опор, соединенных между собой служебными мостиками, допускается применять только на водных путях местного значения и при отсутствии на них движения плотов.

10.40. Поверхности причальных и направляющих сооружений во избежание выкрашивания бетона при навалах судов рекомендуется выполнять из бетонов более высоких марок и армировать дополнительными защитными сетками или облицовывать железобетонными плитами-оболочками.

Кроме того, для уменьшения риска повреждения как причальных и направляющих сооружений, так и корпусов судов рекомендуется применять конструкции лицевых элементов причальных и направляющих сооружений на амортизирующих приспособлениях, рис. 70.

10.41. Плавучие конструкции причальных и направляющих сооружений в виде железобетонных или металлических понтонов, перемещающихся при колебаниях уровней между устоями и быками, в которые они упираются, рис. 71, могут быть целесообразны преимущественно при больших колебаниях уровней воды в бьефах и расположении шлюзов в мягких климатических условиях.

10.42. При больших колебаниях уровня воды в бьефах глубоководных водохранилищ целесообразно применить плавучие конструкции причальных и направляющих устройств, удерживаемых цепями, заанкеренными в дно водоема, и связанных с устоями головы перемещающимся по вертикали устройством. В суровых климатических условиях это устройство должно обогреваться, а вокруг направляющего сооружения поддерживаться майна с помощью пневмоустановки или гидропневмоустановки.

&Разрезка сооружений шлюза деформационными швами

10.43 (3.14). При проектировании шлюзов следует предусматривать устройство деформационных швов, уплотнения которых должны обеспечивать их водонепроницаемость.&

Деформационные швы являются постоянно действующими элементами железобетонных и бетонных сооружений шлюза.

Назначение швов - исключить возникновение недопустимых по величине усилий, напряжений и перемещений, а также предотвратить образование трещин или уменьшить величину их раскрытия в бетонных и железобетонных конструкциях шлюза при неравномерной осадке основания, изменений температуры, усадке бетона при твердении или при изменении внешних нагрузок.

Швы бывают:

• постоянные (температурно-усадочные и осадочные швы);
• временные (строительные).

Постоянные швы должны обеспечивать возможность взаимных перемещений частей сооружений как во время строительства, так и во время эксплуатации.

Временные строительные швы должны обеспечивать:

снижение температурно-усадочных напряжений в бетоне в процессе возведения сооружений;

снижение усилий, вызванных неравномерной осадкой частей сооружения в строительный период;

соблюдение требуемой интенсивности работ по возведению сооружения;

унификацию армоконструкций, опалубки, сборных элементов и т.п.

10.44. Постоянные швы могут устраиваться сквозными, разрезающими все сооружения на отдельные секции, и несквозными - в виде надрезов, проходящих в верхней части сооружения в зонах, подверженных значительным колебаниям температуры, рис. 72.

В первом случае швы могут выполнять функции температурно-осадочных, во втором - только температурных.

Расстояние между постоянными, а также временными швами назначается в зависимости от климатических и геологических условий, конструктивных особенностей сооружения, последовательности производства работ и т.п.

10.45. В шлюзах следует различать поперечные (расположенные в плоскостях, перпендикулярных оси шлюза) и продольные постоянные швы.

Поперечные сквозные швы, как правило, устраиваются между головами и камерой с одной стороны, головами и причалами с другой стороны, а также между секциями камер и причальных и направляющих сооружений.

В пределах камер, причальных и направляющих сооружений шлюзов расстояния между поперечными швами (сквозными и несквозными) определяются расчетом в соответствии с указаниями СНиП 2.06.08-87 "Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений".

Расстояние между постоянными швами в сооружениях на скальном основании должно быть не более 30 м.

В сооружениях, расположенных на нескальных основаниях, а также независимо от вида оснований в частях сооружений, не подвергающихся значительным колебаниям температуры (подводные, подземные части и т.п.) эти расстояния, как правило, не должны превышать для:

сквозных швов - 35 м,

несквозных швов - 15 м.

При этом следует стремиться к получению однотипных секций.

Продольные постоянные швы в однониточных шлюзах устраивают по оси камеры. На двухниточных шлюзах продольные швы могут выполняться смещенными в сторону межшлюзья от оси камеры, рис. 65.

10.46. Ширина постоянных температурных и осадочных швов должна назначаться с учетом возможных перемещений смежных частей сооружения таким образом, чтобы они не оказывали давления одна на другую.

Толщина температурного шва не должна быть меньше величины расширения бетонного массива при колебаниях температур в период эксплуатации и может быть определена по формуле:

где \alpha_{t} - коэффициент линейного расширения бетона, приблизительно равный 0,00001;

l_{j} - длина монолитной бетонной конструкции, равная расстоянию между швами;

\Delta t - величина разности средних температур наиболее жаркого и холодного месяцев, определяемая по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

Если шов выполняет функции температурно-осадочного, толщина его увеличивается от значений \Delta l_{t} внизу до \Delta l_{max} вверху:

При этом:

где \Delta l_{set} - толщина шва, необходимая для исключения навала одной конструкции шлюза на другую при неравномерной осадке их;

S_{1} и S_{2} - осадки концов рассматриваемой конструкции длиной l_{j} , полученные соответствующим расчетом;

h_{s} - возвышение сечения, в котором определяется толщина шва над основанием.

10.47. Водонепроницаемость постоянных деформационных температурных и температурно-осадочных швов должна быть обеспечена перекрытием их уплотняющими шпонками. Материал и конструкции шпонок должны удовлетворять условиям работы при напоре как со стороны камеры, так и со стороны засыпок для ограждения от грунтовых вод.

10.48. Шпонки в стенах и устоях, а также в днищах камер и голов подразделяются на наружные, состоящие из лицевых (со стороны камеры) и тыловых (со стороны грунта засыпки или основания) и внутренние (расположенные между лицевыми и тыловыми).

Лицевые и тыловые шпонки выполняют как с заливкой асфальтовой мастикой, рис. 73 б, 74 б, так и только с упругими уплотнениями - техническим войлоком и резиной, рис. 73 а, а также с комбинированными уплотнениями (мастикой и войлоком, рис. 74 а).

Во внутренних шпонках в качестве уплотнений используют резину, рис. 75 а, или металлические листы (нержавеющую или оцинкованную сталь), рис. 75 б.

10.49. Особое внимание при конструировании шпонок следует обращать на сохранение ими водонепроницаемости при различных осадках смежных сооружений, например, голов и секций камер.

Как правило, в швах между устоями голов и стенами камер предусматривают в качестве внутренней шпонки колодец, заполненный асфальтовой мастикой, в которой установлены электроды для ее разогрева в случае нарушения работы шпонки. Кроме того, часто устраивается запасной колодец для заливки его мастикой в случае невозможности восстановить нормальную работу основного колодца, рис. 76.

10.50. Конструкция шпонок температурно-осадочного шва между секцией камеры и нижней головой шлюза должна исключить возможность возникновения в ней гидростатического давления, отвечающего уровню верхнего бьефа в камере при нарушении плотности лицевой шпонки. С этой целью целесообразно полость шва между тыловой и лицевой шпонками сообщать трубой с дренажной галереей в засыпке или с разгрузочной "ванной".

10.51. Швы между засыпными секциями причальных и направляющих сооружений часто выполняют без заполнения. При этом со стороны засыпки выполняется шпонка, в которой в качестве уплотнения используется материал, обладающий хорошей водопроницаемостью, но исключающий вынос грунта обратных засыпок в подходной канал.

10.52. Временные строительные швы по напорным граням сооружения должны перекрываться простейшими противофильтрационными шпонками (из оцинкованной стали, резиновых полос, синтетических материалов и др.).

10.53. Для уменьшения температурно-усадочных напряжений, а также влияния неравномерных осадок основания допускается устройство временных расширенных швов, заполняемых бетоном (замыкающие блоки) после выравнивания температур и стабилизации осадок.

10.54. Не допускается продольная разрезка днища голов шлюзов на нескальных грунтах основания во избежание независимых деформаций устоев, нарушающих нормальные условия работы затворов и механизмов.

10.55. При проектировании деформационных швов рекомендует использовать положения "Руководства по проектированию и устройству гидроизоляции, теплогидроизоляции и деформационных швов", П05-82. ВНИИГ.

11. РАСЧЕТЫ СООРУЖЕНИЙ ШЛЮЗА

Основные положения расчетов

11.1. В соответствии с п. 5.1 СНиП 2.06.07-87 [Л.1] расчеты сооружений судоходных шлюзов должны производиться по двум группам предельных состояний:

&по первой группе (полная непригодность сооружений, их конструкций и оснований к эксплуатации) - расчеты общей прочности и устойчивости системы сооружений - основание; общей фильтрационной прочности оснований; устойчивости против опрокидывания для сооружений на скальном основании и для отдельных видов сооружений - против всплывания; прочности отдельных элементов сооружений, разрушение которых приводит к прекращению эксплуатации сооружений; неравномерных перемещений различных участков основания, приводящих к невозможности дальнейшей эксплуатации сооружения;

по второй группе (непригодность к нормальной эксплуатации) - расчеты оснований на местную прочность; расчеты по ограничению перемещений и деформаций; по образованию или раскрытию трещин; по нарушению местной фильтрационной прочности отдельных элементов сооружений, не рассматриваемой по первой группе предельных состояний.&

11.2. При расчетах следует учитывать совместную работу сооружения с грунтовым или скальным основанием и засыпкой; статические, динамические, сейсмические и температурные воздействия на сооружение и основание, в том числе передаваемые соседними сооружениями; последовательность возведения сооружения и обратной засыпки за ним.

&11.3 (5.2). Расчеты бетонных и железобетонных конструкций, в том числе на температурные воздействия, должны производиться в соответствии со СНиП 2.06.08-87 [Л.6].

11.4 (5.9). Расчеты сооружений небольшой протяженности, непрямолинейных в плане, переменной высоты, с переменной высотой засыпки, с неоднородным вдоль сооружения основанием или засыпкой, или другими переменными параметрами следует производить как для пространственной конструкции, т.е. для всего сооружения или его секции, ограниченной постоянными деформационными швами, с учетом взаимодействия с соседними сооружениями или конструкциями.&

Если параметры сооружения, основания и засыпки не изменяются на протяжении более трех высот сооружения, расчеты допускается производить на единицу его длины.

&11.5 (5.10). При расчете голов шлюзов, расположенных на нескальном основании, следует рассматривать раздельное возведение днища и устоев с последующим их замыканием в пространственную конструкцию докового типа. В головах шлюзов, возводимых на скальном основании, как правило, устои с плитой днища не омоноличиваются, их расчет ведется раздельно.&

11.6. Расчеты устойчивости голов шлюза на плоский, глубинный и смешанный сдвиг производятся в соответствии с разделом 3 и приложениями 5, 6 и 7 СНиП 2.02.02-85 [Л.4].

11.7. При расчете устойчивости голов шлюза на нескальном основании, имеющих отсыпку по боковым поверхностям, не воспринимающую напорный фронт, в силы сопротивления следует включать силы трения грунта по боковым поверхностям.

11.8 Подпорные стены шлюзов, возводимые независимо от днища, следует проверять на опрокидывание по зависимости

где M_{t} , M_{r} - соответственно сумма моментов сил, стремящихся опрокинуть и удержать сооружение относительно центра тяжести прямоугольной эпюры сжимающих напряжений в бетоне интенсивностью R_{bt} , при этом моменты вычисляются для каждого силового воздействия в отдельности;

\gamma_{lc} - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый:

для основного сочетания - 1,0;

для особого - 0,9;

для сочетания нагрузок в периоды строительства и ремонта - 0,95;

\gamma_{n} - коэффициент надежности по степени ответственности (назначению) сооружения, учитывающий капитальность и значимость последствий при наступлении тех или иных предельных состояний, принимаемый равным 1,25; 1,20; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II, III и IV классов;

\gamma_{c} - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 по табл. 5 СНиП 2.02.02-85.

При сопротивлении скального основания смятию R_{cs} или бетонной плиты сжатию R_{bt} , равному менее 20\sigma_{mz} , где \sigma_{mz} - среднее напряжение по подошве сопряжения, устойчивость подпорных стен и аналогичных им сооружений следует рассчитывать по схеме предельного поворота в соответствии с приложением 4 СНиП 2.02.02-85. Сопротивление скального основания смятию R_{cs} следует определять по п. 2.14 и приложению 4 СНиП 2.02.02-85.

&11.9 (5.13). Проверка устойчивости на всплытие камер шлюзов и днищ, отрезанных от стен, производится из условия

где \gamma_{c} = 1 ;

F_{t} и F_{r} - соответственно сумма сил, отрывающих конструкцию от основания и удерживающих ее.&

Прочность контакта сооружения с основанием на отрыв не учитывается. При анкеровке конструкции в скальное основание учитываются удерживающие усилия анкеров. Конструкция, сечение и заглубление анкеров должны проверяться расчетом прочности, устойчивости и деформаций.

11.10. Оценка величины и неравномерности перемещений основных элементов шлюзов производится на основании расчетов осадок, смещений и кренов, выполняемых в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.02-85 (4). При этом, как правило, коэффициенты надежности по нагрузке \gamma_{l} , по материалу \gamma_{m} , по грунтам \gamma_{f} и по ответственности сооружения \gamma_{n} принимаются равными 1,0.

Допускается оценивать неравномерность осадок отдельных элементов шлюзов по степени неравномерности напряжений в основании.

