Переходные сооружения
К водопроводящим сооружениям, устраиваемым на водохозяйственных каналах, относятся: акведуки, дюкеры, лотки, селепроводы, трубы на каналах и под каналами, ливнеспуски и гидротехнические туннели. Наиболее сложные в конструктивном отношении переходные сооружения - акведуки и дюкеры.
Акведук (от лат. aqua - вода и duco - веду) - сооружение в виде моста, по верхней части которого прокладывают водопроводящий элемент - лоток или трубу. Акведуки целесообразно применять, когда препятствия находятся ниже канала (рисунок 62): при пересечении малых рек, балок, понижений местности глубиной до 20 м значительной длины, на каналах, где сокращение потерь напора имеет существенное значение [3, 19].
Рисунок 62 - Акведук Пон-дю-Гар, Франция
Акведуки выполняют из сборного, сборно-монолитного или монолитного железобетона, реже металлическими. Пролетное строение акведуков, как и мостов, бывает арочным, рамным, балочным и др (рисунок 63, 64).
Арочную конструкцию (рисунок 62) используют при строительстве акве дука над узким и глубоким ущельем с прочными (скальными) берегами. Акведуки рамной конструкции (рисунок 63) устраивают при переходах через широкие и неглубокие долины, поймы рек, каналы, дороги в неглубоких выемках. Они представляют собой одну или несколько двухконсольных рам с температурно-осадочными швами между ними. Верхний ригель такой рамы представляет собой лоток акведука, а стойки служат его опорами.
Рисунок 63 - Акведук рамной конструкции.
Акведуки балочной конструкции применяют на участках каналов с понижением местности и дорогами, проходящими под каналами.
Акведук состоит из входной части, лотка и выходной части. Входная часть обеспечивает плавный переход от ширины канала к ширине лотка акведука. Этому же условию должна удовлетворять конструкция выходной части. Вход и выход сооружения устраивают в виде раструба, в плане, соответственно, сужающегося или расширяющегося, длиной не менее четырехкратной глубины воды в канале. В местах сопряжения входной и выходной частей с каналом устраивают ныряющие стенки или косые плоскости [20].
Рисунок 64 - Подвесной акведук
Перед входной частью у начала понура, а также в конце выходной части для снижения фильтрации под сооружением устраивают бетонные зубья или забивают шпунтовые стенки. Иногда под стенкой или зубом делают дренаж с выводом его в овраг или канал, пересекаемый акведуком. Для предотвращения выхода фильтрационного потока на откос и повышения его устойчивости у подошвы откоса устраивают дренаж. Швы по длине водопроводящей части акведука делают водонепроницаемыми.
По конструктивным особенностям пролетного строения акведуки можно разделить на два основных вида. Первый из них состоит из двух независимых конструкций - моста, подобного проезжему, и лотка, уложенному по нему. Во втором виде акведуков пролетным строением будет сам лоток, опирающийся на опоры.
Как правило, сборные конструкции акведуков возводят только второго типа.
Через акведук должен быть предусмотрен пропуск шуги и плавающих предметов. При пересечении акведуком реки, ручья нижняя часть его должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимального уровня воды в водотоке. Если водопроводящая часть акведука представляет собой лоток, то его стенки должны возвышаться над уровнем воды в нем не менее чем на 0,1 м.
Акведук состоит из отдельных звеньев железобетонных параболических лотков длиной 6 м. Швы между звеньями уплотняют прокладками из упругой резины или мешковиной, пропитанной битумом. Опоры рамного типа высотой 2, 3, 4 и 5 м опираются на фундаменты из плоских железобетонных плит. Акведук монтируют из готовых железобетонных блоков, применяя краны
экскаваторы и автомобильные краны различной грузоподъемности. Дюкеры (напорные водоводы) устраивают на каналах и водотоках, когда препятствия (реки, каналы, суходолы, дороги) расположены на том же или на близком уровне или когда нет возможности выдержать необходимые габариты при строительстве акведука (например, при пересечении с судоходной рекой). При пересечении каналом (водотоком) глубоких и широких рек, долин, оврагов строительство дюкера может быть экономически выгоднее строительства акведука, главным образом, за счет стоимости опор. В месте пересечения двух каналов дюкер устраивают на канале с меньшим расходом. По конструктивным особенностям различают колодезные (шахтные) и криволинейные дюкеры (рисунок 65). По числу ниток дюкеры бывают одноочковые и многоочковые. По условиям производства работ и эксплуатации дюкеры подразделяют на закрытые, открытые и комбинированные [8, 9, 10].
К основным частям дюкера относят входной и выходной оголовки, напорные трубопроводы, анкерные и промежуточные опоры и участки сопряжения с каналом. Ремонтные затворы, решетки, служебные мостики, перильные ограждения, водовыпускные патрубки, контрольные люки, компенсаторы являются вспомогательными частями дюкера (рисунок 66).
а, б - закрытые колодезный и криволинейный соответственно;
в - открытый с напорными трубопроводами.
Рисунок 65 - Основные конструктивные схемы дюкеров (по Гришину, 1979)
Колодезный дюкер состоит из входного и выходного колодцев и напорной трубы, которая проходит от входного колодца к выходному. Как колодцы, так и водопроводящую часть дюкера монтируют из железобетонных элементов. Во входном колодце предусматривается устройство решетки, предотвращающей засорение дюкера. Сверху колодцы закрываются крышками. В нижних частях колодца в отдельных случаях предусматривается устройство грязевиков для осаждения наносов.
Криволинейные дюкеры делают из круглых или прямоугольных железобетонных труб. Дюкер делают, чтобы можно было его осматривать, ремонтировать и очищать в период эксплуатации. Он должен быть водонепроницаемым и обеспечивать отвод фильтрационных вод за пределы сооружения.
I - напорные трубопроводы; II – верхняя камера; III – нижняя камера;
1 - подводящий самотечный трубопровод; 2 – щитовые затворы; 3 – задвижки; 4 – аварийный выпуск.
Рисунок 66 - Схема дюкера через реку
