П-864-88
-------------------
Гидропроект

ПОСОБИЕ
по проектированию судоходных шлюзов к СНиП 2.06.07-87
"Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные
и рыбозащитные сооружения"
 

    
    УТВЕРЖДЕНО Главным инженером института Новожениным В.Д. 28 июня 1988 г.
    
    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.      

    
    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

    
    Примечание: Высота сооружений принимается равной высоте отдельных конструкций судоходного шлюза (голов, секций камер) в наиболее заглубленной их части. Высота шлюза определяется по разности отметок верха устоев голов или пришлюзовых площадок (исключая парапеты и другие выше расположенные конструкции) и подошвы сооружений (без учета местных заглублений в основание, устройства зуба и т.п.)
    
    
    В зависимости от последствий нарушения эксплуатации гидротехнических сооружений класс их назначается по табл.2.
    

Таблица 2

    
    Примечание: Если по гарантированной и средненавигационной глубинам судового хода участок водного пути относится к разным классам, то его следует относить к более высокому из этих классов. Примеры отнесения водного пути к отдельным классификационным группам: сверхмагистрали - водные пути Единой глубоководной системы европейской части СССР; магистрали - Москворецкая система, реки Северский Донец, Ока; водные пути местного значения - реки Маныч, Сох, Цна и др.
    
    
    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 бить 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 природа, 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.
    

    
    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.
    

    
    1.17. Судоходные шлюзы, предназначенные для строительства в зонах распространения вечномерзлых грунтов, на просадочных и набухающих грунтах и в районах с карстовыми образованиями, надлежит проектировать по индивидуально разработанным техническим условиям, утверждаемым в установленном порядке, с учетом требований СНиП 2.06.07-87 "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения".
    
    1.18. Проектирование временных судоходных шлюзов следует производить по рекомендациям настоящего Пособия с учетом временного характера сооружений и условий эксплуатации.
    

    
    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

    
    1.26. 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".
    

    1.33. При использовании в конструкциях судоходных шлюзов камня, щебня, гравия и песка требования к ним должны соответствовать:
    
    - для камня СНиП "Каменные и армокаменные 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 заполненения 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".
    
    1.36. Разрешается применение новых синтетических материалов в конструкциях судоходных шлюзов и их оборудовании при условии надлежащего обоснования целесообразности использования соответствующих материалов.
    
    1.37. Использование строительных материалов для возведения судоходных шлюзов производится в соответствии с "Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов".
    
    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

    
    2.2. 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 производятся 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.     

    
    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.
    
    Для выполнения расчетов по определению необходимого количества шлюзований в сутки надлежит определить состав судов, подлежащих размещению в камере за одно шлюзование.
    
    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 толкачем 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 толкачем. 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.
    

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

    
    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 пропуске через шлюз плотов и отсутствии специализированной нитки для этих целей необходимо учитывать затраты времени на траление и очистку камеры от топляков при каждом переходе от пропуска серии плотов к пропуску судов. Количество таких операций в сутки должно устанавливаться с учетом количества подлежащих пропуску плотоединиц и числа рейсов пассажирского флота, проходящего шлюз по жесткому расписанию и требующего соответствующей подготовки камеры.
    
    При расчете пропускной способности многокамерного шлюза с числом камер более двух необходимо принимать схему серийного шлюзования с числом пропусков до трех судов (группы судов) одного направления в серии, если этому не препятствует необходимость пропуска пассажирского флота.
    

Пример определения пропускной способности шлюза

    Исходные данные.
    
    Однониточный однокамерный шлюз с размерами в плане 300x37 м и глубиной на пороге 5,5 м.
    
    Напор на шлюзе - 15 м.
    
    Система питания - распределительная.
    
    Ворота верхней головы - плоские, высота перекрываемого отверстия 8 м.
    
    Ворота нижней головы - двустворчатые.
    
    Среднесуточный судооборот в наиболее напряженный период навигации, а также состав флота, подлежащего пропуску через шлюз, принимается в соответствии табл.4.     
    

Таблица 4

    
    
    Плотовые перевозки не предусматриваются.
    
    Предусматриваются две пары шлюзований технического флота, что требует 0,7x4=2,8 часа в сутки. На шлюзование транспортных судов остается 23-2,8=20,2 часа.
    
    Продолжительность навигации - 200 сут.
    
    Коэффициент неравномерности - 1,3.
    
    Средневзвешенный коэффициент использования грузоподъемности судов - 0,8.
    
    Определение пропускной способности шлюза следует начинать с выбора оптимальных схем расстановки судов в камере шлюза, при которых наиболее полно используется площадь ее зеркала, см. рис.1.
    
    

Рис.1. Схемы расстановки судов в камере шлюза

    
    Затем, исходя из суточного судооборота (данные табл.4) и в соответствии со схемами размещения судов в камере определяется количество шлюзуемых групп судов (количество шлюзований), а учитывая требования п.2.13. - количество двусторонних (75%) и односторонних шлюзований.
    
    Далее производится определение продолжительности судопропуска. Формулы для определения затрат времени на шлюзование имеют следующий вид:
    
    для одностороннего шлюзования     

;                               (4)

    Для двустороннего шлюзования     

;                               (5)

где: и - время входа судов в шлюз соответственно при одностороннем и двустороннем движении судов;
    
     - время учалки судна;
    
     и - время открытия или закрытия ворот соответственно верхней и нижней голов шлюза;
    
     и - время выхода судов из шлюза соответственно при одностороннем и двустороннем движении судов;
    
     - время наполнения или опорожнения камеры;
    
     - суммарные затраты времени на шлюзование.
    
    Расчет времени шлюзования для первой схемы расстановки судов, рис.1, ведется по формуле 5 как для пропуска одиночного судна (жесткосчаленный состав) при двустороннем движении.
    
    Длина пути входа:     

;

    
где: при несимметричном подходе и     

м
    
м

м

    Средняя скорость входа состава 0,9 м/с
    
    Время входа с
    
    Длина пути выхода равна длине пути входа - 896 м.
    
    Средняя скорость выхода состава 1,2 м/с
    
    Время выхода с
    
    Время учалки состава =120 с
    
    Время открытия или закрытия ворот верхней головы
    
    =150 с
    
    Время открытия или закрытия ворот нижней головы
    
    =180 с
    
    Время наполнения камеры:     

с

    
    Общее время шлюзования =5646 с
    
    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.
    
    Таким образом, в соответствии с предыдущим расчетом длина пути входа рассматриваемого состава - баржа пр.156 с буксиром пр.749 составит 896 м.
    
    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.
    
    

Рис.2. График входа судов по схеме 2

    
    
    Таким образом, суммарное время входа второго судна составит с
    
    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:     

с

    
    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.     

м

    
    Время выхода состава с.
    
    Время выхода второго судна равно времени выхода состава и времени, за которое состав проходит расстояние 140 м, равное длине второго судна с.
    
    Время выхода третьего судна, определяющее весь процесс выхода при этой схеме:     

с

    
    Время остальных операций указано в расчете для схемы 1.
    
    Общее время шлюзования при расстановке судов по схеме 2 при двустороннем движении составит:
    
    =6998 с
    
    Аналогичным образом определяется время шлюзования при двухстороннем движении для схем 3, 4, 5 и 6. Оно соответственно составит 6076, 6900, 6750 и 6794 с.
    