Нагрузки, воздействия и их сочетания

11.11. Нагрузки и воздействия на сооружения судоходных шлюзов подразделяются на постоянные и временные (длительные, кратковременные и особые).

Нагрузки, воздействия и их сочетания должны определяться согласно требованиям СНиП 2.06.01-86 [Л.2], СНиП 2.06.04-82 [Л.3], СНиП II-7-81 [Л.87] и настоящего Пособия.

11.12. В соответствии со СНиП 2.06.01-86 рассматриваются основные и особые сочетания нагрузок и воздействий.

&(5.15). При расчетах на основные сочетания нагрузок и воздействий надлежит учитывать:

постоянные нагрузки и воздействия

а) собственный вес сооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (затворы, подъемные механизмы и пр.), местоположение которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации;

б) вес грунта, постоянно расположенного на сооружении;

в) боковое давление грунта, возникающее от действия собственного веса грунта, постоянных и длительных временных нагрузок, действующих на поверхности грунта; давление грунтовой засыпки на прилегающие участки основания;

г) силовое воздействие воды, в том числе фильтрационное при установившихся расчетных уровнях со стороны лицевой и тыловой граней стен шлюзов, при нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств (для причальных сооружений и набережных, не входящих в состав сооружений напорного фронта, данная нагрузка относится к временной длительной);

д) предварительное напряжение конструкции или ее анкерных устройств;

временные длительные нагрузки и воздействия

е) силовое воздействие воды на лицевую грань стены камеры шлюза при наивысшем уровне воды основного расчетного случая или уровне наполненной камеры шлюза;

ж) температурные воздействия, соответствующие изменениям среднемесячных температур окружающей среды для среднего по температурным условиям года;

з) дополнительное (реактивное) боковое давление грунта на стены камер шлюзов, возникающее от действия длительных временных нагрузок (дополнительное давление воды на лицевую грань, температурные воздействия, вызывающие навал стены на грунт засыпки);

кратковременные нагрузки и воздействия

и) нагрузки от транспортных воздействий, строительных и перегрузочных механизмов и складируемых грузов (в зависимости от эксплуатационных условий данные нагрузки могут быть отнесены к временным длительным);

к) нагрузки от судов (навал, натяжение швартовов) при расчетных скоростях подхода судов;

л) нагрузки от волн, принимаемые в соответствии со СНиП 2.06.04-82* [Л.3] при средней многолетней скорости ветра;

м) ледовые нагрузки, принимаемые в соответствии со СНиП 2.06.04-82* для средней многолетней толщины льда;

н) гидродинамические, пульсационные нагрузки воды.

11.13 (5.16). При расчетах на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать постоянные, временные длительные, кратковременные и одну из особых нагрузок и воздействий:

а) сейсмические воздействия;

б) силовые воздействия воды, в том числе фильтрационные при форсированном уровне воды в водоеме (поверочный расчетный случай), соответствующем уровне нижнего бьефа, в случае нарушения нормальной работы противофильтрационных и дренажных устройств (до 50% полной эффективности) [взамен 11.12 г (5.15 г)];

в) температурные воздействия, определяемые для года с максимальной амплитудой колебаний среднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячной температурой [взамен п. 11.12 ж (5.15 ж)];

г) волновое воздействие, определяемое в соответствии со СНиП 2.06.04-82* при максимальной расчетной скорости ветра обеспеченностью 2% для сооружений I и II классов, и 4% - для сооружений III и IV классов [взамен п. 11.12 л (5.15 л)];

д) ледовые нагрузки, определяемые при максимальной многолетней толщине или прорыве заторов в зимних попусках воды в нижнем бьефе [взамен п. 11.12 м (5.15 м)];

е) воздействия, вызванные взрывами вблизи проектируемого сооружения.&

11.14. В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включать только одновременно действующие кратковременные нагрузки и воздействия, перечисленные в п. 11.12 и, к, л, м, н.

11.15. Коэффициенты надежности по нагрузкам \gamma_{f} принимаются в соответствии со СНиП 2.06.01-86 и приведены в таблице 12. При использовании расчетных параметров tg\varphi_{I} и C_{I} , определенных по СНиП 2.02.02-85 [Л.4] с односторонней (сверху и снизу) доверительной вероятности \alpha = 0,95 , коэффициент надежности по нагрузке для всех грунтовых нагрузок принимается равным 1,0. Следует иметь в виду, что СНиП 2.02.02-85 ориентирует на расчетные характеристики C_{I} и tg\varphi_{I} , соответствующие нижней (относительно среднего значения) части доверительного интервала. При подсчете давления грунта в сочетании нагрузок, когда оно выгодно, надлежит использовать расчетные характеристики, соответствующие верхнему участку доверительного интервала.

11.19 Основное давление грунта следует определять:

для стен на нескальном основании, принимая грунт в состоянии предельного равновесия (активное давление);

для стен на скальном основании при жесткой связи со скалой и при наличии упора с низовой стороны, принимая грунт в допредельном состоянии (давление покоя);

на лицевую грань, принимая грунт в состоянии предельного равновесия (пассивное давление);

б) при расчетах прочности (в том числе контакта сооружения со скалой), деформаций и перемещений гравитационных стен камер шлюзов, принимая грунт в допредельном напряженном состоянии (давление покоя) с лицевой и тыловой граней; при повышенной деформативности стены или основания следует рассматривать возможность образования предельного состояния засыпки с тыловой и лицевой граней стены;

за критерий образования предельного состояния засыпки (активного давления) принимается смещение стены от давления покоя, равное или превышающее 1/2000 от высоты рассматриваемого сечения над основанием стены;

для стен временных шлюзов и высотой до 10 м разрешается производить расчеты на активное давление грунта.

11.20. Дополнительное (реактивное) давление грунта на тыловую грань стены, вызываемое температурными воздействиями, дополнительным давлением воды при наполнении камеры шлюза, другими нагрузками со стороны лицевой грани стены, а также перемещениями основания, приводящими к перемещению стены на грунт засыпки, учитывается при расчете прочности и перемещений конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин; в расчетах устойчивости сооружений дополнительное давление грунта не учитывается. Дополнительное (реактивное) давление грунта определяется расчетом сооружения совместно с грунтом засыпки и основанием в соответствии с п. 8 приложения 9 СНиП 2.06.07-87. Грунт допускается рассматривать как невесомое упругое линейно деформируемое основание, характеризуемое модулем деформации и коэффициентом поперечного расширения или коэффициентом упругого отпора (постели).

11.21. Модуль деформации грунта следует принимать на основании данных лабораторных или полевых исследований, выполняемых в соответствии со СНиП 2.02.02-85. Допускается использовать нормативные значения модулей деформаций грунтов согласно таблице 13 с данными, заимствованными из СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.06.07-87.

а) несвязных

б) связных

Следует учитывать изменение деформативных характеристик грунта по глубине засыпки.

&11.22 (5.7). При определении дополнительного (реактивного) давления следует учитывать влияние расположенных за засыпкой на расстоянии, меньшем ее высоты, других сооружений или скального массива.

11.23 (5.8). В сооружениях с параллельными подпорными стенами (например, двухниточные шлюзы), где расстояние между стенами не превышает высоты засыпки, следует учитывать дополнительное давление грунта, вызванное перемещением параллельно расположенной стены на грунт засыпки.&

11.24. При определении дополнительного (реактивного) давления грунта должно учитываться изменение жесткости конструкции (конструкционного модуля деформации) в связи с образованием и раскрытием трещин. Расчет производится в соответствии со СНиП 2.06.08-87.

11.25. При кратковременном загружении деформационные характеристики засыпок допускается повышать до 30% по сравнению с данными таблицы 2.

11.26. При расчете на температурные воздействия расчетную температуру надлежит определять по общим правилам расчетов нестационарного температурного поля сооружения за шестимесячный период: от самого холодного t_{1} до самого теплого t_{2} , причем действительная криволинейная эпюра распределения температур заменяется статически эквивалентной трапецеидальной эпюрой. Для расчетов методом строительной механики стержневых систем или по теории плит на каждый период определяются средние по сечениям значения температур t_{mt_{1,2}} и их перепады по краям сечений \Delta t_{mt_{1,2}} . Расчетные значения средних температур t_{d} и их перепадов \Delta t_{d} вычисляются как разности

t_{d} = t_{mt_{2}} - t_{mt_{1}} ,

При отсутствии теплофизических характеристик бетона, необходимых для расчета распределения температур и термонапряженного состояния, их допускается принимать по табл. 1 приложения 2 СНиП 2.06.08-87.

&11.27 (5.20). При соответствующем обосновании допускается не учитывать кратковременные нагрузки редкой повторяемости в расчетах по предельным состояниям второй группы.

11.28 (5.21). Пульсационные и другие виды гидродинамических нагрузок определяются на основании гидравлических лабораторных исследований.&

11.29. Сейсмические воздействия на сооружение и грунтовую засыпку следует учитывать в соответствии со СНиП II-7-81 [Л.87].

11.30. Нагрузки от судов следует определять по обязательному приложению 10 СНиП 2.06.07-87 и по Приложению 2 к настоящему Пособию.

РАСЧЕТНЫЕ СЛУЧАИ

11.31 При расчетах сооружений шлюза должны быть рассмотрены следующие расчетные случаи:

В период эксплуатации шлюза при циклическом наполнении и опорожнении камеры.

Эксплуатационный случай I, рис. 77 а.

Камера наполнена до наивысшего судоходного уровня, уровень грунтовых вод за стенами находится на наинизшем уровне.

Эксплуатационный случай II, рис. 77 б.

Камера опорожнена до наинизшего судоходного уровня, уровень грунтовых вод за стенами находится на наивысшем уровне при нормальной работе дренажных устройств.

Ремонтный случай, рис. 77 в, г.

Камера осушена, уровень грунтовых вод за стенами находится на наивысшем уровне (см. п. 3.9 Пособия).

Аварийно-ремонтные случаи:

а) камера наполнена, обратная засыпка частично удалена (желательно рассмотреть случай удаления засыпки до дна дренажа);

б) камера осушена, уровень грунтовых вод в засыпке на наивысшем уровне.

Строительный случай, определяемый схемой производства работ: поэтапные возведение шлюза и выполнение обратной засыпки; при этом уровень грунтовых вод в засыпке принимается в естественных условиях, если дренаж еще не работает.

Размер наименьшей допустимой засыпки ко времени возведения сооружения на полную высоту должен устанавливаться в проекте исходя из условия, чтобы этот случай не был расчетным.

Для камер с временной разрезкой днища на период строительства необходимо производить расчет в строительном случае при двух этапах работы камеры: до замоноличивания временного шва по оси камеры и после его замоноличивания.

Расчет стен камер с водопроницаемыми днищами

11.32. Отдельно стоящие стены камер судоходных шлюзов на нескальных основаниях с водопроницаемыми днищами являются, по существу, малонапорными засыпными гидротехническими подпорными стенами. Для них основными расчетными нагрузками является давление насыщенного и ненасыщенного водой грунта обратных засыпок.

Стены камер шлюзов с водопроницаемыми днищами всех типов (уголкового профиля, контрфорсные, ячеистые из оболочек большого диаметра или из тонких железобетонных плит, шпунтовые и другие) могут быть рассчитаны, во всех принимаемых для судоходных шлюзов расчетных случаях (п. 11.31), используя "Пособие по проектированию подпорных стен" [Л.91]. При этом во всех расчетных случаях необходимо учитывать взвешивающее давление воды в засыпке и основании при соответствующих уровнях, а при наполненной камере необходимо учесть нагрузку от судов.

11.33. Расчеты должны производиться для сооружения в целом на сдвиг по основанию, на опрокидывание и неравномерность давления на основание, а для отдельных конструкций и элементов оснований - на прочность. При этом уровни в засыпке, а также взвешивающее и фильтрационное противодавление воды на фундаментную плиту определяются из условия, что при водопроницаемых днищах в отдельные периоды эксплуатации камера может длительное время (сутки) стоять наполненной или опорожненной. В этом случае неустановившееся движение фильтрационного потока между камерой и дренажем в засыпке будет приближаться к установившемуся, а при дальнейшем быстром (несколько минут) опорожнении или наполнении камеры уровни воды за ней и под ней не могут еще значительно изменяться. Расчетные уровни воды за стенами камер с водопроницаемыми днищами приведены на рис. 78.

Учитывая вышеизложенное, в эксплуатационном расчетном случае опорожненной до минимального уровня камере принимают эпюру фильтрационного давления, полученную в условиях установившегося движения при наполненной камере, рис. 78 а, а в расчетном случае наполненной камеры - эпюру, полученную в условиях такого же движения при опорожненной камере, рис. 78 б.

В ремонтном расчетном случае, ввиду относительно медленного понижения уровня воды в камере при откачке ее, расчетные уровни за стенами и под фундаментной плитой можно принимать по эпюре фильтрационного давления, полученной в условиях установившегося движения при опорожненной камере, рис. 78 б.

11.34. Эпюры фильтрационного давления за стенами и под фундаментной плитой при установившемся фильтрационном потоке между камерой и дренажем на предварительных стадиях проектирования могут быть получены в плоской задаче по существующим способам их расчета (по способу коэффициентов сопротивления, методом удлиненной контурной линии) или методом ЭГДА [Л.71]. Учитывая некоторую условность исходного положения данного расчета и небольшую точность назначения (по данным геологических изысканий), глубину активной зоны фильтрации под стеной камеры T_{\text{акт}} рекомендуется в плоской задаче определять противодавление по методу удлиненной контурной линии [Л.71]. В этом случае при построении развернутого подземного контура сооружения к нему добавляются в обе стороны дополнительные горизонтальные участки длиной \lambda_{0} = 0,44T_{m} ( T_{m} - средняя глубина активной зоны фильтрации), тогда "виртуальная" (кажущаяся) длина подземного контура составит \lambda = \Sigma\lambda_{i} + 2\lambda_{0} .

