СП 102.13330.2012
Туннели гидротехнические.

СВОД ПРАВИЛ

СП 102.13330.2012

ТУННЕЛИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ

Hydraulic tunnels

Актуализированная редакция СНиП 2.06.09-84

ОКС 93.160

Дата введения 2013-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. № 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил".

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - ОАО "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 30 июня 2012 г. № 268 и введен в действие с 1 января 2013 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 102.13330.2011 "СНиП 2.06.09-84 Туннели гидротехнические"

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты”, а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования -на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет

Введение

Настоящий свод правил разработан с учетом требований Федеральных законов от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ "О безопасности гидротехнических сооружений", от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".

Актуализация выполнена авторским коллективом ОАО "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева": канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы, д-р техн. наук Е.Н.Беллендир, д-р техн. наук В.Б.Глаговский, д-р техн. наук В.Б.Судаков, профессор, д-р техн. наук А.Л.Гольдин, вед. науч. сотр. А.Б.Векслер, канд. техн. наук A.M.Швайнштейн, д-р техн. наук В.Б.Штильман.

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование строящихся и реконструируемых гидротехнических туннелей всех классов, входящих в состав гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения.

При проектировании гидротехнических туннелей в особых условиях (в районах с сейсмической активностью, в северной строительно-климатической зоне, в сложных инженерно-геологических условиях и др.), необходимо соблюдать дополнительные требования соответствующих нормативных документов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

СП 14.13330.2011 "СНиП II-7-81¹ Строительство в сейсмических районах"

СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81¹ Стальные конструкции"

СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85¹ Нагрузки к "воздействия"

СП 23.13330.2011 "СНиП 2.02.02-85¹ Основания гидротехнических сооружений"

СП 31.13330.2012 "СНиП 2.04.02-84¹ "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения"

СП 41.13330.2012 "СНиП 2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения"

СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения"

СП 91.13330.2012 "СНиП II-94-80 Подземные горные выработки"

ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия ГОСТ 21153.1-75 Породы горные. Метод определения коэффициента крепости по Протодьяконову

ГОСТ 14637-89 Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 19282-73¹ Сталь низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная. Технические условия служащая для обеспечения проходческих и монтажных работ до возведения обделки.

3.3 входной оголовок: Входной участок водосброса, в частности водосброса с замкнутым сечением, на протяжении которого осуществляется плавный переход от расширенного входного сечения к начальному сечению транзитной части водосброса.

3.4 водозаборное сооружение: Гидротехническое сооружение, предназначенное для отбора воды.

3.5 гидравлический удар: Повышение или понижение гидродинамического давления в напорном водоводе, вызванное резким изменением во времени скорости движения жидкости.

3.6 гидротехнический туннель: Водовод замкнутого поперечного сечения, устроенный в горных породах без вскрытия вышележащего массива.

3.7 горное давление: Силы, возникающие в массиве, окружающем выработку (туннель).

3.8 горные породы: Геологические тела и их компоненты (блоки, обломки), слагающие литосферу Земли.

3.9 коэффициент крепости породы: Параметр, оценивающий количественно крепость горных пород, приближенно характеризующий относительную сопротивляемость пород разрушению.

3.10 лоток туннеля: Днище или подошвенная плита туннельной выработки, выполненная из железобетона, бетона или набрызг-бетона.

3.11 напорное движение жидкости: Движение, при котором поток жидкости в туннеле не имеет свободной поверхности.

3.12 обделка: Конструкция, выполненная по контуру горной выработки, которая определяет проектное поперечное сечение туннеля, и предназначенная для восприятия внешних и внутренних нагрузок, снижения шероховатости обтекаемой поверхности и сокращения фильтрационных потерь.

3.13 обделки выравнивающие: Обделки, улучшающие гидравлические характеристики туннеля, а также предотвращающие вывалы пород, их выветривание и размывы.

3.14 обделки несущие: Обделки, обеспечивающие восприятие нагрузок в периоды строительства и эксплуатации и удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к выравнивающим обделкам.