    Расчет времени одностороннего шлюзования выполнен по формуле 4 для схемы 4, рис.1, как для одностороннего группового судопропуска.
    
    Длина пути входа состава:
    
     м
    
    Путь входа следующего за ним грузового теплохода будет равен м.
    
    Время входа этого теплохода:
    
     с
    
    Время входа пассажирского судна, равное суммарному времени ввода судов:
    
     с
    
    Далее определяется время выхода судов из шлюза.
    
    Длина пути выхода состава м, время его выхода - с
    Грузовой теплоход затрачивает с
    
    И пассажирское судно с
    
    Итак, время выхода =492 с
    
    Суммарное время шлюзования.
    
    =3495 с
    
    Поскольку по схемам расстановки судов в камере, рис.1, предусматривается, в основном, групповой пропуск судов, время для одностороннего шлюзования, рассчитанное для схемы 4, принято в качестве среднего времени одностороннего шлюзования для всех групп судов при определении общего времени на односторонние шлюзования.
    
    Все расчетные данные по определению судопропускной способности камеры шлюза представлены в таблице 5.
         

Таблица 5

    
    
    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:     

млн. т

    
    Наибольшая навигационная судопропускная способность будет равна:     

судов

    
    Следует отметить, что более правильно оценивать допустимый уровень загрузки шлюза не осредненным коэффициентом неравномерности, а расчетом фактической его загрузки, пользуясь методом иммитационного 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. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТОВ ШЛЮЗОВ

Таблица 6 (1)

    
    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 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 п.п.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.
    

         
    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.
    

    
    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.
    

    
    Уровень воды в верхнем бьефе при ремонте шлюзов принимается на отметке расчетного наивысшего судоходного уровня, определяемого по п.3.7. и 3.8. настоящего Пособия.
    
    3.10. В соответствии со СНиП 2.06.01-86 (п.п.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%.
    
    В строительный период следует учитывать возможность повышения уровня воды против расчетного из-за возникновения заторных или зажорных явлений.
    

    В зависимости от класса внутреннего водного пути высота подмостового габарита должна быть не менее указанной в табл.7 (ГОСТ 26775-85).

    

Таблица 7

    
    
    При размещении мостового перехода на шлюзе в районе подходных каналов высота подмостового габарита () назначается по табл.7 от расчетного наивысшего судоходного уровня воды (п.3.7 настоящего Пособия) в соответствующем бьефе. Ширина подмостового габарита () 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.
    
    

Рис.3. Подмостовые габариты в шлюзе:

а - при вертикальных стенах камеры шлюза;
б - при наклонных стенах камеры шлюза;
1 - расчетный наивысший судоходный уровень

Рис.3а. Подмостовые габариты в подходном канале;

1 - расчетный наивысший судоходный уровень

    
    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:     

    
    Надводные габариты судов принимаются в соответствии с указаниями п.2.1. настоящего Пособия и согласовываются с органами, регулирующими судоходство на соответствующем водном пути.
    
    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.
    
    При отсутствии необходимых данных о положении привальных брусьев расчетных грузовых судов положение верхнего привального бруса допускается принимать на расстоянии , рис.4а, определяемом от расчетного наивысшего судоходного уровня воды по формуле:

,                                                        10

где: - возвышение верхнего привального бруса расчетного, по высоте надводного борта, судна над наивысшим уровнем;
    
     - высота борта расчетного судна;
    
     - статическая осадка расчетного судна в полном грузу.   

Рис.4. Определение возвышения верха стен судоходных сооружений:
    
а - по судну при полной загрузке; б - по судну в порожнем состоянии;
1 - расчетный наивысший судоходный уровень; 2 - верх стены или парапета;
3 - верх площадки, расположенной вдоль стены.
    

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

,                                             11

где: - возвышение нижнего привального бруса расчетного судна над наивысшем уровнем;

     - статическая осадка расчетного судна порожнем;
    
     - расстояние между привальными брусьями; приимается равным 1 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.
    

    
    Габарит по высоте отчитывается от уровня площадки шлюза или бровки канала.
    
    При проводке судов или плотов через шлюзы береговой тягой габарит по высоте и ширина площадки под мостом должны удовлетворять габаритам тяговых механизмов и связанных с их работой устройств.
    

    
    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

    1. Требуется определить полезные габариты камеры шлюза при шлюзовании расчетных судов: толкаемого состава, одиночного судна, рис.5а.
         
    

Рис.5. Определение полезных габаритов камеры шлюза:

а - при шлюзовании одиночного судна или толкаемого состава;
б - при шлюзовании группы судов.

    
    В камере, например, размещается 4-секционный толкаемый состав с габаритами: длина - 276 м, ширина 35 м, осадка в грузу - 3,7 м.
    
    По п.3.2 определяем полезные габариты камеры.
    
    Длина камеры определяется по формулам 6 (1) и 7 (2)     

;

;

м

м

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

;

м

    
    Глубина на порогах определяется по формуле      

;

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).
    
    Длина камеры определяется по формулам 6 (1) и 7 (2) п.3.2. отдельно для каждой кильватерной колонны в камере:
    
    а) для колонны из судов 1 и 2
    
    Запасы по длине камеры определяются по судну большей длины в колонне:     

          м
    
     м

    
    б) для двухсекционного состава 3
    
     м
    
     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:
    
     м
    
    Глубина на порогах определяется по формуле 9 для судна с наибольшей осадкой в грузу:
    
     м
    
    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

    
Рис.6. Схема расположения двухниточного шлюза и шлюза для скоростных судов в гидроузле

    
    
    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.     
    
    

Рис.7. Размещение будущей третьей нитки шлюза

    
    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.
    
    

Рис.8. Размещение будущей второй нитки шлюзов при совмещенных в одном створе головах обеих ниток:

1 - ось первой нитки; 2 - ось второй нитки.

    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.     
    
    

Рис.9. Схема деления падения уровней на многокамерном шлюзе
при небольших колебаниях уровней воды в обоих бьефах

    
    
    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.     
    
    

Рис.10. Схема деления падения уровней на многокамерном шлюзе
при значительных колебаниях уровней воды в нижнем бьефе:

1 -  верхние ворота; 2 -  средние и нижние ворота;
3 -  стенка падения; 4 -  боковой водослив; - напор на шлюз;
, , - напор на камеру; , , - сливные призмы.

    
    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 в у* шлюзов при штормах.
________________
    * Текст соответствует оригиналу. - Примечание .
    
    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.
    

    
    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.
    

    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).     
    
    

Рис.11. Очертания подходного канала на выходе в реку.

1 - ось канала; 2 - ось судового хода в реке; 3 - граница выхода
на закруглении в случае расположения оси судового хода
и оси канала не на одной прямой.

    
    
    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.     
    
    

Рис.12. Пойменная компоновка гидроузла:

1 - гидроэлектростанция; 2 - водосбросная плотина; 3 - судоходный шлюз

    
    
    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.          
    
    

Рис.13. Русловая компоновка на скальном основании при сопряжения шлюза с водосливной плотиной:

1 - гидроэлектростанция; 2 - водосливная плотина; 3 - шлюз;
4 - земляная плотина; 5 - разделительная дамба.