После этого по линейной зависимости определяют давление на стену и под фундаментной плитой h_{i} .

Водопроницаемые днища малонапорных судоходных шлюзов на нескальных основаниях, состоящие из двух-, трехслойных обратных фильтров, покрытых для защиты их от размыва дырчатыми или щелистыми железобетонными плитами, должны проверяться на выходные градиенты фильтрационного потока i_{ex} = \frac{h_{t}}{l_{t}} \leq 0,6 .

На стадии проекта фильтрационные расчеты оснований и сооружений шлюзов выполняются в соответствии с рекомендациями и требованиями СНиП 2.02.02-85, СНиП 2.06.06-85 и главы 9 настоящего Пособия.

11.35. Горизонтальное давление засыпки на камерную стену выше уровня воды определяется непосредственно по формулам, приведенным в "Пособии по проектированию подпорных стен" [Л.91], а ниже уровня воды по тем же формулам, но с учетом взвешивания, \gamma_{d,up} = \gamma_{d} - (1 - e)\gamma_{w} , где e - коэффициент пористости грунта.

11.36. Расчетные силы от навала судов на камерные стены и для расчетного случая наполненной камеры и от натяжения швартовов для расчетного случая опорожненной до минимального уровня камеры, определяются по формулам, приведенным в Приложении 2.

11.37. При расчете камерных стен типа портовых набережных с уголковыми стенами, заанкеренными за фундаментную плиту, ячеистых стен из оболочек большого диаметра или из тонких железобетонных панелей, а также шпунтовых одноанкерных и заанкеренных наклонными сваями рекомендуется пользоваться указаниями Гипроречтранса по проектированию причальных набережных СНРФ 54.1-85, разделы 1 - 8 с учетом пп. 11.35 и 11.36 Пособия.

11.38. Камерные стены на прочном, ненарушенном и невыветренном скальном основании всех типов: бетонные массивные треугольного и трапецеидального профиля, массивно-контрфорсные и железобетонные контрфорсные с анкеровкой их в скалу или без нее должны рассчитываться при всех расчетных случаях (п. 11.31) по нормам проектирования СНиП 2.06.06-85 "Плотины бетонные и железобетонные".

Расчет камер с разрезными днищами

11.39. Расчет стен камер судоходных шлюзов со сплошными разрезными железобетонными днищами выше отметки дна камеры выполняются в соответствии со СНиП 2.06.07-87 и общими положениями расчетов сооружений шлюзов настоящей главы, используя "Пособие по проектированию подпорных стен" [Л.91].

11.40. При наличии в стенах камер шлюзов с распределительными системами питания круглых или прямоугольных водопроводных галерей, всегда расположенных ниже наинизшего навигационного уровня воды в камере, верхняя часть стены (выше этого уровня) рассчитывается по рекомендациям (п. 11.39), а нижняя часть стены с галереями рассчитывается как рама со стойками, заделанными в фундаментную плиту. Раму считают нагруженной силами, передаваемыми на нее верхней частью стены, а стойки ее нагруженными давлением воды и грунта на них, рис. 79. Стойки и верхний ригель рамы принимают в расчетах постоянной, но различной толщины и жесткости, а нижний ригель, которым является фундаментная плита значительно большей толщины, абсолютно жестким.

11.41. Дальнейший расчет камер однониточных шлюзов с разрезным (по оси шлюза) днищем ведется с установления длины тыловой консоли (при предварительно принятой переменной толщине консольной части и длине в сторону камеры, равной l_{b} = \frac{b_{c}}{2} ). Для этого, задаваясь несколькими ее длинами по простым формулам внецентренного сжатия стен по их основанию, во всех расчетных случаях определяют контактные (реактивные) давления стены на основание в краевых точках днища (по оси камеры и концу тыловой консоли). Полученные результаты считают удовлетворительными при неравномерности давлений под днищем (за вычетом взвешивающего давления воды от уровня его в дренаже) в обоих расчетных эксплуатационных случаях (наполненной и опорожненной камере) не более 1:5 при песчаных несвязных грунтах основания и не более 1:3 при глинистых связных грунтах, рис. 80. В ремонтном случае под днищем не должно быть отрицательных давлений. На шлюзах, осуществленных с разрезными днищами (Нижне-Свирском, Волго-Донского судоходного канала им. Ленина), последние принимались на песчано-глинистых основаниях абсолютно жесткими. Однако при основании с высокими модулями деформации рекомендуется уточнить реактивные напряжения с учетом упругости основания. Это можно делать с учетом веса обратной засыпки, пользуясь имеющимися таблицами значений единичных интенсивностей реактивного давления балки на упругом основании [Л.80, 83] при показателях гибкости днища

где E и E_{1} - соответственно модули упругости грунта основания и днища;

l_{b} , h_{b} - полудлина и средняя толщина днища (без галерей).

11.42. Устойчивость полусекции камерных стен с консольным разрезным днищем с принятой длиной тыловой консоли проверяется только на опрокидывание (сдвигу ее препятствует упор каждой полусекции в противоположную) по формуле

\gamma_{l_{c}}\gamma_{n} \cdot M_{t} \leq \gamma_{c} \cdot M_{r} , 73

где M_{r} и M_{t} - сумма моментов соответственно удерживающих и опрокидывающих полусекцию сил относительно наинизшего положения точки приложения силы упора в разрезном шве. С учетом врезки в днище противофильтрационных уплотнений эту точку рекомендуется предварительно принимать в расчетных случаях опорожненной и осушенной камеры шлюза на 2/3 высоты шва, считая от подошвы днища.

11.43. Консольную часть днища следует рассчитывать на прочность в ремонтном расчетном случае на реактивное давление основания (включая взвешивающее давление воды, рис. 81), и проверять в эксплуатационном расчетном случае наполненной камеры на алгебраическую сумму соответствующего реактивного давления основания и вертикального давления воды на нее из камеры.

Величину силы, сжимающей консоль, принимают при расчете равной

N_{con} = E_{y} + T - P_{f}t_{con} , 74

где

E_{y} = E - \frac{\sigma_{max} + \sigma_{min}}{2} Btg\varphi_{I} - C_{I}B ;

T = \frac{\sigma_{max} + \sigma_{\alpha}}{2} l_{b}tg\varphi_{I} + C_{I}l_{b} ;

\sigma_{max} и \sigma_{\alpha} , \sigma_{min} - ординаты эпюры реактивного давления под полусекцией при абсциссах \alpha = 0 и \alpha = l_{b} ; \alpha = B ;

tg\varphi_{I} и C_{I} - расчетные сдвиговые характеристики на контакте днища с грунтом основания (наибольший реально возможный);

P_{f} - фильтрационное противодавление в расчетном шве консоли толщиной t_{con} .

11.44. Конструкцию уплотнения шва в днище между двумя полусекциями камеры следует проверять по формуле 74 на восприятие им полного горизонтального давления E при tg\prime\varphi_{1} и C_{1}\prime - наименьших реально возможных характеристиках сдвига бетона по грунту основания, а при слабых глинистых и илистых водонасыщенных грунтах основания совсем без учета трения бетона по нему.

Расчет камер с неразрезным днищем

11.45. Расчеты камер судоходных шлюзов с неразрезными днищами следует начинать с установления предварительно ширины стен камеры по низу (и в других сечениях при переломах тыловой грани по высоте) расчетом ее сечений на прочность в плоской задаче в ремонтном расчетном случае на все действующие силы (кроме реактивного давления грунта засыпки от температурных воздействий п. 11.10, з). Затем, по величине изгибающего момента в сечении днища под лицевой гранью стены определяют предварительно толщину днища h_{b} при равномерном по его длине реактивном давлении грунта основания \sigma_{m} = \frac{P_{\gamma}}{2l} .

11.46. Расчет прочности днища, жестко соединенного с камерными стенами, производится во всех расчетных случаях в плоской задаче при однослойном или двухслойном упругом линейно-деформируемом основании конечной глубины, характеризующимися модулями деформации E и коэффициентом поперечного расширения грунта \nu .

11.47. Расчет прочности конструкции камеры может производиться на ЕС-1033 по программе "КРАК", разработанной ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева для плоских стержневых статически неопределимых конструкций в нелинейной постановке задачи.

По этой программе в результате расчетов определяются усилия в сечениях, реакция грунта засыпки и основания, перемещения и величина раскрытия трещин, а также продольная арматура по оси симметрии участков стен и днища.

Пример расчета камеры шлюза с неразрезным днищем приведен в Приложении 3.

11.48. В случае отсутствия у проектной организации ЕС-1033 или программы "КРАК", расчет неразрезного днища камеры может быть, более приближенно, произведен по схеме, приведенной на рис. 82, с определением реакции основания под днищем по таблицам интенсивности реактивного давления под балкой на упругом основании \overline{\mu} = f(x) при каждом виде нагрузок на днище, при коэффициенте гибкости его t, определяемом по (72), где E и E_{1} - модули упругости соответственно грунта основания днища, а h_{b} и l_{b} - средняя толщина и полуширина днища [Л.80, 83].

При суммировании для данного расчетного случая реактивного давления основания от всех нагрузок на днище, включая пригрузку его от веса обратных засыпок за стены, определяются изгибающие днище моменты M_{x} , перерезывающие и продольные силы Q_{x} и N_{x} .

11.49. Влияние пригрузки основания обратными засыпками стен за пределами днища на эпюру реактивных давлений основания на днище зависит от очередности выполнения работ по засыпке. В связи с этим в каждом расчетном случае следует принимать наиболее невыгодные для работы сооружения значения q с коэффициентом надежности 1,1 или 0,9. Форму обратной засыпки обычно принимают при узких пришлюзовых площадках треугольную, при примыкании к шлюзу плотины или дамбы - прямоугольную (рис. 83).

11.50. При расположении в неразрезных днищах камер продольных водопроводных галерей распределительных систем питания расчетный момент инерции днища при определении коэффициента гибкости его t_{fl} принимается равным

J_{b} = \sum_{i = 1}^{i = n} \frac{J_{i} \cdot l_{bi}}{l_{b}} ,

где n - число участков днища различного поперечного сечения;

J_{i} = \frac{bh_{b}^{3}}{12} - момент инерции днища вне галереи;

J_{b} = J_{i} - \frac{bh_{g}^{3}}{12} - момент инерции днища в пределах галерей высотой h_{g} .

11.51. При наличии в неразрезном днище водопроводных галерей расчет этих участков днища можно вести как одноэтажных многопролетных рам с абсолютно жесткими ригелями и ступенчатой (или одинаковой) толщиной стоек по высоте.

11.52. При очень слабых глинистых или илистых грунтах в основании камер с относительной плотностью D < 0,5 допускается определять реактивные давления под днищем по формулам внецентренного сжатия или по методу "экспериментальных эпюр", приведенному в СНиП 2.02.02-85 [Л.4].

11.53. При неоднородном основании, наличии в нем, в пределах активной толщи глубиной h_{\alpha} \geq l_{b} , двух или более слоев различной или переменной толщины, оно приводится в расчетном отношении к однородному основанию с модулем деформации E_{c} , определяемом из условия равенства осадок неоднородного и условного однородного основания по указанной в п. 11.52 главе СНиП.

11.54. Расчет камер с временно-разрезным днищем, разделение которого в строительный период вертикальными штрабами на две или три части для передачи, до их замыкания, части нагрузок от стен непосредственно на основание (и на работу неразрезного днища не влияющих), отличается, в расчетном отношении, от описанного выше расчета камер с неразрезным днищем только тем, что по ряду нагрузок учитывается в расчете только доля их K_{t} , зависящая от отношения расчетной осадки камеры ко времени замоноличивания штраб днища Y_{1} к полной расчетной их осадке Y_{2} . Расчет этих осадок может быть произведен по СНиП 2.02.02-85 или другим техническим литературным материалам, например [Л.80].

Но так как в проектах судоходных шлюзов трудно сколько-нибудь точно предусмотреть срок времени между устройством и замыканием штраб в днище, в них обычно принимают значения K_{t} равными:

0,1 - 0,15 - при песчаных грунтах основания,

0,3 - 0,35 - при связных (глинистых) грунтах основания.

11.55. В отношении устойчивости камеры с неразрезными и временно-разрезными днищами допускается рассчитывать их только на всплывание (так как устойчивость на сдвиг и опрокидывание обеспечивается прочностью днищ и стен).

Камеры шлюзов с неразрезными днищами следует проверять в плоской задаче на всплытие в ремонтном расчетном случае опорожненной камеры при основном и особом сочетании действующих нагрузок и воздействий по формуле 71, п. 11.9.

\gamma_{l_{c}}\gamma_{n}U_{tot} \leq \gamma_{c}(P_{v} + T) , 75

где P_{v} - сумма расчетных значений вертикальных сил (веса конструкции и засыпки на них);

T = E_{ah}tg\varphi - произведение активного давления грунта засыпки (по схеме предельного равновесия) на коэффициент трения его по бетону стен;

U_{tot} - противодавление воды на все днище при наивысшем уровне воды за стенами при основном и особом сочетаниях нагрузок.

