Камеры и головы судоходных шлюзов

Типы и конструкции камер шлюзов на нескальных основаниях сильно зависят от геологических условий и геотехнических характеристик оснований – прочности, деформативности, водопроницаемости, сопротивления сдвигу и размыву. Камеры возводят из бетона и железобетона. Их различают в зависимости от типа стен, днищ и обратных засыпок.

По типу стен камеры шлюзов могут быть откосными или вертикальными. В настоящее время применяют только вертикальные камеры имеющие небольшой уклон лицевых граней (1/50 – 1/100).

По типу днищ применяют два основных вида: 1) со сплошными водонепроницаемыми железобетонными днищами, жестко связанными со стенами камер; 2) с водопроницаемыми днищами и отдельно стоящими стенами.

При сплошном водонепроницаемом днище шлюз представляет собой замкнутую коробку, которую фильтрационный поток воды обтекает снизу и сбоку. Фильтрационный поток носит установившийся характер.

Для облегчения работы конструкций и понижения уровня грунтовых вод за стенами камеры устраивают открытый или закрытый дренаж с продольным уклоном 0,002 – 0,005 в сторону нижнего бьефа.

Для ограничения контактной фильтрации вдоль тыловых граней верхних голов их пазухи часто засыпают маловодопроницаемыми грунтами и устраивают выступы на тыловых гранях головы или в грунтовую засыпку забивают короткую линию шпунта.

При камере шлюза со сплошным днищем в напорный фронт входит нижняя голова, на которой и сосредотачивается весь напор на камеру. Поэтому обходной фильтрационный контур у нижней головы должен быть достаточно развит, что достигают забивкой шпунта.

Для облегчения конструкций камер обратную засыпку за их стенами можно выполнять с наименьшей необходимой шириной пришлюзовой площадки поверху (3,5 – 5 м). Можно также ограничить высоту этой засыпки, тогда эксплуатационные площадки устраивают на консолях.

При водопроницаемых днищах камер на общее движение фильтрационного потока из верхнего бьефа в нижний накладывается фильтрация воды: при наполненной камере – из камеры в обратную засыпку, под нижней головой и в обход ее в нижний бьеф; при опорожненной камере – из верхнего бьефа в камеру, под верхней головой и в обход ее и из обратной засыпки под стенами в камеру. Эта фильтрация носит неустановившийся характер.

В этом случае каждая голова шлюза является самостоятельным напорным сооружением, поэтому каждая из них должна иметь самостоятельный подземный контур, который включает понур и шпунт перед ним. Напорными сооружениями являются также и стены камеры, для которых также необходимо устройство подземного контура. В связи с этим камеры шлюзов с водопроницаемыми днищами всегда выдвигают в нижний бьеф. Для предотвращения выноса грунта в камеру необходимо также устраивать обратный фильтр по дну камеры.

Камеры шлюзов со сплошными железобетонными днищами на нескальных грунтах являются наиболее совершенными и надежными. Поэтому применение камер шлюзов с водопроницаемым днищем и с отдельно стоящими стенами допускается лишь при очень выгодном экономическом обосновании и при напорах на шлюзе до 6 м.

Конструкции камер со сплошными днищами. Железобетонные стены камер без продольных водопроводных галерей могут быть монолитными, контрфорсными или ячеистыми. При наличии водопроводных галерей они имеют рамную конструкцию. Верхняя часть стен может быть как сплошной, так и контрфорсной.

Тыловым граням стен высотой до 10-15 м придают постоянный уклон, а при большей высоте – полигональное очертание с двумя или несколькими увеличивающимися уклонами.

Для уменьшения толщины стен понизу часто устраивают постепенный переход к днищу, приближая форму камеры шлюза в поперечном разрезе к прямоугольнику со слегка закругленными нижними углами.

Сплошные железобетонные днища могут быть неразрезными, временно разрезными и разрезными консольными.

Толщину неразрезных днищ принимают равной 1/5 – 1/6 высоты стен и не менее 1/8 – 1/10 ширины камеры.

Временную разрезку днищ применяют для уменьшения изгибающих моментов, что позволяет уменьшить толщину этих днищ. Это же можно достичь предварительным обжатием бетона за счет растяжения арматуры верхней затяжки.

Рамную конструкцию днищ применяют при размещении в них водопроводных галерей. Это приводит к уменьшению объема железобетона.

Разрезные днища устраивают со швом по оси камеры. При этом каждая из половин камеры представляет собой железобетонную стену на отдельном фундаменте с передней консолью. Такая разрезка позволяет значительно уменьшить толщину днища к оси шлюза; за счет этого увеличивается живое сечение камеры, что приводит к улучшению отстоя судов, особенно при головном наполнении. Данные днища чаще всего устраивают на глинистых основаниях. При устройстве их на песчаных грунтах, необходимы более совершенные уплотнения продольных швов, которые обеспечили бы полную их водонепроницаемость. Разрезные днища применяют с контрфорсными, ячеистыми или рамными стенами камер, с дренированной засыпкой в верхнем бьефе при выдвинутых в нижний бьеф камерах шлюза, а так же при .

В общем случае выбор конструкции днищ камер определяется технико-экономическим расчетом.

Стены и днища камер всех типов, выполняемые из железобетона должны иметь по длине камеры температурные и осадочные швы. Расстояние между ними обычно принимают 20 – 30 м. Внутреннее уплотнение этих швов применяют такой же конструкции, что и на других гидротехнических сооружениях, однако имеются и специфические для шлюзов конструкции.

Конструкции камер шлюзов с водопроницаемыми днищами. Камеры с водопроницаемыми днищами применяют для шлюзов с небольшим напором, которые имеют головные системы питания, и стены которых не имеют продольных галерей. Это привело к распространению стен облегченных типов – преимущественно контрфорсных железобетонных, а также из стального и железобетонного шпунта, устройство которых требует б о льшего развития подземного контура, противофильтрационных и дренажных устройств. При всех таких типах стен дно камеры покрывают креплением – бетонными плитами, уложенными на обратный фильтр. В случае устройства стен на слабых грунтах, прибегают к применению свайных оснований.

Конструкции камер шлюзов на скальных основаниях зависят от качества слагающих их пород.

На полускальных и слабых скальных породах камеры шлюзов выполняют такими же, как и на нескальных основаниях. Если же показатели сопротивления сдвигу и прочности скальных пород высоки, стены камер выполняют треугольного профиля с вертикальной лицевой гранью.

В случае залегания кровли скалы выше дна камеры, то нижние части стен и днищ камер выполняют в виде бетонных облицовок скальной выемки. При высоком качестве скалы дно камеры можно не облицовывать. Для уменьшения давления фильтрационной воды с внутренней стороны на облицовку за ней устраивают дренаж.

Дата добавления: 2015-07-02