    
    При удельных расходах в нижнем бьефе 15-20 м/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 м/с вход в канал необходимо удалять от этих сооружений на 1,5-2 км и более.     

    
    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.     
         
    

Рис.14. Шлюз, расположенный в верхнем бьефе:

1 - водосливная плотина; 2 - гидроэлектростанция; 3 - шлюз;
4 - земляная плотина.

    
    При наличии плотовых перевозок радиус 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.
    

Рис.16. Расположение шлюзов с мостовыми переходами:

а) -  при камере, выдвинутой в нижний бьеф, и мостом
через нижнюю голову; б) -  при камере, выдвинутой в верхний
бьеф; в) -  то же, но с подводом напорных дамб к верхней голове
шлюза; 1 -  мост через шлюз; 2 -  земляная плотина.

    
    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 (п.п.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.16a.
    
    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.
    

    
    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 5.95.11 настоящего Пособия.
    
    При этом должны быть соблюдены требования по минимально допустимому по условиям расхождения судов и составов расстоянию между соседними шлюзами.
   

    
    Длина криволинейной вставки равна ,
    
где - угол поворота осей канала в градусах.
    
    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.     
         
    

Рис.18. Схема двух близко расположенных шлюзов в судоходном канале:

1, 2 - шлюзы; 3 - причалы.

    
    
    5.17. Следует, по возможности, избегать расположения coceдних 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.          
    
    

Рис.19. Схема гидроузла с деривационной насосной станцией:

1 -  подводящий канал; 2 -  здание насосной станции;
3 -  трубопроводы; 4 -  водовыпускное сооружение;
5 -  напорный фронт; 6 -  отводящий канал; 7 -  шлюз.
    

    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.
         
  

Рис.20. Схематические планы гидроузлов с различным расположением насосной станции:

а) - у верхней головы шлюза; б) -  у нижней головы шлюза,
1 - подводящий канал; 2 - насосная станция;
3 - напорный фронт; 4 - отводящий канал; 5 - шлюз.

    
    
    5.19. (п.11 приложения 4).
    
    Подводящие и отводящие каналы насосных станций во избежание их значительного удлинения часто выводят в подходные каналы шлюзов.
    

    
    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.
    
    6.2. (п.2 приложения 5).
    
    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 совладают;
    
    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.
         
 

Рис.21 (черт.1). Схема подходных каналов к шлюзу:

а - симметричный; б - полусимметричный; в - несимметричный.

    
    
    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.     

    
    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 , 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).
    
    

Рис.22 (черт.2). Схема очертания в плане подходного канала к шлюзу

    
    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.     

    
    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 0,5. Ширина крепления должна обеспечивать устойчивость его элементов и грунта канала за пределами крепления при работе двигателей в режиме "на швартовых".     

    
    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 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.
    
    6.12. (п.2 приложения 7).
    
    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 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.
    

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

    
    Для расчетного судна или жесткосчаленного состава в верхнем подходе, при канале призматической формы, должно приниматься равным ; при форме верхнего подхода в виде озеровидного бьефа может приниматься 0,5; в нижнем подходе, для тех же судов, может приниматься равным шести полезным ширинам камеры - .
         

         
    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.
         

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

Рис.24. Расположение причальных и направляющих сооружений двухниточных шлюзов в подходных каналах

а -  расположение верховых и низовых причальных линий на
продолжении средних стен шлюза; б - расположение верховых
причальных линий на продолжении средних стен шлюза, а низовых -
на продолжении крайних стен; в -  расположение причальных линий
на продолжении крайних стен шлюза;
1 - причалы нитки шлюза с двухсторонним движением;
2 - причалы нитки шлюза с односторонним движением

7. ПРЕДШЛЮЗОВЫЕ РЕЙДЫ И АВАНПОРТЫ

Предшлюзовые рейды

    
    7.1. (п.8 приложения 5).
    

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

    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;
    
    - для нефтеналивных судов, размещаемых в верхнем бьефе выше, а в нижнем бьефе ниже рейдов сухогрузных судов с учетом требований "Правил пожарной безопасности на речном транспорте";
    
    - для расформирования плотовых составов, размещаемых в аванпортах верхнего бьефа вдоль оградительных дамб и волноломов, и для формирования в нижнем бьефе - на участках водных путей, имеющих пониженные скорости течения, или в нижнем подходном канале, при соответствующем обосновании, с таким расчетом, чтобы при входе и выходе плотов не было необходимости в выполнении сложных маневров;
    
    - для ремонта плотов, располагаемых в естественных или искусственных укрытиях в районе гидроузла, но в стороне от судовых ходов или акваторий судовых рейдов.
    
    7.3. В акваторию рейда включаются акватория для отстоя судов, судовых составов и плотов в ожидании шлюзования, прекращения шторма на водохранилище, смены тяги, а также, когда судовые и плотовые составы, проходящие через шлюз, имеют различные габариты в сравнении с габаритами шлюза, акватория для их переформирования.
    
    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.21,б*) 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 , рис.25;
         
   

Рис.25. Вход в аванпорт:

а) при < 45°
б) при 70°>>45°

    
    
    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.
    
    7.17. Размеры акватории аванпорта должны быть установлены исходя из судооборота, соответствующего судопропускной способности шлюза.
    
    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 сооружении 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.
    
    

Рис.26. Аванпорт перед судопропускными сооружениями гидроузла:

1 -  судоходный шлюз; 2 -  рейд сухогрузных судов;
3 -  оградительные сооружения; 4 -  рейд плотов; 5 -  рейд
нефтеналивных судов; 6 -  речной порт; 7 -  судоремонтный завод

    
    
    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:
    

,                                                      28

    
где: и - соответственно длина и ширина расчетного судна;
    
     - угол дрейфа судна, определяемый по формуле:
    

,

    
где: - 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);
    
     - коэффициент парусности судна, определяемый по табл.8;
    
     - нормальная к оси судового хода составляющая скорости течения воды, определяемая по данным наблюдений или расчетом, не более 0,25 м/с;
    
     - минимальная возможная скорость движения судна или состава, м/с.
    
    

Таблица 8

    
    
    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 межу 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

    
    8.2. (п.2 приложения 6).
    

    
    (п.4 приложения 6).
    

    
    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).
    

    
    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).
    

    
    Гидромеханическое оборудование - затворы галерей, аварийные ворота - должны быть рассчитаны на перекрытие потока под напором в течение не более 2 мин.
    
    (п.2 приложения 6).
    

    
    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.
    
    Сосредоточенные (головные) системы питания по режиму потока делятся на два типа: с затопленным режимом течения потока (затопленные обходные галереи или подтопленное со стороны камеры отверстие под воротами), рис.27, и с истечением через незатопленное отверстие под воротами (высота стенки падения больше начальной глубины в камере), рис.28. В последнем случае имеет место захват воздуха потоком, падающим со стенки падения, и выделение его в камере, что существенно ухудшает условия отстоя судов. Поэтому при высокой стенке падения рекомендуется переходить к затопленной схеме наполнения через обходные галереи в верхней голове.
    