Расчет голов

11.56. Устои голов, загруженные и в поперечном, и в продольном направлении давлением грунта и воды (прямо или через ворота), рассчитывают при расчетных нагрузках на устойчивость в отношении сдвига по неразрезному днищу или скале целиком или только одного упорного массива, воспринимающего распор ворот, рис. 84, по формуле

где P - вес массива устоя;

U_{tot} - противодавление на основание устоя;

T_{hw} - давление воды на верховую грань устоя или в расчетном вертикальном шве перед упорным массивом;

E_{hw} - давление грунта на верховую грань устоя;

T_{g} - давление от ворот (вдоль оси шлюза);

tg\varphi - характеристики сдвига по бетону.

В случае невыполнения условия (76) устанавливается поясная арматура, связывающая упорный массив с устоем головы или устой с днищем.

11.57. Напряжения под подошвой упорного массива и всего устоя в краевых точках определяются по следующей формуле внецентренного сжатия

\sigma_{min}^{max} = \frac{P}{A} \pm \frac{M_{x}}{W_{x}} \pm \frac{M_{y}}{W_{y}} , 77

где P - вес устоя или упорного массива с площадью основания A;

M_{x} , M_{y} - моменты всех сил относительно продольной X и поперечной Y осей, проходящих через центр тяжести подошвы;

W_{x} , W_{y} - моменты сопротивления площади подошвы устоя или упорного массива относительно осей X и Y.

При наличии отрицательных напряжений по основанию упорного массива или устоя возможна анкеровка их в бетон днища или скалу.

11.58. При нескальном основании головы с неразрезным днищем расчет давлений ее на основание ведется для головы в целом по подошве ее днища. При этом неравномерность давлений (за вычетом взвешивающего и фильтрационного давления воды) в эксплуатационных расчетных случаях ограничивается коэффициентами неравномерности K_{unr} = \frac{\sigma_{max}}{\sigma_{min}} , принимаемыми не более: при несвязных (песчаных) грунтах основания - 5, при связных (глинистых) грунтах основания - 3.

В ремонтном случае коэффициент неравномерности, при условии обеспечения сжимающих напряжений по всему основанию \sigma>0 , не ограничивается.

11.59. Устойчивость голов на нескальных основаниях проверяют на плоский сдвиг по плоскости подошвы днища, а при наличии в основании слоев более слабых грунтов, до которых доведены зубья днища, также по их подошве по формуле

\gamma_{l_{c}}\gamma_{n} \cdot F \leq \gamma_{c} \cdot R , 78

где R = (P - U_{tot})tg\varphi_{I} + AgC_{I} + E_{fr} + E_{0,tw} + T_{tw} - сумма расчетных удерживающих сил;

F = T_{hw} + E_{a,hw} + T_{s} - сумма расчетных сдвигающих сил;

T_{hw} и T_{tw} - суммарное давление воды на голову со стороны верхнего и нижнего бьефов;

E_{a,hw} - активное давление грунта в состоянии предельного равновесия на голову со стороны верхнего бьефа;

E_{0,tw} - давление грунта в состоянии покоя со стороны нижнего бьефа;

E_{fr} - силы трения от активного давления грунта на тыловые грани устоев головы;

T_{s} - прочие сдвигающие силы, в частности, сейсмические при особом сочетании нагрузок.

При этом допускается учитывать упор голов в расположенные ниже секции камер или пал с неразрезными днищами.

Пример расчета устойчивости верхней головы по схеме плоского сдвига дан в Приложении 4.

11.60. Расчет нижних голов как пространственных конструкций с днищами различного пролета и устоями различной толщины в шкафной и упорной частях может производиться на ЕС-1033 по программе "СИПРАМАК", составленной ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева при приведенных ниже упрощениях расчетной схемы:

а) устои голов массивной конструкции считаются "абсолютно жесткими", в связи с чем не учитываются полости и вырезы в них под водопроводные галереи и оборудование;

б) за расчетный контур принимается плита днища, включая участок его под устоями;

в) нагрузки от веса устоев прикладываются как равномерно распределенные.

11.61. В случае отсутствия у проектной организации ЕС-1033 или программы "СИПРАМАК" несколько более приближенный расчет голов судоходных шлюзов как пространственных конструкций на упругом основании может быть произведен с разбивкой их по длине на 2 или 3 зоны, рис. 85, с принимаемыми постоянными в расчетном отношении поперечными сечениями головы в каждой зоне и расчетными условиями работы днища в каждой зоне как средней между независимой их работой и полной взаимосвязанностью (глава IX [Л.71]). Каждая зона рассчитывается как отдельная балка на упругом основании на эпюру реактивного давления грунта основания под головой в целом, осредненную в пределах каждой зоны. При этом вертикальные силы алгебраически суммируют с уравновешивающими силами между зонами, равными по величине возникающим между ними перерезывающим силам, определяемым по формуле P_{bal} = \Omega_{m} - \Omega_{z} , где \Omega_{m} и \Omega_{z} - площади эпюры реактивного давления грунта основания, полученные для данной зоны соответственно при расчете головы в целом (с учетом продольных горизонтальных сил) и каждой зоны в отдельности от действия на нее только вертикальных сил. Ввиду большой толщины днищ голов они могут приниматься абсолютно жесткими (при t_{fl}<1 ). При этом все вертикальные силы приводятся к равномерной нагрузке интенсивностью g_{r} , влияние приложенных к днищу изгибающих моментов от внешних нагрузок не учитывается, а единичные интенсивности реактивных давлений под симметрично нагруженной балкой длиной 2l_{b} , лежащей на упругом сжимаемом слое конечной глубины H = l_{b} , принимаются по [Л.71].

При других значениях H и t такие данные приведены в приложении к [Л.80].

Уравновешивающие силы считаются приложенными посредине устоев, в виде сосредоточенных нагрузок. С учетом этих сил реакции основания всегда могут определяться как для жесткой балки на упругом основании ([Л.80], таблица 2 приложения).

Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил для отдельных зон и для всей головы определяются далее как средние арифметические значения их для зон и головы в целом.

Расчет причальных и направляющих сооружений

11.62. Особенность статических расчетов, широко применяемых при нескальных основаниях незасыпных причальных сооружений в виде железобетонной надстройки на высоком свайном ростверке, состоит в том, что единственной расчетной нагрузкой на них (кроме веса самой конструкции) является навал подходящих судов.

Определение этой нагрузки, зависящей от кинетической энергии судна и деформации под нагрузкой конструкции причального сооружения и его основания, приведено в Приложении 2.

11.64. При скальном основании на отметках, близких к дну канала, и грунтах основания, не допускающих забивки в них свай, надстройка может опираться на железобетонные опоры, заделанные в основание или в фундаментную плиту. В первом случае стойки рассчитываются как элементы образованных ими рам с жестким верхним ригелем - надстройкой; во втором случае фундаментная плита рассчитывается как конструкция на упругом основании, нагруженная давлением от стоек или бычков. При этом причал рассматривается как сооружение гравитационного типа, которое необходимо рассчитывать на сдвиг, опрокидывание и неравномерность давления на грунт.

11.65. Неравномерность давлений причала под фундаментной плитой следует ограничивать величиной 5 (при несвязных грунтах) и 3 (при связных грунтах основания).

При скальных основаниях неравномерность давлений на него не ограничивается, но не допускается отрицательных давлений или они воспринимаются заделанными в скалу анкерами.

12. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ШЛЮЗОВ

Общие положения

12.1. Настоящий раздел содержит требования к механическому оборудованию, связанному с работой судопропускных сооружений.

Механическое оборудование судоходных шлюзов следует проектировать в соответствии с требованиями к этому оборудованию глав СНиП 2.06.01-86 "Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования", СНиП 2.06.07-87 "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения", настоящего раздела Пособия и СНиП по проектированию стальных конструкций [Л.7].

Оборудование должно удовлетворять условиям прочности, надежности, удобства эксплуатации, экономичности и требованиям техники безопасности.

12.2. Оборудование шлюзов, расположенных на одном водном пути или работающих в одинаковых условиях, должно приниматься по возможности однотипным, с максимальной унификацией и стандартизацией узлов и деталей.

12.3. При проектировании механического оборудования должны быть удовлетворены требования охраны окружающей среды, в частности, исключено попадание в воду смазки и других отходов.

12.4. Оборудование шлюзов не должно выступать за пределы полезных подводных и надводных судоходных габаритов.

12.5. Срок службы узлов и деталей оборудования, которые могут быть заменены только при осушенной камере, должен быть не менее 10 лет.

12.6. Для перехода с одной стенки шлюза на другую по верху ворот должны быть предусмотрены служебные мостики, оборудованные ограждением. Ширина служебных мостиков должна приниматься с учетом возможностей пропуска по ним средств малой механизации, но не менее 1 м. На подъемно-опускных и откатных воротах ограждения мостиков допускается делать с одной стороны и автоматически складывающимися. При ширине мостика более 2 м разрешается не применять ограждений.

12.7. На шлюзах должны быть предусмотрены места для хранения запасных ремонтных затворов, штанг и другого оборудования, защищенные от действия влаги атмосферных воздействий.

12.8. Ворота должны быть оборудованы стационарными стремянками и переходами, люками и лазами для наблюдения за состоянием конструкций. Отверстия шахт для спуска в водопроводные галереи и другие проемы должны быть перекрыты крышками и иметь съемное ограждение. Масса отдельных крышек, поднимаемых вручную, не должна превышать 50 кг. В глубоких (свыше 10 м) шахтах должно быть обеспечено временное или постоянное освещение в зависимости от местных условий.

&12.9 (3.21). На верхних головах шлюзов следует предусматривать основные (эксплуатационные) и аварийно-ремонтные ворота, на нижних головах - основные и ремонтные ворота. На водных путях местного значения допускается использование основных ворот верхней головы в качестве аварийных, в этом случае впереди них необходимо предусматривать установку ремонтных ворот.

Время перекрытия потока аварийными и аварийно-ремонтными воротами должно быть обосновано в каждом конкретном случае.&

Аварийные и аварийно-ремонтные ворота должны закрываться при отключении электропитания. Помимо этого привод аварийных ворот на верхней голове шлюза должен иметь два независимых источника питания.

12.10. Проектом должна быть предусмотрена возможность ремонта и окраски основных и аварийно-ремонтных ворот и их закладных частей. Для обслуживания оборудования на головах шлюзов и вдоль камер должен быть предусмотрен сквозной проход.

12.11. В соответствии с требованиями СНиП III-18-75 "Металлические конструкции" величина фильтрации воды на 1 м по периметру уплотнения не должна превышать следующих величин:

для металлических уплотнений 0,8 л/с;

для неподвижных резиновых уплотнений 0,3 л/с;

для резиновых уплотнений при регулировании их прижатия под напором 0,1 л/с.

12.12. Все металлические ворота, затворы и их закладные части должны проектироваться сварной конструкции. Монтажные соединения могут осуществляться на высокопрочных болтах.

12.13. При проектировании шлюзов, используемых в качестве водосброса для пропуска части паводкового расхода, следует предусматривать устройства:

• для необходимого гашения энергии потока воды;
• по закреплению и защите оборудования шлюза, подвергающегося воздействию потока воды, а также по защите от ударов плавающих предметов.

12.14. При выборе компоновок механического оборудования шлюзов, с целью создания благоприятных условий эксплуатации, рекомендуется отдавать предпочтение вариантам с размещением оборудования в зданиях.

12.15. Должны быть предусмотрены специальные устройства для очистки оголовков водоприемников, шкафных ниш от плавающих предметов и топляков, сороудерживающих решеток, а также, при специальном обосновании, камер шлюзов.

12.16. Проемы, пазы, шахты, ниши в устоях голов и стенах камер необходимо перекрывать защитными приспособлениями, обеспечивающими безопасность судоходства и сохранность тяговых органов механизмов от ударов судов.

12.17 Проектом должно быть предусмотрено:

а) необходимый комплект инструментов и приспособлений для производства ревизии, ремонта, наблюдений и исследований оборудования;

б) оборудование и средства пожаротушения в соответствии с противопожарными требованиями;

в) запасные быстроизнашиваемые детали;

г) для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях траловые устройства для очистки камеры от топляков, древесины и льда.

Расчетные сочетания нагрузок и воздействия на ворота и затворы шлюзов

12.18. Расчеты ворот и затворов следует выполнять по методу предельных состояний для двух сочетаний нагрузок - основного и особого, принимая коэффициенты надежности по нагрузке в соответствии с приведенными ниже.

К основным сочетаниям относятся нагрузки и воздействия, Коэф.

при маневрировании затворами:                                по нагрузке
    а) нагрузки от собственного веса ворот (затворов)        1,1 или 0,9

и находящихся на них постоянных устройств

Коэффициент нагрузки 0,9 принимается в тех случаях, когда это его значение приводит к более невыгодному, по прочности, загружению конструкции.

б) гидростатическое и гидродинамическое давление воды 1,2 или 1,0 при максимальных эксплуатационных уровнях бьефов

в) тяговое усилие привода                                    1,1
г) нагрузка от массы толпы на служебных мостиках             1,2
д) волновые воздействия                                      1,0
е) ветровые воздействия                                      1,2
ж) температурные воздействия                                 1,0

К особым сочетаниям относятся нагрузки основного сочетания, названные в подпунктах «а — ж», а также:

з) давление воды при максимальном возможном напоре 1,0 на конструкцию (вместо п. «б»)

ж) удары плавающих тел 1,0

л) сейсмические воздействия                                  1,0
м) нагрузки, возникающие при монтаже и испытании             1,0

12.19. Сочетание нагрузок и воздействий должно быть установлено с учетом практической возможности одновременного их действия как на конструкцию в целом, так и на отдельные ее элементы.