3.15 облицовка: Покрытие, защищающее обделку или скальную поверхность горной выработки от интенсивного износа под воздействием кавитации и транспортируемых в потоке тел (наносов, льдин и т.п.), а также существенно уменьшающая фильтрацию, которое выполняется из материалов повышенной прочности: бетона более высоких марок, чем обделка, полимербетона, фибробетона, фиброполимербетона и т.п.

3.16 подземные воды: Воды, находящиеся в толще земной коры во всех физических состояниях.

3.17 цементация: Инъектирование горных пород при помощи цементных растворов.

Основные буквенные обозначения, принятые в настоящем своде правил, приведены в

приложении Г.

4 Общие положения

4.1 Классы гидротехнических туннелей, входящих в состав сооружений

гидроэлектростанций и мелиоративных систем, должны устанавливаться в соответствии со СП

58.13330. Классы гидротехнических туннелей, предназначенных для систем водоснабжения, должны соответствовать категориям надежности подачи воды, устанавливаемым СП 31.13330.

4.2 В зависимости от назначения гидротехнические туннели подразделяются на:

основные, предназначенные для постоянного пропуска воды при эксплуатации гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения, эксплуатационные водосбросные туннели, головные участки второстепенных туннелей до затворов;

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

временные, предназначенные для пропуска воды в период строительства или ремонта гидротехнических сооружений.

Строительный туннель допускается относить к второстепенным сооружениям, если его разрушение, независимо от срока эксплуатации, может вызвать последствия катастрофического характера, или значительную задержку возведения основных сооружений.

При проектировании туннелей основного или второстепенного назначения должна быть рассмотрена возможность использования их для пропуска воды в период строительства водоподпорных сооружений.

4.3 В зависимости от гидравлического режима гидротехнические туннели подразделяются на:

напорные;

с частично напорными режимами течения (допускаются при относительно невысоких напорах - отводящие тракты ГЭС, нерегулируемые туннели);

безнапорные.

В гидротехнических туннелях допускаются частично напорные режимы течения, характерные для смены безнапорного режима течения напорным и наоборот. Длительная работа при таких режимах должна быть обоснована.

4.4 В отводящих частях водосбросных туннелей, работающих в широком диапазоне изменения граничных условий (уровней бьефов и расходов), как правило, следует предусматривать безнапорный режим течения, а во входных частях до основных затворов -напорный. Для обеспечения устойчивого безнапорного режима работы необходимо предусматривать устройства для подачи воздуха в начало участка безнапорного движения. Размеры воздуховодов следует обосновывать специальными расчетами или модельными исследованиями, либо принимать на основе аналогов.

4.5 Для снижения стоимости гидроузлов при проектировании необходимо рассматривать варианты использования всего или части трактов гидротехнических туннелей для выполнения нескольких технологических функций: пропуска расходов строительного и эксплуатационного периодов, выполнения различных типов попусков, подвода или отвода расходов гидроагрегатов, гашения избыточной кинетической энергии.

4.6 Основные технические решения проектов новых и реконструкции существующих гидротехнических туннелей (гидравлический режим работы, глубину заложения, расположение в плане и продольном профиле, поперечное сечение, тип обделки и др.) следует принимать на основе сравнения технико-экономических показателей вариантов с учетом общей компоновки сооружений гидроузла, мелиоративной системы или системы водоснабжения, условий их эксплуатации, назначения туннеля, намечаемых способов и сроков строительных работ, топографических, инженерно-геологических, гидрогеологических, климатических и других условий района строительства.

Выбранный вариант проектного решения должен обеспечивать надежность (прочность, устойчивость, долговечность) и экономичность сооружения, возможность механизации и индустриализации строительных и ремонтных работ, оптимальные эксплуатационные качества туннелей.

4.7 Данные по гидрологии должны содержать следующие сведения:

расчетные расходы воды, пропускаемой через туннель, и соответствующие им уровни воды верхнего и нижнего бьефов;

режим колебания уровней и скоростей воды в реке (водоеме) в районе строительства туннеля;

химический состав речной воды, ее агрессивность и температура;

количество и механические характеристики наносов, транспортируемых рекой.

4.8 При проектировании гидротехнических туннелей необходимо проводить инженерно-геологические изыскания по всей его трассе.