    

Рис.27. Головные системы питания с затопленным режимом наполнения

Рис.28. Головная система наполнения с незатопленным режимом наполнения

    
    
    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 галерой 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.29а. 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.29б, в, г).
    
    

Рис.29. Схемы распределительных систем питания

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

;

    
где - площадь камеры, м;
    
     - расчетный напор, м;
    
     - относительное время открытия отверстия
    
     - время открытия затворов
    
    (п.7 приложения 6).
    

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

,                                                      31

    
    При этом должно быть соблюдено условие , т.е. высота отверстия не должна превышать 0,6 глубины на пороге перед отверстием.
    
    При наполнении через обходные галереи их размеры по высоте и ширине выбираются по их соотношению, ограниченному условием .
    
    б) допустимая скорость подъема ворот или затворов, исходя из требования ограничения первого пика гидродинамической силы нормативной величиной , определяется по формуле:
    

,                                         32

    
где - коэффициент расхода системы питания, принимаемый 0,55 для отверстия под воротами и 0,8 для обводных галерей;
    
     - площадь сечения камеры при наинизшем судоходном уровне низшего бьефа, м;
    
     - площадь миделевого сечения судна, м;
    
     - ширина водопроводного отверстия, м;
    
     - начальный напор над отверстием, м.
    
    Имея , ширину отверстия и уточняется и , и , затем определяется время наполнения камеры по формуле:
    

;                                               33

    
     - сравнивается со временем , необходимым по пропускной способности шлюза. Если , то необходимо увеличение площади живого сечения камеры в начале наполнения для увеличения и повторные расчеты .
    
    (п.7 приложения 6).
    

    
    Такие графики подбираются, как правило, исследованиями на физических или математических моделях.
    
    8.7. Для расчета величины отверстия незатопленного в начале режима наполнения наиболее простым приемом является построение гидравлических характеристик наполнения.
    
    Исходными данными для этого построения являются:
    
    время наполнения , необходимое по судопропускной способности шлюза;
    
    коэффициент расхода =0,55;
    
    площадь зеркала камеры , с;
    
    ширина отверстия ;
    
    начальный напор над порогом отверстия и общий напор ;
    
    допустимая скорость открытия отверстия (по п.8.6б);
    
    высота отверстия , ограничиваемая величиной 0,6
    
    расчет сводится в таблицу и производится в следующей последовательности:
    
    время наполнения разбивается на интервалов .
    
    Для принимается напор, равный начальному над отверстием, минус половина высоты открытия отверстия за время , .
    
    По формуле истечения из отверстия рассчитывается расход, средний для интервала :
    

.                             34

    
    Принимается, что в течение промежутка времени pacход остается постоянным. Тогда за время , в камеру поступит объем воды, равный . В камере поднимется уровень на величину .
    
    На следующей ступени расчет повторяется по той же формуле, напор уменьшается до величины .
    
    Расчет ведется до подтопления центра отверстия со стороны камеры, т.е. до момента, когда выполняется условие . Далее напор принимается как разность уровней в верхнем бьефе и в камере.
    
    Расчет сводится в таблицу 9, по данным которой затем строятся графики , , рис.30.
    
    

Рис.30. Гидравлические характеристики наполнения камеры шлюза

    
    
Таблица 9

    
    
    Пример расчета N 1.
    
    Исходные данные.
    

    
    По формуле 32 определяем допустимую скорость подъема ворот:
    
     м/с =0,48 м/мин.
    
    Высота отверстия под воротами ограничивается условием
    

    
т.е. = 3,0 м.
    
    По данным расчета получено , , но , поэтому расчет может быть повторен с ограничением величиной, обеспечивающей .
    
    В случае, если получится больше требуемого по пропускной способности, расчет повторяется при большем значении живого сечения камеры или с применением многоскоростного графика подъема ворот. Момент изменения скорости назначается из условия:
    

,                                   35

    
где , , - площадь сечения, ширина и длина камеры шлюза, площадь миделевого сечения судна, - длина судна, - ширина судна.

    Величина второй скорости может приниматься в 2 раза больше первой.
    
    Следует иметь в виду, что подобранный расчетом многоскоростной график подъема ворот является приближенным, он должен уточняться по математической или физической модели по нормативный условиям отстоя судов в камере.
    
    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 , изменяют выбранную по формуле 30 величину и повторяют расчет.
    
    Получив окончательно и значение , выбирают сечения галерей под затворами из условия .
    
    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:     

    
    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 (). 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) (0,50,8). Наиболее распространенный тип камеры гашения - балочный, применяемый при напорах 1015 м, рис.31а ,б, в.
    
    

Рис.31. Схемы камер гашения на построенных гидроузлах

    
    
    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.
    
    8.12. После камеры гашения в камере шлюза предусматривается успокоительный участок, длину которого устанавливают исследованиями.
    
    На предварительной стадии проектирования рекомендуется его длину принимать 0,3-0,6.
    
    Полезная длина камеры начинается с низовой границы успокоительного участка.
    
    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
    

,                                         36

    
    8.16. Установка балок, перекрывающих выходные отверстия галерей опорожнения, необязательна и должна быть обоснована. Они могут уменьшить гидродинамические нагрузки на створки ремонтных ворот, находящихся в нишах, улучшить распределение потока по сечению канала, уменьшить поверхностное волнение на ближнем участке канала. В случае их применения отверстия между балками должны быть не менее 1 м для предотвращения их засорения и облегчения очистки. При траншейном водовыпуске рекомендуется предусматривать в траншее поперечную стенку, расположенную по оси шлюза для стабилизации места встречи потоков, выходящих из галерей. Это существенно уменьшает нарушение режима течений в нижнем подходном канале при несимметричной работе затворов или опорожнении камеры через одну галерею.
    
    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 (п.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.29а. 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.29б,в,г, шлюзы со сберегательными бассейнами, рис.32а,б, позволяющие экономить воду, расходуемую на шлюзование.
    
    

Рис.32. Шлюзы со сберегательными бассейнами:

а -  открытыми; б -  закрытыми; , , - слои воды, поступающие
из камеры в бассейны при опорожнении; - остаточный слой воды,
поступающей из камеры в нижний бьеф

    
    
    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.
    
    8.21. Сечение галерей наполнения распределительной системы питания выбирается так же, как для затопленной схемы сосредоточенной системы питания (п.8.6). Поскольку строгий расчет гидродинамической силы для распределительных систем питания сложен и требует использования ЭВМ, на предварительных стадиях проектирования до проведения исследований рекомендуется применять сравнительный метод оценки условий отстоя судов в камере шлюза.
    
    За базовые условия принимается скорость подъема затворов, рассчитанная по формуле 33 (п.8.6) при условии равенства расчетной гидродинамической силы ее допускаемому значению для различных типов расчетных судов.
    
    Уменьшение гидродинамической силы при распределительной системе питания по сравнению с сосредоточенной рекомендуется учитывать умножением расчетной на коэффициент , зависящий от схемы водовыпусков в камере, рис.33 [Л.76].
    
    

Рис.33. Схемы распределительных систем питания и зависимости
коэффициента от отношения длины выпуска к длине камеры шлюза

1, 2, 3, 4 - схемы системы питания; , - длина участка выпуска;
- длина камеры шлюза; - место подвода воды к камере.