12.20. При установлении нагрузки на ворота и затворы от обратного напора следует учитывать: длинные волны в подходах, обусловленные наполнением и опорожнением камер шлюзов, а также инерционный спад уровня в них при опорожнении.

Для морских шлюзов и шлюзов, расположенных на приморских окончаниях внутренних водных путей, следует учитывать возможность образования перепадов на воротах при приливах и отливах, а также ветровых нагонах и сгонах.

Величины инерционных колебаний и высоты волн устанавливаются лабораторными исследованиями для шлюзов, располагаемых на сверхмагистральных и магистральных водных путях, и расчетом на водных путях местного значения.

12.21. Нагрузки на основные двустворчатые ворота нижней головы и их механизмы при опорожненной камере должны устанавливаться для двух расчетных случаев: удержание створок в закрытом состоянии при максимальном перепаде, вызванном повышением уровня с низовой стороны ворот, и открывание створок при максимальном перепаде, вызванном понижением уровня с низовой стороны ворот.

Величина расчетного перепада в начальный период открытия либо закрытия ворот шлюза не должна превышать 0,2 м.

12.22. Расчетная гидростатическая нагрузка на ворота промежуточных голов шлюза определяется при максимальном уровне воды перед воротами и осушенном пороге.

12.23. Гидростатическая нагрузка на основные ворота нижних голов шлюзов определяется для максимальной разности расчетных уровней воды в бьефах и камере, определяемых в соответствии с пп. 3.6 и 3.7 настоящего Пособия.

12.24. Аварийно-ремонтные ворота рассчитываются на статический напор так же как основные ворота, но, кроме того, проверяются на нагрузку, возникающую от гидродинамического воздействия потока во время аварийного перекрытия отверстия.

12.25. Ремонтные ворота верхних и нижних голов шлюзов рассчитываются на статический напор воды при отметке наивысшего ремонтного уровня в бьефах и осушенной камере.

12.26. Гидравлическую нагрузку на основные затворы водопроводных галерей следует определять при наивысшем уровне воды перед затвором и осушенной галерее за ним, а также проверить на случай понижения давления за затвором в процессе его работы при максимальном перепаде уровней.

Гидродинамическую нагрузку на эти затворы на предварительных стадиях проектирования допускается определять путем введения коэффициента 1,25.

На последующих стадиях проектирования величина поправочного коэффициента для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях уточняется лабораторными исследованиями, а на водных путях местного значения — расчетом.

Ремонтные затворы рассчитываются на статический напор при осушенных галереях.

12.27. При расчете основных, аварийных ворот и основных затворов водопроводных галерей рассматриваются два эксплуатационных состояния:

а) ворота и затворы закрыты и находятся под воздействием наибольшего гидростатического напора и наиболее неблагоприятного сочетания температур воды и воздуха в зимний и летний периоды, а для ворот верхней головы учитываются нагрузки от ветровых волн. Для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях прочностные расчеты ворот и затворов должны выполняться как для пространственных конструкций;

б) ворота и затворы находятся в промежуточных положениях и подвержены воздействию гидростатических и гидродинамических нагрузок.

12.28. Решетки, устанавливаемые во входных отверстиях водопроводных галерей, рассчитываются на случай 100% их засорения.

Основные ворота шлюзов

12.29 Основные ворота должны удовлетворять следующим требованиям:

а) нормально работать в осенне-весенний период при температуре ниже 0 °C. Расчетные отрицательные температуры устанавливаются техническим заданием на проектирование;

б) допускать возможность ремонта и замены участков уплотнений с помощью водолазов без осушения камеры;

в) при использовании их для наполнения и опорожнения камеры ворота должны подниматься и опускаться под расчетным напором;

г) при совмещении функций аварийных ворот обеспечивать перекрытие отверстий в потоке при отметке наивысшего расчетного судоходного уровня воды.

12.30. Верх обшивки ворот должен возвышаться не менее 0,5 м над наивысшим расчетным судоходным уровнем воды. Низ окна штанги, служащей для маневрирования створкой двустворчатых ворот, должен возвышаться над тем же уровнем не менее чем на 0,5 м.

12.31. Рекомендуется для шлюзов применять в качестве основных ворот двустворчатые (рис. 49, 56, 59), плоские подъемные и плоские опускные (рис. 50, 52, 54, 60). Для шлюзов напором до 5 м рекомендуются полноповоротные сегментные ворота (рис. 55, 58). Применение других типов основных ворот требует надлежащего обоснования.

В шлюзах на приморских окончаниях внутренних водных путей, подверженных приливам, при наличии двустороннего напора рекомендуется применение откатных и сегментных ворот.

12.32 К двустворчатым воротам должны быть предъявлены следующие требования:

а) пяты и гальсбанты не должны участвовать в передаче на анкерные болты гидростатической нагрузки, воспринимаемой воротами в рабочем состоянии, при маневрировании воротами пята и гальсбант воспринимают собственный вес створки и реактивные нагрузки от створки ворот с учетом временной нагрузки на них;

в) конструкции пят, гальсбантов и осей крепления штанг должны обеспечивать автоматическую смазку соответствующих пар трения;

г) ворота должны быть оборудованы устройствами, обеспечивающими и контролирующими правильность створения по всей их высоте;

д) створки ворот должны быть защищены с безнапорной стороны от повреждений проходящими судами отбойной рамой, которая должна быть погружена на глубину осадки расчетного судна в полном грузу от наинизшего судоходного уровня воды. Верх отбойной рамы ворот на нижних и промежуточных головах шлюза должен возвышаться на 0,5 м над верхним привальным брусом порожнего расчетного судна при наивысшем судоходном уровне воды нижнего бьефа или максимальном выравненном уровне воды в смежных камерах.

На воротах верхних и средних голов шлюзов отбойную раму следует возводить, как правило, до верха ворот.

Глубина шкафной ниши ворот должна быть принята с таким расчетом, чтобы отбойная рама не выступала за лицевые грани голов и имела запас не менее 150 мм;

е) должны быть предусмотрены устройства для регулирования гальсбантов, стопорения стяжных муфт и подъема створки над пятой;

ж) при применении погружных ворот на нижней голове средне- и высоконапорного шлюза с забральной стенкой (рис. 60, 61), с верховой стороны выше ворот должно быть предусмотрено защитное устройство, исключающее возможность посадки судна на ворота в процессе опорожнения камеры.

12.33 К основным плоским опускным и подъемным воротам должны быть предъявлены следующие требования:

а) водоудерживающую обшивку и уплотнения рекомендуется располагать с напорной стороны;

б) ворота должны быть защищены от навала судов со стороны камеры;

в) ниши ворот должны допускать возможность их осушения с целью осмотра и очистки;

г) размеры пазов, а также конструкции опорно-ходовых частей и уплотнений должны обеспечивать возможность производства ремонта и замены опорно-ходовых частей и уплотнений в пазах;

д) для уменьшения вибрации ворот при пропуске воды под ними следует предусматривать подачу воздуха по порогу под струю воды;

е) для шлюзов, предназначенных работать в условиях отрицательных температур воздуха, должен применяться соответствующий обогрев, внешние поверхности должны иметь, по возможности, плавные очертания, а опорно-ходовые части, преимущественно, — скользящего типа;

ж) конструкция ворот должна предусматривать фиксацию их в верхнем и нижнем положениях;

з) вода, стекающая с подъемных ворот, должна отводиться в пазы специальными лотками.

12.34 К полноповоротным сегментным воротам должны предъявляться следующие требования:

а) должна предусматриваться автоматическая смазка шарнирных опор;

б) должны предусматриваться стопорные устройства, исключающие передачу усилий на тяговые органы и приводные механизмы при боковых навалах судов на отбойные рамы ворот;

в) для работы ворот в условиях отрицательных температур воздуха должен быть предусмотрен обогрев дисков и уплотнений;

г) ворота должны выполнять функцию основных, поддерживая напор при наполненной камере и функцию ремонтных — при опорожненной камере;

д) должен быть предусмотрен поворот пролетного строения ворот в его верхнее ремонтное положение.

12.35 К плоским откатным воротам должны быть предъявлены следующие требования:

б) тележки для передвижения ворот не должны участвовать в передаче на бетон гидростатической нагрузки;

в) размеры боковой ниши должны быть достаточны для осмотра и ремонта ворот и для замены опорно-ходовых тележек и уплотнений;

г) входное отверстие боковой ниши должно иметь пазы для ремонтного заграждения, устанавливаемого для осушения ниши;

д) паз ворот должен быть перекрыт металлической подвижной защитной стенкой, а входное отверстие боковой ниши должно быть перекрыто торцом ворот.

12.36 К сегментным опускным воротам должны предъявляться следующие требования:

а) должна предусматриваться автоматическая смазка шарнирных опор;

б) ворота должны допускать подъем в верхнее ремонтное положение.

Аварийно-ремонтные, ремонтные ворота и заграждения

12.37. Аварийно-ремонтные ворота рекомендуется применять следующих типов: плоские подъемные и опускные, одностворчатые и двустворчатые откатные, секторные с вертикальной осью вращения, сегментные и, при соответствующем обосновании, другие типы.

12.38. Водоудерживающая обшивка и уплотнения аварийно-ремонтных ворот должны располагаться с напорной стороны.

На аварийно-ремонтных и ремонтных воротах должно быть предусмотрено устройство для заполнения водой межзатворных пространств после их осушения и окончания ремонта.

12.39. Верх обшивки аварийно-ремонтных и ремонтных ворот на головах шлюзов должен возвышаться не менее чем на 0,5 м над расчетным ремонтным уровнем в соответствующем бьефе, назначаемым по п. 3.9 настоящего Пособия.

12.41. Время перекрытия потока аварийными воротами в предварительных расчетах может быть принято не более 2 мин.

12.43. Ремонтные ворота должны обеспечивать возможность установки или разборки их во время навигационного периода в течение не более 4 часов для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях и 24 часов на водных путях местного значения.

12.44. В качестве ремонтных ворот на верхних и нижних головах рекомендуется применять двустворчатые или плоские ворота, применение ворот другого типа должно быть обосновано.

12.45 К двустворчатым ремонтным воротам должны предъявляться следующие требования:

а) должна быть обеспечена возможность подъема ворот над уровнем воды для осмотра и ремонта;

б) створки ворот при нахождении их в потоке должны быть закреплены в открытом положении и защищены от ударов плавающих тел и динамических нагрузок;

в) плоскость ворот в открытом положении, обращенная к камере, должна быть защищена от повреждения проходящими судами отбойной рамой; габариты отбойной рамы назначаются по аналогии с п. 12.32 д Пособия.

Затворы водопроводных галерей

&12.46 (3.23). При проектировании водопроводных галерей кроме основных затворов необходимо предусматривать также ремонтные затворы или устройства, обеспечивающие возможность проведения ремонта каждого из основных затворов в отдельности без перерыва работы шлюза. В водоприемных отверстиях водопроводных галерей следует предусматривать сороудерживающие решетки, пазы для решеток могут использоваться для установки в них ремонтного затвора.

Водозаборные и водовыпускные участки водопроводных галерей должны быть доступны для осмотра и ремонта в осушенном состоянии.&

12.47. Входные отверстия водопроводных галерей перекрываются сороудерживающими решетками. На реках с лесосплавом предусматривается механизированная очистка решеток.

12.48. Затворы водопроводных галерей в головах шлюзов рекомендуется располагать так, чтобы механизм этих затворов и механизм ворот могли обслуживаться одним краном.

12.49. Затворы должны быть доступны для осмотра и, по возможности, ремонта без демонтажа механизмов.

12.50. Размеры водопропускных отверстий галерей, перекрываемые затворами, следует назначать в соответствии со СНиП 2.06.01-86, [Л.2]. Отношение ширины к высоте отверстия должно быть от 1:1 до 1:1,5.

12.52. В качестве основных затворов водопроводных галерей рекомендуется применять плоские затворы при напорах до 30 м, а при больших напорах — обратные сегментные или другие специальные затворы.

12.53 К основным затворам водопроводных галерей предъявляются следующие требования:

а) должна быть обеспечена надежность открытия и закрытия отверстия с посадкой затвора в поток под полным расчетным напором;

б) должна быть исключена возможность попадания воздуха из шахты в галерею;

в) должна быть исключена возможность появления опасных вибраций при полном и частичном открытиях затвора;

г) должна быть исключена возможность повреждения затворов и закладных частей от воздействия кавитации при полном и частичном открытиях затвора;

д) рабочие пути плоских колесных затворов должны быть съемными в пределах высоты отверстия;

е) обшивка плоских затворов должна располагаться с напорной стороны;

ж) затвор должен иметь съемные регулируемые уплотнения, ремонт и замену которых можно производить без демонтажа затвора;

з) смазка опорных шарниров сегментных затворов должна производиться автоматически.

Механизмы ворот и затворов

12.54. Маневрирование основными затворами и воротами должно производиться стационарными механизмами.

12.55. В качестве подъемных и тяговых стационарных механизмов ворот и затворов, как правило, должны применяться гидроприводы. Для маневрирования основными двустворчатыми воротами на водных путях местного значения допускается применять кривошипно-шатунные или реечные приводы.

12.56. Управление стационарными механизмами должно быть местным, дистанционным и автоматическим.

12.57. При маневрировании воротами двумя механизмами, расположенными на разных устоях, необходимо обеспечивать синхронную их работу.