4.9 При инженерно-геологических и гидрологических изысканиях следует особое внимание уделять:

тектоническим нарушениям по трассе туннеля и в районе его строительства; положению поверхности подземных вод и источникам их питания;

возможным оползневым процессам и селевым потокам на участках входа и выхода туннеля из грунтового (скального) массива; фильтрационной устойчивости пород;

возможности развития химической и механической суффозии; наличию зон карста по трассе туннеля; локальным выходам агрессивных подземных вод; возможности химического кольматажа дренажных устройств.

При строительстве туннеля в условиях многолетней мерзлоты необходимо учитывать расчетные значения прочностных, деформационных и теплофизических характеристик пород в мерзлом и оттаявшем состояниях, характер и степень льдистости, температуру многолетнемерзлых пород и температуру воды, протекающей по туннелю, температурное поле при установившемся тепловом режиме в процессе эксплуатации.

4.10 Нормативные и расчетные значения характеристик прочности и деформируемости грунтов определяются в соответствии с положениями СП 23.13330.

4.11 Туннели для пропуска строительных расходов, транспортирующие влекомые наносы, необходимо проектировать с возможностью проведения их ежегодного осмотра и ремонта после прохождения паводка. Для этого следует рассматривать целесообразность сооружения двух туннелей с входными оголовками на разных отметках.

4.12 В гидротехнических туннелях I и II классов должна предусматриваться установка контрольно-измерительной аппаратуры для проведения натурных наблюдений за работой сооружения в процессе строительства и в период его эксплуатации, для оценки состояния обделки туннеля, окружающего его грунта (в том числе, зацементированного), давления грунтовых вод на обделку, гидравлического и фильтрационного режимов.

5 Трасса и поперечное сечение туннеля

5.1 При проектировании трассы гидротехнического туннеля надлежит по возможности избегать участков, находящихся в неблагоприятных для сооружения туннеля инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (значительные тектонические нарушения, газоносные участки, участки с притоком подземных вод, оползни, селевые потоки, карсты), а также участков, характеризующихся неблагоприятными санитарными условиями (скотомогильники, кладбища, свалки).

5.2 Трасса туннеля, как правило, должна быть прямолинейной и минимальной длины. Непрямолинейную трассу допускается принимать в случаях, когда это обусловлено компоновкой гидроузла, необходимостью обеспечения достаточной глубины заложения туннеля, топографическими условиями местности, принятыми способами производства работ, а также необходимостью избежать расположения туннеля в неблагоприятных условиях, указанных в 5.1.

5.3 Радиусы поворота трассы туннеля при скоростях течения до 10 м/с следует принимать равными не менее трех значений ширины (диаметра) туннеля в свету, а углы поворота не более 60°. При скоростях течения свыше 10 м/с значения радиуса и угла поворота необходимо определять на основании гидравлических расчетов или исследований в случаях напорного потока и спокойного безнапорного потока (число Фруда для потока меньше 1) и для сооружений I и II классов на основании экспериментальных исследований для бурного безнапорного потока (число Фруда для потока больше 1).

Начальный и концевой участки криволинейной трассы туннелей следует предусматривать прямолинейными длиной, равной пролету (диаметру) выработки, но не менее 6 м.

5.4 Формы поперечных сечений безнапорных туннелей (рисунок 1), а также соотношение их размеров следует принимать в зависимости от коэффициента крепости грунта по таблице 1.

Таблица 1

* Допускается применять при форме I поперечного сечения туннеля (рисунок 1).

** Применяется при специальном обосновании.

Примечания

1 Данные таблицы 1 относятся к соотношению kih = 1. При колебании уровня воды в туннеле свыше 0,3 h допускается принимать hiЬ > 1.

2 В местах сопряжения лотка со стенами туннеля необходимость устройства закруглений (вутов) определяется расчетом.

Коэффициент крепости I определяется по ГОСТ 21153.1 или принимается равным частному от деления предела прочности образца породы на одноосное сжатие (в МПа) на 10.

5.5 Для безнапорных туннелей, проходящих в грунтах, развивающих горное давление, несимметричное относительно вертикальной оси сечения, в набухающих грунтах, а также при высоком напоре подземных вод следует принимать поперечное сечение кругового очертания.