    
    
    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 под наинизший судоходный уровень должно быть выбрано из условий отсутствия воронкообразования по условию [Л.76].
    

,                                                    37

    
где - средняя скорость на входе в водозаборное отверстие, м/с;
    
     - 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 , где - расчетная ширина галереи на участке поворотов. При напорах до 10 м величина радиуса может быть уменьшена до 1,5.
    
    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/сек. 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.
    
    8.28. Галереи системы питания шлюза должны иметь размеры, обеспечивающие проход людей для осмотра и ремонта. Форма и размеры выпусков должны обеспечивать возможность осмотра, очистки их и выполнения ремонтных работ. Ширина и высота выпусков не должны быть меньше расстояния между стержнями сороудерживающих решеток водозабора. В необходимых случаях в галерее должны быть устроены лазы.
    

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

,                                               38

    
где:   - приведенная длина галерей опорожнения, м;
    
      - коэффициент расхода системы опорожнения;
    
     - площадь сечения галерей опорожнения, обеспечивающая , м;
    
     - площадь зеркала камеры, м;
    
    , - длины и площади сечения отдельных участков галерей опорожнения.
    
    Если оказывается больше указанного выше предельного значения, следует предусматривать предварительное опускание затворов галерей до величины , соответствующей предельному значению . 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:
    
    - недопущения захвата воздуха вальцом за затвором в процессе его подъема;
    
    - недопущением кавитационной эрозии водовода за затвором.
    
    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:     

    
где - заглубление потолка водопроводной галереи под уровень нижнего бьефа или начальный уровень воды в камере, м;
    
     - расчетный напор, м;
    
     - коэффициент понижения давления, зависящий от гидравлических потерь в галереях системы питания [Л.71].
    
    Гидравлические потери определяются коэффициентом сопротивления участков галереи, расположенных ниже затвора.
    
    Поскольку минимальное давление за затвором возникает при относительном открытии затворов =0,4, в таблице 10 даны значения для этого открытия при коэффициентах расхода системы опорожнения от 0,5 до 0,8. Для плоских, сегментных и поворотных затворов отличаются несущественно.
    
    За герметичными затворами, исключающими поступление воздуха за затвор, допускается вакуум до 0,5 атмосферы.
    

Таблица 10

    
         
    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].
    
    

Рис.34. Расширенная камера за обратным сегментным затвором водопроводной галереи

    
    
    Длина расширенной камеры по дну от уступа до участка сужения
    

,                                                        40

    
где: - величина, определяемая эмпирической зависимостью:
    

,                                                  41

;                                         42

    
     - минимально допустимое давление в расширенной камере;
    
     - давление в отводящей галерее;
    
     - скорость в сжатом сечении за затвором в момент минимального давления за затвором, что происходит при напоре примерно 0,9.
    
    Отсюда:
    

,                                           43

    
где =0,95 - коэффициент скорости.
    
    Объем расширенной камеры определяется по формуле:
    

,                                             44

где: ,                                                                                                         45

    
     - коэффициент сопротивления расширенной камеры при полном ткрытии затвора, связанный с зависимостью:
    

;                                                        46

    
     - коэффициент объема расширенной камеры.
    
    Задаваясь отношением высоты галереи к ширине и принимая то же отношение этих величин для расширенной камеры (как правило ), получаем все размеры расширенной камеры:
    

или

; .

    
    Сечение расширенной камеры должно быть симметрично относительно центра отверстия под затвором при его подъеме на высоту 0,8, т.е. относительно оси, проходящей на высоте 0,4 от пола подводящей галереи, рис.34.
    
    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 составляет =1,0 м, размеры галерей 3x3 м (=1). Для обеспечения положительного давления на потолке расширенной камеры принимаем =5 м.в.ст. (с запасом на пульсацию 1,0 м в.ст.).
    
    Скорость в сжатом сечении будет равна:
    
     м/с
    
     м,
    
    По формуле 41 вычисляем
    
    
    
и по формуле 42 получаем

     м.
    
    Далее по формуле 46 определяем .
    
    По формуле 45 вычисляем коэффициент объема расширенной камеры
    

.

    
    При м объем расширенной камеры по формуле 44 составит
    
     м.
    
    При длине камеры =8,52 ее поперечное сечение равно
    
     м.
    
    Поперечные размеры расширенной камеры будут:
    
     м.
    
    Уступ вниз от пола галереи будет равен:
    
     м.
    
    Расширения в стороны симметричны и составляют:
    
     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.
    
    

Рис.35. Балки распределительной системы питания в днище камеры шлюза

    
    
    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].     
    
    

Рис.36. Комбинированная система питания высоконапорного шлюза:

1 - основная система питания; 2 - дополнительная система питания

    
    
    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.
    

Рис.37. Боковой водослив в камере многокамерного шлюза

    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 степень стеснения судном сечения канала , то прямая (направленная в. сторону нижнего бьефа) волновая расчетная гидродинамическая сила приближенно может быть определена без учета этого стеснения по формуле:
    

,                                                    48

    
где: - максимальный расход наполнения (опорожнения), м/с;
    
     - 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 () 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 живое сечение канала ().
    
    8.41. Для уменьшения гидродинамических сил, действующих на суда, ожидающие шлюзования у причалов канала, рекомендуется выполнять причалы с подводными отверстиями, подключая к каналу, при береговом расположении причалов, емкости откосных пазух, а при центральном причале двухниточных шлюзов - объединяя параллельные каналы.
    
    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.
    

    
    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.
    

    
    9.4. 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.
    

    
    9.10. 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.
    

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

    
    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 дамб 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.
    

    Определение водозахватной способности дренажа необходимо при выборе его оптимальных размеров.
    
    9.19. Фильтрационный расчет судоходных шлюзов производится при нескольких характерных уровнях воды в верхнем и нижнем бьефах. Для шлюзов сверхмагистральных и магистральных водных путей обязательным является расчет для четырех случаев:
    
    а) при наивысшем судоходном уровне верхнего бьефа и наинизшем судоходном уровне нижнего бьефа, эксплуатационного;
    
    б) эксплуатационного при наивысших судоходных уровнях бьефов;
    
    в) ремонтного (камеры шлюза опорожнена), в верхнем бьефе - наивысший судоходный уровень, в нижнем - ремонтный уровень, принимаемый по п.3.9 настоящего Пособия;
    
    г) ремонтно-аварийного (засорен участок дренажа до 50% общей его длины, наиневыгоднейшим образом расположенный), уровни в бьефах по подпункту "в".
    
    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;
    
    - при наполнении и опорожнении камер шлюзов с водопроницаемыми днищами имеет место неустановившаяся фильтрация под сооружением и в обход его, причем пьезометрические уровни после длительного стояния воды в камере на одной отметке изменяются по сравнению с колебанием уровней воды в камере весьма медленно. Поэтому при такой конструкции днища камер необходимо для всех частей шлюза рассматривать две расчетные схемы, которые дают наиболее невыгодные условия статической и фильтрационной работы голов и камер.
    