12.58. На механизме подъемных ворот необходимо устанавливать два независимых тормоза.

12.59. Механизмы должны иметь приспособление для защиты от перегрузок, указатели положения основных ворот и основных затворов на центральном пульте и у механизма, а также устройство контроля перекосов и створения ворот.

&12.60 (3.28). В шлюзах на сверхмагистральных и магистральных путях обслуживание всей рабочей зоны шлюза, как правило, следует производить с использованием крана.&

12.61 Для создания нормальных условий эксплуатации механизмов необходимо:

а) в соответствии с правилами техники безопасности и охраны труда все вращающиеся элементы механизма должны быть закрыты съемными кожухами;

б) предусмотреть автоматическую смазку открытых передач и подшипников скольжения.

12.62. Привод двустворчатых ворот должен обеспечивать удержание створок при заданной величине обратного перепада и быть оборудован системой защиты при превышении этой величины.

12.63. В случае пропуска транзитных расходов через шлюз необходимо принять меры по удержанию створок двустворчатых ворот в нишах.

Предохранительные устройства ворот

12.64. Предохранительные устройства перед воротами относятся к основному эксплуатационному механическому оборудованию шлюзов и должны быть всегда готовы к работе.

&12.65 (3.22). Основные ворота шлюза следует защищать от навала судов со стороны верхнего бьефа предохранительными устройствами, рассчитанными на восприятие энергии навала, принимаемой по рис. 86 (черт. 4).

Допускается не устанавливать предохранительные устройства перед воротами верхней головы при продольных скоростях воды в верхнем подходном канале менее 0,5 м/с.&

12.66. Предохранительные устройства на шлюзах шириной менее 12 м могут быть размещены непосредственно на воротах, передавая, посредством амортизаторов, нагрузки от навала судна на ворота. Предохранительные устройства на шлюзах шириной более 12 м должны быть размещены вне ворот и передавать возникающие при навале нагрузки на конструкцию шлюза.

12.67. Для шлюзов шириной 18 м и менее рекомендуется применять гидравлические амортизаторы, а для шлюзов большей ширины — гидравлические или фрикционные. Амортизаторы целесообразно устанавливать у обоих концов заграждения.

12.68. При обоснованном отказе от предохранительных устройств основные ворота нижних голов проверяются расчетом на нагрузку от навала судна с верховой стороны, а ворота верхних голов, в случае отсутствия стенки падения, на навал судна с низовой стороны. Для предварительных расчетов величину силы от навала судна допускается принимать равной 1 МН — для шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях, 0,5 МН — для водных путей местного значения.

&12.69 (3.22). При навале судна на заграждение предохранительного устройства, состоящего из одного каната (цепи), возникающая сила не должна превышать 0,6; 1,0; 1,1 МН (60, 100, 110 т) для судов грузоподъемностью соответственно 2000, 3000 и свыше 3000 т. Для судов типа «река-море» расчетную силу навала следует увеличивать в 1,5 раза. Если заграждение состоит из двух или большего числа канатов (цепей), допускается соответственно увеличивать указанную силу при условии, что обеспечивается равномерное распределение силы навала между отдельными канатами.

Гашение энергии навала должно происходить при ускорении, не превышающем 1 м/с2.

Для предохранительных устройств, расположенных вне ворот, наибольшее перемещение судна от момента навала до полной остановки не должно превышать половины ширины камеры.

При предохранительных устройствах, расположенных на воротах, наибольшее перемещение судна должно быть не более 1 м.&

12.70. Предохранительные устройства, расположенные вне ворот при недостаточном судоходном габарите под заграждением, должны освобождать судоходный пролет так, чтобы не увеличивать время цикла шлюзования, при этом опускание в воду гидроамортизаторов следует избегать.

12.71. При колебании навигационного уровня воды в пределах, обеспечивающих положение нижней точки заграждения в рабочем состоянии от уровня воды на расстоянии 0,5 — 1,5 м, амортизаторы предохранительного устройства могут устанавливаться без изменения их положения по высоте. При больших колебаниях уровня в течение навигационного периода заграждение должно перемещаться вместе с уровнем воды.

12.72. В целях предотвращения искрообразования и сохранности заграждения рекомендуется покрывать последнее износостойким неметаллическим материалом.

Для шлюзов, через которые должны проходить нефтеналивные суда, это требование является обязательным.

12.73. Участок гибкого заграждения, непосредственно контактирующий с форштевнями судов, следует изготавливать из цепей, концы которых посредством траверс соединяются с канатами.

12.74. Необходимое направление канатов заграждения должно обеспечиваться вращающимися блоками, исключающими возникновение трения скольжения канатов по направляющим.

12.75. При проектировании гидроаппаратуры гидравлических амортизаторов необходимо стремиться к тому, чтобы способ регулирования податливости амортизаторов гидравлическими сопротивлениями обеспечивал приблизительно постоянное давление в гидросистеме в течение всего процесса навала или участками (ступенчато).

12.77. При расчете работы предохранительного устройства следует учитывать возможность навала судов не на середину заграждения и не под прямым углом к нему.

12.78. В тех случаях, когда наибольший возможный эксцентриситет навала судна на заграждение относительно оси шлюза не превышает 0,1 ширины камеры, расчет может вестись как для центрального осевого навала с применением коэффициента 1,1 к полученным расчетным величинам.

12.79. До пуска шлюза в эксплуатацию рекомендуется проводить испытание предохранительного устройства по специальной программе.

Причальное оборудование

&12.80 (3.29). Для учаливания судов и плотов в камерах и на причальных и направляющих сооружениях шлюзов надлежит предусматривать причальное оборудование: причальные тумбы, подвижные и неподвижные рымы.

Причальные тумбы следует размещать на стенках с обеих сторон камеры, на причальной линии и на направляющих сооружениях. Подвижные рымы следует предусматривать для камер шлюзов с напором более 3 м и размещать их с обеих сторон камеры. Для шлюзов шириной менее 15 м допускается устройство подвижных рымов только с одной стороны.

Неподвижные рымы устанавливаются с двух сторон камеры и на причальных сооружениях через каждые 1,5 м по высоте.

Расстояние между тумбами и рымами следует принимать не более половины длины расчетного судна, но не более 35 м.

12.81 (3.30). Внешние углы ниш подвижных и неподвижных рымов и проемы в местах установки тумб должны быть защищены металлической облицовкой криволинейного профиля.&

12.82 Подвижные рымы должны отвечать следующим требованиям:

а) не выступать за плоскость стен камеры шлюза, свободно двигаться по направляющим;

б) крюки на рыме должны обеспечивать надежную учалку как груженых расчетных судов, так и судов, следующих порожнем;

в) форма очертания ниш или конструкция рымов выбирается с таким расчетом, чтобы не допускать прикасания причального каната к внешним углам ниши при углах больше 15° между направлением троса и продольной осью шлюза;

г) ниши рымов должны закрываться крышками. Предельное верхнее положение рыма должно ограничиваться упором. Упор должен быть съемным для обеспечения возможности извлечения рыма из ниши.

12.83. При необходимости повышения пропускной способности шлюза рекомендуется применять устройства для ускорения проводки несамоходных судов и плотов и их торможения (электровозы, электрические кабестаны, гидравлическая помощь).

12.84. Причальные тумбы и рымы должны быть рассчитаны на нагрузки от натяжения швартовов, значения которых в зависимости от водоизмещения судна могут быть приняты по табл. 26 главы 4 СНиП 2.06.04-82* [Л.3].

13. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ШЛЮЗОВ

Оборудование для водоотлива

&13.1 (3.24). В шлюзах следует предусматривать стационарные насосные установки для полной откачки воды из камеры и водопроводных галерей на период их осмотра и ремонта.

Производительность насосных установок должна обеспечивать откачку камер шлюзов на сверхмагистральных и магистральных водных путях не более чем за 24 ч, а на водных путях местного значения не более чем за 48 ч. &

В отдельных случаях на двухниточных шлюзах на всех водных путях по согласованию с Минречфлотом РСФСР или другими органами, регулирующими судоходство, допускается осушение отдельной камеры осуществлять не более чем за 48 ч [Л.54].

В тех случаях, когда строительство стационарных насосных установок затруднено, допускается при специальном обосновании и согласовании с Минречфлотом РСФСР или другими органами, регулирующими судоходство, использовать для осушения камер передвижные насосные станции, в том числе и плавучие [Л.54].

13.2. При определении производительности насосов для откачки необходимо помимо первоначального объема воды в камере учитывать и дополнительный приток фильтрационных вод через уплотнения в затворах, принимаемый по п. 12.11 настоящего Пособия.

Во время проведения ремонтных работ при осушенной камере насосная установка должна постоянно удалять фильтрационные воды.

13.3. В двухниточных шлюзах и более осушение камер соседних ниток должно производиться, как правило, поочередно (раздельно). Одновременная откачка камер должна дополнительно обосновываться особенностями шлюза, системы питания и др.

13.4. Как правило, помещения насосных установок размещаются на устоях голов или в их массиве. В массиве устоев размещаются обычно и элементы подводящего тракта насосных установок. Для двухниточных шлюзов насосную установку рекомендуется проектировать общей на две камеры.

13.5. Система откачки шлюза должна обеспечивать раздельное осушение камеры и каждой из водопроводных галерей на участках, расположенных в головах между ремонтными затворами.

В целях полного осушения днища шлюзов в наиболее пониженных участках голов или у основных затворов водопроводных галерей необходимо устраивать водосборные колодцы. Колодцы должны быть доступны для осмотра и очистки.

13.6. Напорные трубопроводы насосной установки должны быть выведены за ремонтные заграждения шлюза, а выходные оголовки их заглублены не менее чем на 0,5 м под нижнюю поверхность ледяного покрова максимальной толщины при минимальном зимнем уровне воды.

13.7. Использование агрегатов насосной установки по откачке камер для хозяйственных и других нужд запрещается [Л.54].

13.8. Для осушения отдельных понижений в конструкциях шлюза, не обслуживаемых стационарной насосной установкой, в проектах необходимо предусматривать переносные насосы.

Колодцы поплавковых устройств

13.9. Для дистанционного контроля за уровнями воды, за установлением моментов их выравнивания в камере и бьефах, а также для обеспечения необходимых блокировок при дистанционном управлении механизмами на шлюзах следует предусматривать установку поплавковых устройств.

13.10 Поплавковые устройства устанавливаются над колодцами, которые рекомендуется размещать в шлюзах:

• однокамерных — на верхней голове шлюза один колодец, связанный с верхним бьефом; на нижней голове шлюза два колодца, один из которых связан с камерой, другой — с нижним бьефом;
• двухкамерных (многокамерных) — на верхней голове шлюза один колодец, связанный с верхним бьефом; на промежуточной голове шлюза два колодца, один из которых связан с верхней камерой, другой — с нижней; на нижней голове шлюза один колодец, связанный с нижним бьефом;
• двухниточных — отдельно для каждой нитки шлюза по аналогии с однокамерным шлюзом.

13.11. Колодцы поплавковых устройств следует размещать на той стороне шлюза, на которой расположен центральный пульт управления шлюзом, в помещениях, обеспечивающих надежную работу устройств при отрицательных температурах воздуха для условий продленной навигации.

13.12. Колодцы поплавковых устройств выполняются круглыми в сечении диаметром, равным 80 см. Стенки колодцев должны быть строго вертикальными и гладкими во избежание зависания поплавков.

13.13. Длина и диаметр патрубков, соединяющих колодцы с камерой или с соответствующим бьефом, подбираются с таким расчетом, чтобы разность уровней воды в камере (или бьефе) и в колодце при их колебаниях не превышала 5 см. Ось патрубка должна быть заглублена ниже наинизшего расчетного судоходного уровня воды в камере или бьефе не менее чем на 1 м. Входы в патрубки должны перекрываться металлическими решетками.

14. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РАБОТЫ ШЛЮЗОВ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ВОЗДУХА

&14.1 (3.7). Судоходные шлюзы следует проектировать с учетом возможности продления навигации и обеспечения работы шлюзов при отрицательных температурах воздуха. Для этих целей надлежит осуществлять обогрев основных ворот, закладных частей и стен камер, обеспечивать устройство майн, уборку льда из камер и др.&

14.2. Мероприятия, обеспечивающие работу судоходных шлюзов при отрицательных температурах воздуха, должны предусматривать:

• ограничение попадания битого льда в верховой подход шлюза;
• исключение ледообразования в шкафных частях ворот и нишах плавучих рымов на поверхности воды и стенах и удаление плавающего льда из зоны действия ворот;
• исключение ледообразования на механическом оборудовании и металлоконструкциях, включающих: основные и аварийные ворота и затворы, их подъемные и приводные механизмы, опорно-ходовые части ворот, затворов и плавучих рымов, уплотнительные узлы, плавучие рымы;
• сведение к минимуму ледообразования на стенах камер и устоев голов и удаление намерзшего льда со стен;
• исключение ледообразования на путевых конечных выключателях;
• исключение ледообразования в шахтах затворов водопроводных галерей и поплавковых колодцах индикаторов уровней воды;
• исключение ледообразования и налипания снега на поверхностях линз сигнальных огней;
• обеспечение возможности ремонта и профилактического осмотра шлюзов при сокращенном межнавигационном периоде или при отсутствии его.

Указанные мероприятия могут быть реализованы как посредством специальных устройств, предусматриваемых в конструкциях шлюза, так и с помощью мер эксплуатационного характера.

14.3. Для ограничения попадания битого льда в верховом подходе к шлюзу целесообразно устройство плавучей ледоудерживающей запани, устанавливаемой в подходном канале.