    Первый случай - камера мгновенно опорожнена, а уровень воды в основании и за стенами сооружений отвечает наполненной камере. Второй случай - камера мгновенно наполнена, а уровень воды в основании и за стенами камер отвечает опорожненной камере;
    

    - в песчаных дамбах наблюдается экранирующий эффект железобетонного крепления их верховых откосов. Он зависит от относительной проницаемости крепления, величины его заглубления под горизонт верхнего бьефа и гидравлической длины профиля дамбы. При заглублении безфильтрового железобетонного крепления под горизонт воды верхнего бьефа более 0,6 (где - глубина воды перед плотиной) и водопроницаемости крепления менее 0,00005 см/с проявляется экранирующий эффект примерно 15% от напора на сооружение;
    
    - послойная укатка при возведении дамб приводит к их анизатропии. 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) , 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;
    
    - в песчаных и глинистых грунтах имеет место ламинарный грунтовый поток, характеризующийся в каждой разности определенным коэффициентом фильтрации. В полускальных и скальных породах фильтрация зависит от характера трещиноватости. Мелкая равномерная трещиноватость может быть аппроксимирована обобщенным коэффициентом фильтрации. В породах с разломными трещинами, особенно без заполнителя, необходимо рассматривать расчетную схему с наличием определенным образом ориентированных трещин, которые составляют главные пути фильтрации потока, что сказывается на изменчивости фильтрационного давления на подошву сооружения в направлении подпорного фронта. При этом следует принимать во внимание закономерности сезонного изменения фильтрационного потока в связи с температурным изменением сечения трещин;
    
    - в основаниях шлюзов, расположенных в газонефтеносных районах, наблюдается движение двухфазной жидкости с изменяющимся по длине пути фильтрации газовым фактором. Последний при фильтрации к нижнему бьефу или дренажу из-за снижающегося давления возрастает и уменьшает водопроницаемость пород;
    
    - при расположении шлюзов на основаниях с водорастворимыми включениями, в процессе их эксплуатации эти включения подвергаются выщелачиванию, в результате чего со временем увеличиваются коэффициенты фильтрации пород их оснований.
    
    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.
    
    9.23. Расчетами производится также проверка фильтрационной прочности грунтов оснований шлюза и тела его дамб, которая выполняется с учетом геологического строения основания и физико-механических характеристик грунтов. При расчетах различают общую фильтрационную прочность грунтов основания и местную фильтрационную прочность.
    
    На основании расчетов общей фильтрационной прочности на предварительных стадиях проектирования устанавливают основные размеры противофильтрационных и дренажных элементов шлюза. На последующих же стадиях проектирования их размеры уточняются расчетами местной фильтрационной прочности. Этими расчетами грунты основания шлюза и тела его дамб проверяются на суффозию, фильтрационный выпор, контактный размыв и т.д., а также подбираются гранулометрические составы обратных фильтров дренажей судоходного шлюза.
    
    При производстве расчетов по оценке фильтрационной прочности грунтов основания шлюза и тела его дамбы рекомендуется руководствоваться рекомендациями по проектированию дренажей и фильтров, [Л.48].
    
    Расчеты по подбору гранулометрического состава обратных фильтров дренажей судоходных шлюзов рекомендуется выполнять с использованием положений рекомендаций по расчету обратных фильтров, [Л.44, 46].
    
    9.24. При противофильтрационных устройствах с вертикальными шпунтами и другими преградами (завесы, зубья), доведенными до водонепроницаемых или малопроницаемых грунтов, при которых расчеты не дают надежных результатов, допускается принимать остаточное фильтрационное давление за шпунтами в пределах (0,1-0,3) в зависимости от характера преграды и степени водопроницаемости основания. В этих случаях необходимо обращать особое внимание на обеспечение надежности работы дренажных устройств как в отношении отвода фильтрационного потока, так и в отношении сохранения грунтов основания и засыпки.     
    

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ФИЛЬТРАЦИИ В ЗОНЕ СОПРЯЖЕНИЯ ШЛЮЗА С ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНОЙ

    
    1. Шлюз с камерой в верхнем бьефе, рис.38
    
    

Рис.38. Шлюз с камерой в верхнем бьефе:

1 - дренаж пришлюзовой дамбы; 2 - дренаж грунтовой плотины;
3 - противофильтрационная диафрагма

    
    
Общие положения

    
    Расчет фильтрации в теле пришлюзовой дамбы к дренажу шлюза можно рассматривать как плоскую задачу, рис.39. Тогда положение кривой депрессии в теле дамбы определяется по графику, приведенному на рис.40, удельный фильтрационный расход в ее дренаж - по графику на рис.41 и градиент напора при выходе потока в дренаж - по графику на рис.42.
    
    

Рис.39. Профиль пришлюзовой дамбы

Рис.40. Номограмма ординат кривых депрессии в теле дамбы

Рис.41. Графики приведенных удельных расходов в дренаж дамбы

Рис.42. Номограмма градиентов напора при выходе потока в дренаж

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

,                                                 49

    
где: - глубина воды в водохранилище перед дамбой;
    
     - мощность водопроницаемого основания дамбы.
    
    Вслед за этим, имея в виду тождество 50, по таблицам полных эллиптических интегралов, [Л.77], находим интеграл первого рода и его модуль
    

,                                                 50

    
где:

     - гидравлическая длина профиля дамбы;
    
     - ширина дренажа;
    
     - расстояние от дренажа до стенки камеры шлюза.
    
    Затем определяем значение по формуле 51, [Л.75],
    

,                                                     51

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

,                                 52

    
где: - действующий напор.
    
    Средний градиент напора фильтрации в теле дамбы определяется по формуле 53 и в ее основании по формуле 54.
    

,                                         53

.                                54

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

,                                         55

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

, ,

    
где: - длина периметра дренажа, лежащего под уровнем воды в нем;
    
     - приведенный расход в дренаж, определяемый по графику на рис.41.
    
    

Рис.43. Номограмма для определения величины участка выхода потока в горизонтальные дренажи

    
    
    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: - глубина грунтового потока в теле дамбы на искомой ординате, считая от подошвы дренажа;

     - приведенный напор;
    
     - напор на дамбу.
    
    Величина определяется по графику на рис.40, [Л.68].

________________
    * Соответствует оригиналу. - Примечание .
    
    Значения откладываются в масштабе от подошвы дренажа дамбы. Градиент напора при выходе потока в дренаж вычисляется по графику на рис.42, [Л.48], который для , .
    
    Последующий этап расчета; приведение верхового откоса дамбы с заложением =1,5 к вертикальному по формуле 49
    
     м
    
    Учитывая тождество 50, имеем:
    
     м
    
    
    
по таблицам специальных функций Я.Н.Шпильрейна [Л.77] находится полный эллиптический интеграл первого рода =4,293338; =1,5719760 и модуль =0,998499.
    
    Затем определяется значение по формуле 51, в которой
    
     м
    
    
    
    Считая модулем полного эллиптического интеграла по таблицам Я.Н.Шпильрейна, определяется эллиптический интеграл первого рода =4,841, [Л.77].
    
    Теперь находится величина избыточного напора за дренажем по формуле 52.
    
    
    
    
    
     м
    
    Средний градиент напора фильтрации в теле дамбы определяется по формуле 53:
    
    
    
    Водозахватная способность дренажа дамбы рассчитывается по формуле 55:
    
     м/сут.
         
    2. Шлюз с камерой в нижнем бьефе, рис.44

 
Рис.44. Шлюз с камерой в нижнем бьефе:

1 - дренаж пришлюзовой дамбы, 2 - дренаж грунтовой плотины,
3 - противофильтрационная диафрагма


Общие положения

    
    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]:
    

,                               56

    
где - мощность водопроницаемой толщи под дренажем шлюза;
    
     - находится по номограмме на рис.45.
    
    

Рис.45. График для определения величины приведенного расхода в точке А

    
    
,                57

    
где: ; ;
    
     - мощность водопроницаемой толщи под дренажем грунтовой плотины.
    

; ;

                                                   58

    
    Величины , и находятся по вспомогательному графику для заданных значений ; и 1,1, строящемуся по следующему уравнению:
    

;                                         59

    
где значения функций ; ; ; находятся по таблице 11
    

,                                                 60

    
Таблица 11

______________
    * Соответствует оригиналу. - Примечание .
    
      
    Функция определяется по графику рис.46.
    
    

Рис.46. График для определения постоянной

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

.  61

    
    Глубина фильтрационного потока в точке "С" определяется по зависимости 62:
    

;          62

    
где: - мощность водопроницаемой толщи под дренажем грунтовой плотины.
    
    Величины , определяются по формулам 58, для которых и находятся выше по указанному графику.
    
    Расход в дренаж шлюза определяется по формуле 63:
    

;           63

    
    Величины , , , определяются по формулам 58. Для них и и для формулы 63 величины определяются по вышеуказанному графику.
    
    Конкретный пример
    
    Судоходный шлюз с камерой докового типа расположен в нижнем бьефе гидроузла. Длина верхней головы шлюза составляет 10 м и дренажа в пришлюзовой дамбе - 100 м. В сопряжении верхней головы шлюза с грунтовой плотиной устраивается диафрагма длиной 10 м. Верховой откос грунтовой плотины имеет заложение 1:1,5. У подошвы ее низового откоса устраивается дренажная канава. Расстояние между нею и осью плотины равно 20,5 м. Напор на плотину составляет 9 м. Мощность водопроницаемых грунтов под верховой призмой плотины составляет 30 м и под дренажем плотины - 25 м. Расстояние между дренажами плотины и шлюза равно 26 м. Коэффициент фильтрации грунтов тела плотины, дамбы и их основания равен 0,5 м/сут. Необходимо определить потерю напора на диафрагме и величину фильтрационного расхода в дренаж шлюза.
    
    Расчет начинаем с установления условного уреза воды в верхнем бьефе путем переноса его от действительного вглубь водохранилища на расстояние, определяемое формулой 49:
    

м

    
    Теперь определяется глубина фильтрационного потока по контуру сопряжения шлюза с грунтовой плотиной.
    
    Глубина потока на острие против фильтрационной диафрагмы в точке "а" находится по формуле 56, где:
    
     - находится по номограмме рис.45. Для отношения:
    
    
    
    и равен 0,29 м/сут.
    
     - определяется по формуле 57 с использованием уравнений 58, для которой:
    
    ;
    
    Величины ; ; , входящие в систему уравнений 58, находятся по вспомогательному графику (рис.47) для заданных значений ; и 1,1. Для определения величин, необходимых для построения этого графика, используются уравнения 59 и 60.
    
    

Рис.47. График зависимости
для определения ; ; и

    
    
    Функция В, входящая в уравнение 60, определяется по рис.46. Для отношения
    
    =13.
    
    Тогда .
    
    Значения функций ; находятся по таблице 11. Имея вышеприведенные величины по формуле 59, получаем следующие значения :
    

    
    По расчетным значениям "" построен график зависимости на рис.47, по которому определены =0,38; =0,15 и =0,65. Теперь подставляем значения , ; и в формулы 58 и получаем следующие величины:
    
    = -0,65; =3,3; = -0,22; =4,2.
    

Тогда (м/сут)

     (м)
    
    Глубина фильтрационного потока в точке "в" определяется по формуле 61:
    

              
    Глубина фильтрационного потока в точке "С" определяется по зависимости 62:
    

     
    Следовательно, потери напора на противофильтрационной диафрагме составят:
    

(м)

    
    Расход в дренаж шлюза определяется по формуле (63), определяется по графику рис.47 для .
    

ПРИМЕР РАСЧЕТА ФИЛЬТРАЦИИ В ЗОНЕ БЕРЕГОВОГО СОПРЯЖЕНИЯ ШЛЮЗА, РИС.48

         
Рис.48. План шлюза в береговом сопряжении:

1 - дренаж; 2 - противофильтрационная диафрагма

    
    
Общие положения

         
    Устанавливается условный урез воды в верхнем бьефе переносом его от действительного к оси подходного канала шлюза на расстояние, определяемое формулой 64 (см. предыдущий пример). Затем определяются глубины фильтрационного потока по контуру шлюза и фильтрационные расходы.
    
    Глубина потока на острие противофильтрационной диафрагмы в точке "а" находится по формуле 64.
    

,              
,                                        
.                                    64

    
    Глубина потока в точке "в" определяется по формуле 65:
    

;                       65

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

;                              66

    
    Расход в дренаж шлюза и в его отводной канал вычисляют по формуле 67:
    

.                 67

Конкретный пример

    
    Судоходный шлюз расположен в зоне берегового сопряжения.
    
    Длина верхней головы шлюза равна 13 м. Боковая грань стенки верхней головы шлюза сопрягается с берегом посредством противофильтрационной диафрагмы длиною 10 м. Она смещена к нижнему бьефу от верховой грани головы шлюза на 5 м. Дренаж шлюза имеет длину 100 м. Коэффициент фильтрации грунтов в зоне берегового сопряжения равен 0,5 м/сут. Напор равен 9 м. Мощность водопроницаемых грунтов под верхним бьефом равна 30 м и под дренажем шлюза 20 м. Необходимо определить потери напора на диафрагме и фильтрационный расход в дренаж шлюза.
    
    Сначала определяем коэффициенты и по последним формулам системы уравнений 64:
    

    
    Затем с помощью первой формулы системы уравнений 64 определяем глубину потока на острие противофильтрационной диафрагмы в точке "а".
    

м

    
    Глубина потока в точке "в" определяется по формуле 65:
    

м

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

м

    
    Потери напора на диафрагме составят:
    

м

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

         =257,7 м/сут. =0,26 л/сут.
    
    

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 делятся 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.
         

Рис.49. Нижняя голова рамной конструкции:

1 - основные двустворчатые ворота; 2 - ремонтные
двустворчатые ворота; 3 - плита-затяжка.

    
    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 наскальном 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;
         
    

Рис.50. Верхняя голова с боковым забором воды:

1 - основные плоские ворота; 2 - аварийно-ремонтные плоские
ворота; 3 - подводящие галереи.

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

Рис.51. Верхняя голова с наполнением из-под ворот:

1 - основные плоские ворота; 2 - аварийно-ремонтные плоские
ворота; 3 - камера гашения.

Рис.52. Верхняя голова с наполнением из-под ворот:

1 - ремонтные двустворчатые ворота; 2 - основные (аварийные)
плоские ворота; 3 - камера гашения.