14.4. Для удаления льда из камеры в шлюзах с распределительной системой питания необходимо, как правило, рассматривать целесообразность устройства в стенке падения дополнительной водопроводной галереи, ответвляющейся от основных водопроводных галерей и отделенной от них специальными затворами.

Попуски воды через эту галерею обеспечивают удаление льда из камеры шлюза, а в сочетании с попусками воды через основные водопроводные галереи — и из верхнего подходного канала. В последнем случае лед из верхнего подходного канала транзитным потоком, который создается попусками через основную систему питания, увлекается в камеру, из которой после закрытия ворот верхней головы, опорожнения камеры и открытия нижних ворот может быть удален в нижний бьеф попусками через дополнительную галерею.

В шлюзах с сосредоточенной системой питания (наполнение — из-под основных ворот верхней головы, опорожнение — через короткие обходные галереи нижней головы) удаление льда из верхнего канала и камеры осуществляется аналогично.

Из канала в камеру лед привлекается попусками через короткие обходные галереи, из камеры в нижний канал лед выносится благодаря попускам из-под ворот верхней головы. Специальных устройств в этом случае не требуется.

14.5. Исключение ледообразования в шкафных частях двустворчатых ворот и стенах может быть достигнуто, при наличии достаточных запасов тепла глубинных вод, применением пневматических систем. С помощью пневматических систем осуществляется также отгон плавающего битого льда из шкафных частей и зоны действия основных и аварийно-ремонтных ворот.

Пневматическая система, рис. 87, состоит из совокупности воздухопроводов, обеспечивающих распределенный и сосредоточенный выпуски воздуха, подводящих воздухопроводов, компрессорной станции с системой очистки воздуха, ресиверов и автоматических задвижек. Участки воздухопроводов, находящиеся в зоне переменного уровня воды, должны быть обогреты. Непрерывный выход воздуха из воздуховыпусков, расположенных у дна, образует водовоздушный факел, поднимающий к поверхности более теплую воду, что и обеспечивает поддержание акватории в зоне движения ворот в незамерзающем состоянии. Отгон льда производится силой течения, создаваемого водовоздушными факелами, возникающими у сосредоточенных воздуховыпусков. Типовая схема размещения пневмоустановок на шлюзе приведена на рис. 88.

14.6. Исключение ледообразования на механическом оборудовании и металлоконструкциях, нарушающего нормальную работу судоходных шлюзов, достигается рядом мероприятий, в том числе:

• в условиях отрицательных температур воздуха в период между шлюзованиями в камере шлюза должен поддерживаться уровень верхнего бьефа (при обеспечении надежной работы шпонок); при этом подъемно-опускные и сегментные ворота верхней головы должны находиться под водой;
• устройство двойных уплотнений ворот с замкнутыми обогреваемыми полостями, исключающими возможность образования наледей;
• устройство утепляющей обшивки с низовой стороны основных ворот шлюза и обогрев междуобшивного пространства или осуществление других мероприятий, исключающих образование льда на напорной поверхности ворот (прежде всего низовых);
• обогрев опорно-ходовых частей ворот, включая тележки, закладные части и опоры скольжения, отдавая последним предпочтение при проектировании как более надежным в работе и легко доступным для осуществления их обогрева в ледовых условиях;
• устройство обогрева подъемных механизмов подъемно-опускных ворот и их шкафных частей путем применения электрокалориферов, при этом низовые части ворот, в которых размещаются обогреваемые конструкции, должны ограждаться от наружного воздуха теплоизоляционным экраном, позволяющим выполнить все необходимые маневры воротами;
• обогрев плавучих рымов, обеспечивающий беспрепятственное их перемещение в нише.

14.7. Сведение к минимуму ледообразования на стенах камер в зоне переменного уровня верхнего бьефа может быть достигнуто применением специальных материалов и составов, уменьшающих адгезию льда.

Удаление наледей, образующихся на камерных стенах в виде вальцов в зоне колебания уровня верхнего бьефа следует осуществлять устройством обогрева поверхности стен. При этом, для уменьшения установленной мощности трансформаторов, удаление наледи должно осуществляться поочередно с различных участков стен.

14.8. Возможность перерывов в навигации для проведения ремонта и профилактического осмотра однониточных шлюзов при сокращенном межнавигационном периоде или при отсутствии его должна быть предусмотрена схемой организации перевозок таким образом, чтобы ущерб народному хозяйству, наносимый ими, был минимален.

По этим соображениям, при длительной эксплуатации в условиях отрицательных температур и, тем более, при круглогодичной навигации предпочтение следует отдавать двухниточным шлюзам.

14.9. При проектировании шлюзов, предназначенных для работы в условиях отрицательных температур воздуха и наличии ледяного покрова на водоемах, следует учитывать сработку водохранилища и особенно предпаводочную, если она совпадает с установленными по п. 3.6 сроками навигации.

В связи с этим, при назначении отметок порогов и высоты ворот проектируемого шлюза, должно быть учтено возможное понижение уровня воды при сработке водохранилища.

15. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ШЛЮЗОВ

15.1. Проекты электроснабжения и электрооборудования шлюзов должны выполняться с учетом требований «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ), а также указаний РТМ 212.0106-81 «Расчет и выбор электрооборудования судоходных сооружений».

Строительная часть зданий и сооружений шлюзов, предназначенных для установки электрооборудования, должна выполняться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами при обязательном выполнении дополнительных требований, приведенных в ПУЭ.

Электроснабжение

15.2. Системы электроснабжения шлюзов должны обеспечивать бесперебойность и экономичность питания потребителей, надежность работы электрооборудования, передачу потребителям электроэнергии требуемого качества, безопасность и удобство эксплуатации.

15.3. Электроприемники судоходных шлюзов, обеспечивающие процесс судопропуска и безопасность эксплуатации, по надежности электроснабжения в соответствии с ПУЭ относятся:

б) на шлюзах водных путей местного значения — ко II категории.

15.4. В качестве основного и резервного электроснабжения рекомендуется использовать питание от энергосистемы. На шлюзах сверхмагистральных и магистральных водных путей при отсутствии надежного резервного источника электроэнергии для обеспечения бесперебойности электроснабжения следует устанавливать дизель-электрические станции с автоматическим запуском.

15.5. Для повышения надежности электроснабжения применяется автоматическое включение резервного питания (АВР). На шлюзах, не оборудованных АВР, должна быть обеспечена возможность перехода на резервное питание соответствующими переключениями на распределительном щите низкого напряжения трансформаторов.

15.6. Для группы шлюзов, располагаемых на водных путях местного значения и не имеющих двойного питания, необходимо предусмотреть складской резерв в количестве одного трансформатора, комплекта коммутационной, защитной и другой аппаратуры и материалов, позволяющих в кратчайший срок устранить возможную неисправность в электроснабжении того или другого шлюза, в кратчайший срок восстановить его работоспособность.

15.7. Питание всех электроприемников шлюза должно осуществляться трехфазным переменным током.

15.8. Величина напряжения электрических сетей до 1000 В должна определяться на основе технико-экономического сравнения двух вариантов напряжения:

• для силовых электроприемников — 380 и 660 В;
• для цепей управления — 220 В переменного и 220 В постоянного тока.

Выбирается вариант с оптимальными технико-экономическими показателями.

15.9. Для однокамерных шлюзов рекомендуется сооружение одной трансформаторной подстанции, расположенной в центре наиболее мощных электроприемников.

Для многокамерных и многониточных шлюзов число подстанций должно быть определено в результате технико-экономического сопоставления.

15.10. Электрические нагрузки следует рассчитывать в соответствии с общепромышленными руководящими указаниями [Л.38, 38а] по определению расчетных нагрузок. При этом необходимо учитывать особенности и режимы работы электроприемников шлюзов (мощность потребителей в рабочей части цикла, длительность работы потребителей за цикл, отсутствие совпадения максимумов нагрузки основных потребителей, включаемых по заранее заданной программе) [Л.50, 50а].

15.11 Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций шлюзов должен производиться исходя из:

а) среднесуточной максимальной нагрузки навигационного периода (включая период продленной навигации);

б) возможности пуска наиболее мощных электродвигателей;

в) необходимости резервирования питания электроприемников в соответствии с их категорией;

д) требования пожарной и электрической безопасности.

Окончательный выбор числа и мощности трансформаторов подстанций производится после технико-экономического сравнения вариантов.

15.12. Тип, мощность и место установки компенсирующих устройств должны обеспечивать наибольшую экономичность системы электроснабжения при соблюдении требований энергосистемы по потреблению реактивной мощности и действующих указаний по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях. Критерием экономичности является минимум годовых расчетных затрат. Для наиболее крупных электропотребителей шлюза рекомендуется применять индивидуальную компенсацию реактивной мощности с доведением тангенса угла до 0,33.

15.13. Каждая подстанция должна содержать распределительные устройства высшего и низшего напряжения и трансформаторы. В распределительные устройства, устанавливаемые в помещениях и на открытом воздухе, входят коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, устройства релейной защиты и автоматики, измерительные приборы.

Устройства релейной защиты должны быть надежны в работе и чувствительны ко всем видам повреждений.

15.14. Распределительные устройства трансформаторных подстанций напряжением выше 1000 В рекомендуется выполнять из сборных комплектных ячеек промышленного изготовления в соответствии с выбранной схемой коммутации.

В качестве коммутационной и защитной аппаратуры следует применять масляные выключатели, если на подстанции имеется автоматическое включение резерва (АВР) на высокой стороне напряжения, а также по условиям устойчивости к токам короткого замыкания данной системы недопустимо применение выключателей нагрузки. В остальных случаях рекомендуется использовать выключатели нагрузки с предохранителями.

15.15. Щиты вторичного напряжения трансформаторных подстанций следует комплектовать из типовых панелей промышленного изготовления. В качестве основной коммутационной и защитной аппаратуры до 1000 В следует принимать автоматические выключатели.

15.16. Вспомогательные электроприемники шлюза следует, как правило, подключать к групповым щитам или силовым сборкам.

При проектировании магистралей 660/380/220 В следует учитывать разновременность работы различных механизмов и электроприемников шлюза с целью уменьшения общего числа магистралей или снижения сечения магистралей, питающих разновременно работающие механизмы.

15.17. Кабельные линии силовых кабелей на шлюзах сверхмагистральных и магистральных водных путей следует выполнять кабелями с медными жилами или кабелями с многопроволочными алюминиевыми жилами, для шлюзов на водных путях местного значения — кабелями с алюминиевыми жилами.

Кабельные линии контрольных кабелей для шлюзов на всех водных путях выполняются только кабелями с медными жилами [Л.50а].

15.18. Кабельные линии в зависимости от условий прокладки должны выбираться согласно ПУЭ.

15.19. Прокладка кабелей на шлюзах должна производиться в кабельных каналах или тоннелях, выполненных в основном бетоне устоев голов и стен камер.

Кабельные сооружения должны быть доступны для обслуживания.

Прокладка кабелей в земляных траншеях допускается только к объектам шлюза, расположенным на прилегающей к шлюзу территории и в сетях наружного освещения этой территории.

15.20. При необходимости прокладки питающих линий, распределительных сетей, линий автоматики и связи с одной стороны камеры на другую следует использовать кабельные переходы либо по надводным конструкциям (мосты, галереи, эстакады т.п.), либо под водой. Для кабельных переходов под водой следует устраивать в основном бетоне голов кабельные шахты, потерны и каналы; прокладка кабелей в трубах не допускается.

15.21. В кабельных сооружениях (тоннелях, каналах, потернах и т.п.) должны быть предусмотрены покрытия с надежной гидроизоляцией, а также дренажные устройства. Минимальная ширина галереи для прокладки кабелей должна быть не менее 1,2 м, а высота — не менее 2 м.

Электропривод основных механизмов

15.22. При выборе оборудования и аппаратуры приводов основных и аварийных механизмов следует учитывать специфические условия эксплуатации шлюзов:

повышенную влажность (до 100%); резкие колебания температуры в различные периоды эксплуатации; длительные перерывы в работе механизмов; большую протяженность соединительных линий.

15.23. Электроприводы основных механизмов шлюзов должны обеспечивать маневрирование затворами и воротами во всем диапазоне изменения статического момента, обусловленного заданным режимом работы.

Отклонение скорости движения затвора (створки) от заданного значения не должно превышать +/- 5%.

15.24. Привод должен иметь устройства, отключающие двигатель при перегрузках, при достижении конечных и предельных положений затворов.

15.25. Величина динамических нагрузок механизма в переходных режимах не должна превосходить 140% максимальной статической нагрузки в электромеханических приводах и 120% максимальной статической нагрузки в электрогидравлических приводах.

15.26. Привод должен обеспечивать работу затворов (ворот) при отрицательных температурах.

15.27. Привод двустворчатых ворот должен обеспечивать снижение скорости движения створок перед створением для безударного и плавного створения и иметь устройства, контролирующие правильность створения. Угловая скорость створки в момент створения не должна превышать 3 \cdot 10^{- 3}\text{рад}/\text{с} для приводов с механическими тормозами и 2 \cdot 10^{- 3}\text{рад}/\text{с} для приводов без механических тормозов.

15.28. Продолжительность закрытия ворот в эксплуатационном режиме должна выбираться в зависимости от размеров перекрываемого отверстия и типа привода и не превышать значений, указанных в п. 2.9 настоящего Пособия.

15.29. Привод основных ворот при головной системе наполнения должен обеспечивать движение их при наполнении по определенному закону (программе), обеспечивающему нормальный гидравлический режим в камере при наибольшей производительности.

15.30. Привод подъемно-опускных ворот должен обеспечивать бесперекосное движение затвора. В случае появления предельного перекоса привод должен автоматически отключаться. Схемой управления должно быть предусмотрено устранение этого перекоса действиями оператора.

15.31. Привод механизмов водопроводных галерей должен обеспечивать движение затворов в соответствии с расчетными режимами наполнения и опорожнения камер шлюзов и, в случае необходимости, допускать возможность раздельного управления каждым из затворов.

15.32. В аварийном режиме работы приводы аварийных ворот и затворов водопроводных галерей должны обеспечивать движение их по заданной программе.

15.33. Аппаратура управления электроприводами основных механизмов шлюзов должна обеспечивать надежную работу как в нормальном, так и в аварийных режимах работы.

15.34. Аппаратура управления и кабели в цепи любого присоединения электропривода основных механизмов должны обеспечивать:

г) защиту от перегрузки, если отсутствует грузовое реле;

д) возможность надежного отсоединения цепи для производства ревизии или ремонта.

15.35. Для обеспечения вышеперечисленных функций аппаратура управления и кабели должны удовлетворять следующим общим требованиям:

а) номинальные напряжения и допустимые токи аппаратов и кабелей должны соответствовать расчетным для данного режима;

б) аппараты должны быть устойчивы при коротких замыканиях; кроме того, аппараты защиты должны надежно отключать предельные токи всех видов короткого замыкания;

в) аппараты защиты не должны отключать цепь при кратковременных перегрузках, связанных с пуском электродвигателей;

г) аппараты защиты должны обеспечивать чувствительность к минимальным токам короткого замыкания;

д) при коротких замыканиях должна быть обеспечена селективность работы аппаратов защиты с ниже и вышестоящими защитными и коммутационными аппаратами.

15.36. Исполнение выбираемого элемента или системы управления электроприводами должно соответствовать категории размещения, предусмотренной соответствующими стандартами.

15.37. При выборе элементов и устройств управления шлюза следует учитывать их режимы работы.

Основными режимами работы элементов и устройств управления шлюза считаются: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

По продолжительному режиму работы выбираются автоматические выключатели, рубильники, линейные контакторы, контакторы и выключатели цепей управления, конечные и путевые выключатели, переключатели постов управления.

Устройства управления аварийными и ремонтными приводами выбираются по кратковременному режиму работы.

По повторно-кратковременному режиму работы рекомендуется выбирать контакторы оперативной коммутации, контакторы ускорения, реле управления.

15.38 Выбор коммутационной аппаратуры и аппаратов защиты должен производиться:

а) для автоматов — номинальный ток максимальных расцепителей тока (МТЗ) в цепях электродвигателей выбирается по его номинальному току и проверяется по условию отстройки от апериодической составляющей пускового тока электродвигателя

J_{oc} \geq K_{s}K_{sf}J_{rs} ,

где J_{oc} — ток мгновенного срабатывания МТЗ;

J_{rs} = \sqrt{2} J_{s} — эффективное значение пускового тока;

K_{s} — коэффициент разброса тока срабатывания (заводские данные);

K_{sf} — коэффициент надежности, равный 1,1.

Для различных серий автоматов коэффициент разброса тока срабатывания по техническим условиям составляет 1,15 — 1,19.

J_{roc} \geq (1,8 + 2,0)J_{s} .

По условию выбора тока отсечки автоматического выключателя может потребоваться увеличение номинального тока МТЗ.

Выбор номинального тока расцепителя автоматического выключателя в цепи питания вторичного распределительного пункта (РП) производится по его расчетному рабочему току и проверяется по условию отстройки выключателя от расчетного пускового тока РП;

б) выбор плавких предохранителей следует производить из условий:

J_{rf} \geq \frac{J_{s}}{2,5} — в цепях электродвигателей;

J_{rf} \geq J_{r} ,

где J_{r} — расчетный длительный ток в цепи;

в) выбор контакторов производится из условий:

J_{cc} \geq J_{m.nom} ,

где J_{cc} — номинальный ток контактора в продолжительном режиме;

J_{m.nom} — номинальный ток двигателя.

15.39. Аппаратура защиты приводов должна выбираться таким образом, чтобы номинальный ток аппарата был не ниже тока продолжительного режима работы потребителя.

Величину токов установок максимальной и тепловой защиты выбирать в соответствии с рекомендациями ПУЭ.

15.40. Аппаратура управления и защиты должна иметь минимальную номенклатуру применяемых элементов и материалов и обеспечивать простоту монтажа и демонтажа. Рекомендуется применение стандартизированных и унифицированных узлов и элементов, блочных конструкций и т.д.

15.41. Форма исполнения систем и устройств управления электроприводами должна соответствовать категории помещения, в котором намечена их установка.

Электрооборудование вспомогательных установок и заземление

15.42. Проект электрооборудования вспомогательных установок должен выполняться с учетом ПУЭ.

15.43. Для электропривода стационарных и передвижных насосов, предназначенных для осушения камер и водопроводных галерей шлюзов, следует применять электродвигатели в водозащищенном исполнении (степень защиты не ниже IP 44).

15.44. Схемы электроприводов потокообразователей и насосов осушения камеры должны предусматривать возможность автоматического управления.

15.45. Для обеспечения работы шлюзов в режиме продленной навигации следует применять электрические установки для обогрева уплотнений ворот, плавучих рымов и стен шлюза в районе шкафной части.

15.46. Конструкция электронагревательных приборов должна исключать вспышку масла, случайно попавшего на нагреватель.

Для сокращения расхода электроэнергии на электрическое отопление следует применять регуляторы температуры для автоматического управления электронагревательными приборами.

15.47. Для подключения различного силового электрооборудования, предназначенного для производства ремонтных работ на устоях, стенах камеры и на причальных сооружениях шлюзов, должны быть предусмотрены силовые сборки промышленного изготовления.

15.48. В проекте электрооборудования должны быть предусмотрены комплекты испытательного оборудования, переносных измерительных и защитных средств, инструмента.

15.49. Для обеспечения безопасного обслуживания электрооборудования и электросетей напряжением до 1000 В и более с заземленной или изолированной нейтралью трансформаторов, все электрооборудование и кабели должны быть надежно заземлены или занулены в соответствии с ПУЭ.

Для повышения надежности заземления следует предусматривать использование закладных частей затворов (ворот) в случаях, когда они по техническим причинам не должны быть специально изолированы от арматуры и заземлений.

Освещение

15.50. Внутреннее электрическое освещение всех помещений шлюза, а также наружное освещение шлюза должны выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ, СНиП по проектированию естественного и искусственного освещения [Л.26] и РТМ 212.0106-81.

15.51. Электрическое освещение шлюзов должно обеспечивать нормируемую освещенность, отсутствие слепящего действия, экономичность и надежность работы, удобство и безопасность эксплуатации, улучшение условий труда.

15.52. Для внутреннего освещения производственных помещений шлюза необходимо применять общее, местное, комбинированное (состоящее из общего и местного) и ремонтное освещение. В глубоких (свыше 10 м) шахтах по обслуживанию механического оборудования шлюза должно быть обеспечено временное или постоянное освещение в зависимости от местных условий. В помещениях пультов управления, механизмов, маслонапорных и насосных установок и у входа в водопроводные галереи рекомендуется предусматривать ремонтное освещение напряжением 12 В.

15.53. Наружное освещение шлюзов должно быть разделено на рабочее и дежурное. В группу дежурного освещения должно входить 20 — 25% светильников наружного освещения, расположенных таким образом, чтобы обеспечить минимально необходимую освещенность территории вблизи зданий сооружения и проходов вдоль камер шлюза.

15.54. Рабочее освещение шлюзов должно включаться на время пропуска судов и проведения ремонтных работ. Управление включением и выключением рабочего и дежурного освещения должно быть выведено на центральный пульт управления.

15.55. В системе освещения шлюза следует использовать газоразрядные лампы и лампы накаливания. Выбор источников света должен производиться на основе технико-экономического сравнения.

15.56. Нормируемую освещенность территории шлюза следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм и правил по проектированию искусственного освещения и действующих инструкций.

Освещенность на поверхности воды при наинизшем судоходном уровне в камере шлюза, в районе ворот, их шкафных частей, а также У причальных и направляющих сооружений в подходных каналах должна быть не менее 5 лк [Л.41].

При использовании на шлюзах систем промышленного телевидения (пп. 16.4, 16.5 настоящего Пособия) освещенность отдельных участков сооружения устанавливается в зависимости от требований к передающим камерам телеустановок [Л.50а].

15.57. В помещениях пультов управления следует использовать, как правило, газоразрядные лампы, которые должны обеспечивать освещенность 200 лк (коэффициент запаса 1,5).

При использовании ламп накаливания должна обеспечиваться освещенность 150 лк (коэффициент запаса 1,3).

15.58. Выбор осветительной арматуры должен производиться в соответствии с требованиями.

Для помещений механизмов, маслонапорных и насосных установок осветительную арматуру следует выбирать как для особо сырых помещений в соответствии с требованиями ПУЭ.

15.59 В шлюзах на сверхмагистральных и магистральных водных путях необходимо предусматривать аварийное освещение:

• для продолжения работы в помещениях пультов управления, связи, распределительных устройств и щитов, механизмов, маслонапорных и насосных установок;
• для эвакуации людей в коридорах и на лестничных клетках всех помещений.

Светильники аварийного освещения должны получать питание как от силовых распределительных щитов, так и от автономного источника питания на случай полного обесточивания шлюза.

В шлюзах на водных путях местного значения аварийное освещение следует предусматривать с помощью переносных аккумуляторных фонарей.

15.60. Светильники для внутреннего и наружного освещения шлюзов должны получать питание от отдельных групповых щитов, присоединяемых к распределительным устройствам вторичного напряжения трансформаторных подстанций. Питание ремонтного освещения следует предусматривать от однофазных трансформаторов.

15.61. Питание светильников как наружного, так и внутреннего освещения следует предусматривать несколькими отдельными группами. Дежурное освещение необходимо выделять в самостоятельную группу.

15.62. Система управления дежурным освещением должна иметь устройство, позволяющее автоматически включать и отключать источники света в зависимости от уровня естественной освещенности.

15.63. Проект наружного освещения должен быть выполнен в соответствии с требованиями архитектурного оформления шлюза, предусматривать возможность и необходимые устройства для обслуживания сети и светильников в процессе эксплуатации.

16. УПРАВЛЕНИЕ. АВТОМАТИКА. СИГНАЛИЗАЦИЯ. СВЯЗЬ

Управление. Автоматика

16.1. На шлюзах сверхмагистральных и магистральных водных путей рекомендуется предусматривать следующие виды управления процессом шлюзования:

• цикловое — процессом в целом или рядом операций шлюзования;
• раздельное — отдельными операциями одним или группой механизмов одного назначения; раздельное управление может быть дистанционным, осуществляемым с пульта, и местным — с местных постов управления.

На шлюзах водных путей местного значения допускается не применять цикловое управление.

16.2. В нормальных эксплуатационных условиях управление процессом шлюзования должно предусматриваться с центрального пульта управления.

Для управления отдельными механизмами в период ремонтных и наладочных работ должны предусматриваться посты местного управления, устанавливаемые непосредственно у механизмов в местах, удобных для наблюдения за воротами (затворами).

16.3. Центральный пульт управления следует размещать таким образом, чтобы при управлении процессом шлюзования была обеспечена хорошая видимость камер шлюза, причалов верхнего и нижнего бьефов и ближайших подходов к этим причалам.

В каждом конкретном проекте выбранное расположение помещения пульта должно проверяться построением графика видимости из помещения пульта.

16.4. В тех случаях, когда из помещения центрального пульта управления не обеспечивается видимость отдельных участков камер или причалов, необходимо предусматривать системы промышленного телевидения или иные технические средства, обеспечивающие видимость участков, закрытых для прямого визуального обзора.

16.5. На шлюзах сверхмагистральных и магистральных водных путей рекомендуется предусматривать системы промышленного телевидения для обеспечения визуального контроля за положением ворот и затворов, а также за швартовкой судов в камере и у причалов.

16.6 Центральный пульт управления рекомендуется размещать:

а) на однокамерных шлюзах — в районе нижней головы со стороны причала верхнего подхода;

б) на многокамерных шлюзах — в районе промежуточной головы между первой и второй камерами со стороны причала верхнего подхода;

в) на двухниточных шлюзах — в межкамерном пространстве.

16.7. Помещение для расположения центрального пульта управления и необходимой аппаратуры пульта должно проектироваться с учетом требований производственной санитарии и гигиены, а также с учетом технических требований, предъявляемых типом применяемой аппаратуры.

Температура воздуха в помещении центрального пульта управления должна поддерживаться: в период навигации не ниже +14 °C, в межнавигационный период — не ниже +5 °C.

16.8. Для обеспечения нормальной работы отдельных механизмов и шлюза в целом и предотвращения выхода оборудования из строя в схемах всех видов управления должны быть предусмотрены соответствующие технологические и предохранительные (защитные) блокировки.

Для шлюзов на водных путях всех категорий обязательными являются следующие технологические блокировки:

б) исключающие маневрирование при неодинаковых уровнях верхнего и нижнего (промежуточного) бьефов ворот и затворов, не рассчитанных на перемещение под напором;

Сигнализация

16.33 Аварийная звуковая сигнализация должна быть предусмотрена в случаях:

Связь