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

Рис.53. Верхняя голова с короткими обходными водопроводными галереями

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

Рис.54. Верхняя голова с продольными галереями:

1 - аварийно-ремонтные плоские ворота; 1 - основные плоские ворота;
3 - галереи.

    
    
    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;
    
    

Рис.55. Нижняя голова с сегментными воротами:

1 - основные сегментные ворота, 2 - ремонтное заграждение.

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

Рис.56. Нижняя голова с короткими обходными галереями:

1 - основные двустворчатые ворота; 2 - ремонтные
двустворчатые ворота.

    
    
    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.57а, а при малой интенсивности судоходства - разборного порога, рис.57б.
    
    

а) Верхняя голова со сдвоенными Г-образными воротами:

1 - аварийно-ремонтные плоские сдвоенные ворота;
2 - основные двустворчатые ворота.

б) Верхняя голова с пониженным порогом:

1 - основные плоские ворота, 2 - аварийно-ремонтные
плоские ворота, 3 - секции съемного порога.

Рис.57

    
    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.
         
    

Рис.58. Верхняя голова с основными аварийно-эксплуатационными воротами:

1 - ремонтные двустворчатые ворота;
2 - основные (аварийные) сегментные ворота.

    
    
    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.     
    
    

Рис.59. Промежуточная голова:

1 - двустворчатые ворота.

    
    
    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.
    
    

Рис.60. Нижняя голова с забральной стенкой:

1 - основные плоские ворота; 2 - ремонтные плоские ворота;
3 - забральная стенка.

Рис.61. Нижняя голова с забральной стенкой:

1 - основные двустворчатые цилиндрические ворота;
2 - ремонтные плоские ворота; 3 - забральная стенка.

    
    
    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); глубина пазов - 0,06+0,5 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) ;
    
    длина шкафных ниш - (0,60-0,62) ;
    
    глубина шкафной ниши в днище - 0,8-1,0 м,
    
    где: - 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.
    

    
    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.
    

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.
    
    

Рис.62. Типы камер шлюзов с водопроницаемым днищем:

а - с массивными стенами; б - с уголковыми контрфорсными стенами;
в - со стенами уголковыми с анкерными тягами;
г - со стенами в виде свайного ростверка;
д - со стенами из заанкеренного железобетонного шпунта;

1 - фундаментная плита; 2 - анкерная тяга; 3 - панель стены;
4 - крепление; 5 - сваи; 6 - шпунт

    
    
    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.63а, б, в, временно разрезными на период строительства, рис.63,г, и разрезными консольными с постоянным швом, рис.64.
    
    

Рис.63. Типы камер шлюзов с водонепроницаемым днищем:

а - докового типа без водопроводных галерей; б - то же,
с водопроводными галереями в стенах; в - то же,
с водопроводными галереями в днище; г - с временно разрезным
днищем и галереями в нем

Рис.64. Типы камер шлюзов с разрезными водонепроницаемыми днищами:

а - со стенами трапецеидального сечения, б - с контрфорсными
стенами, в - с рамными стенами; 1 - продольный шов.

    
    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 засыпки 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.
    

Рис.65. Камеры двухниточного шлюза с продольными постоянными швами в днищах;
1 - продольный шов.

    
    
    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.
    

    
    10.26. 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.63а, в, г и рис.64а. Применимы при таких днищах также контрфорсные стены, рис.64б. При наличии водопроводных галерей, рис.62б и 64б, 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.
    

    
    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 0,70,8 высоты стены с устройством консоли для прохода людей.
         

Конструкции камер на скальном основании

    
    10.29. Выбор конструкции днища и стен при расположении 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.65а. Продольные водопроводные галереи распределительных систем питания располагают при этом в нижней части бетонных стен камер.
    

    
    Конструкции облицовок зависят от качества скалы. При слабо-трещиноватой 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.66в, либо контрфорсными, с заделкой их тыловой арматуры в скалу, рис.66г.
    
    

Рис.66. Типы камер шлюзов на скальном основании:

а - с массивными стенами и водопроводными галереями в них;
б - частично врубленные в сильно-трещиноватую скалу с
бетонными стенами и толстой облицовкой; в - частично врубленные
в скалу с тонкой облицовкой и бетонными стенами над ней;
г - то же, с контрфорсными стенами, заанкеренными в скалу;
д - глубоко врубленные в скалу с бетонными стенками и толстой облицовкой;
1 - выветрелый слой; 2 - песчаная засыпка; 3 - слабо трещиноватые изверженные породы;
4 - сильно трещиноватый известняк; 5 -  крепкая скала; 6 - контрфорс.

    
    
    При слабой скале облицовки камер рекомендуется устраивать массивными, воспринимающими давление за ними собственным весом, рис.66б, 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.66в, г.
    
    При низком качестве скалы днища камер выполняют в виде обратного свода, рис.66в, г, или воспринимающей противодавление плиты, упирающейся снизу в стены камеры, рис.66б, д.
         

Причальные и направляющие сооружения

    
    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.67а. Указанное относится как к нескальным грунтам (например, с включениями валунов), так и к скальным грунтам, подошва которых расположена в районе отметки дна подходного канала.
    
    

Рис.67. Засыпные конструкции причальных и направляющих сооружений:

а - на нескальных грунтах, не допускающих забивку свай;
б - на скальных грунтах; в - на грунтах, допускающих забивку свай

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

Рис.68. Конструкция направляющих сооружений со сплошным неразрезным днищем:

1 - нижняя голова; 2 - секция направляющих сооружений.

    
    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.69а.
    
  

Рис.69. Незасыпные конструкции причальных и направляющих сооружений:

а - на нескальных грунтах, не допускающих забивку свай;
б - на грунтах, допускающих забивку свай.

    
    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.69б.
    
    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.
    
    

Рис.70. Направляющие сооружения с амортизирующим устройством:

1 - подвижная балка; 2 - резиновые амортизаторы; 3 - неподвижная балка;
4 - металлическая облицовка; 5 - крепление подвижной балки.

    
    
    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.
    
    

Рис.71. Плавучие причалы из железобетонных или металлических понтонов:

1 - нижняя голова шлюза; 2 - понтон; 3 - причальная тумба;
4 - бык.

    
    
    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

    
    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.
_______________________
    * Текст соответствует оригиналу. - Примечание .
    
    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.
    
    

Рис.72. Деформационные швы в камере шлюза:

1 - поперечные сквозные температурно-осадочные швы;
2 - поперечные несквозные температурные швы (швы-надрезы);
3 - продольный шов.

    
    
    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:
    

;                                                         (68)

где   - коэффициент линейного расширения бетона, приблизительно равный 0,00001;
    
     - длина монолитной бетонной конструкции, равная расстоянию между швами;
    
     - 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 внизу до вверху:     

    
    При этом:
    

;                                                69

    
где: - толщина шва, необходимая для исключения навала одной конструкции шлюза на другую при неравномерной осадке их;
    
     и - осадки концов рассматриваемой конструкции длиной , полученные соответствующим расчетом;
    
     - 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.73б, 74б, так и только с упругими уплотнениями - техническим войлоком и резиной, рис.73а, а также с комбинированными уплотнениями (мастикой и войлоком, рис.74а).