Гидротехнический тоннель
(a. hydraulic tunnel; н. Wassertunnel, hydrotechnischer Tunnel; ф. tunnel hydrotechnique; и. tunel hidrotecnico) — подземное сооружение для напорной или безнапорной подачи воды на значит. расстояния. По назначению различают Г. т.; энергетические (подводящие воду к станционному узлу ГЭС или ГАЭС и отводящие воду от подземного машинного зала в ниж. бьеф); водосбросные (для удаления излишков воды из водохранилищ); строительные (для врем. отвода реки в период стр-ва плотины и др. сооружений в русле); ирригационные; соединительные (для объединения водоёмов или водотоков); водопроводные; судоходные; лесосплавные; комбинированные (удовлетворяющие разл. водохоз. целям). Наиболее распространены энергетич. тоннели. Стр-во Г. т. в СССР началось в 30-е гг. 20 в.: энергетич. тоннель Дзорагетской ГЭС, 3 энергетич. тоннеля Рионской ГЭС. Многие совр. Г. т. — сооружения с поперечным сечением 100-300 м2 (энергетич. Г. т. Борисоглебской, Верхнетуломской, Ингурской ГЭС; строит. Г. т. Токтогульской, Нурекской, Чарвакской ГЭС).
Рис. 1. ГЭС с подводящим напорным тоннелем: 1 — наинизший горизонт воды у водоприёмника; 2 — пьезометрическая линия; 3 — верхняя камера уравнительной шахты; 4 — уравнительная шахта; 5 — величина понижения дна тоннеля по геометрическому уклону; 6 — заданное превышение пьезометрической линии над шелыгой свода тоннеля с учётом затопления нижней камеры; 7 — здание ГЭС; 8 — нижняя камера; 9 — подводящий тоннель.
Подводящий энергетич. Г. т. (рис. 1) принимается напорным при больших колебаниях уровня водохранилища и расходов воды, когда устройство глубинного водозабора при напорном режиме улучшает условия эксплуатации гидроузла и др.
Отводящий энергетич. Г. т. (при подземном расположении машинного зала ГЭС или ГАЭС) обычно безнапорный, а при значит. колебаниях ниж. бьефа — напорный, с уравнит. резервуаром для обеспечения нормальной работы турбин. В водосбросных и строит. Г. т. допускается напорный режим на вертикальных и наклонных участках и безнапорный — на горизонтальном участке сброса.
Рис. 2. Формы поперечного сечения безнапорных тоннелей; а — прямоугольная с пологим сводом; б — копытообразная; в — подъёмистая; г — коробовая.
Трасса Г. т. (план и продольный профиль) устанавливается путём технико-экономич. сопоставления вариантов с учётом геол. обстановки и условий произ-ва работ. В СССР приняты 4 осн. формы поперечного сечения безнапорных Г. т. (рис. 2): прямоугольная с пологим сводом — при отсутствии или незначит. величине горн. давления и крепости пород f>8; корытообразная — при большом вертикальном и отсутствии бокового горн. давления, 8>f>4; подъёмистая — при большом вертикальном и небольшом боковом горн. давлении, 4≥f≥2; коробовая — при значит. вертикальном и горизонтальном боковом горн. давлении, а также в породах, оказывающих давление снизу, f<2.
Поперечные сечения, приведённые на рис. 2, используются при значит. колебаниях уровня воды в Г. т. Безнапорные Г. т. сооружают с сечением круглой формы: по трассе с наклонным и переменным напластованием г. п. и большом горн. давлении, при значит. напоре грунтовых вод, щитовом способе проходки Г. т. Напорные Г. т. проходят гл. обр. с сечением круглой формы; некруглые формы сечения практикуются в крепких скальных г. п. Пролёт или диаметр Г. т. в свету, установленный расчётным путём, принимается округлённым в интервалах от 2 до 6 м (через 0,5 м) и от 6 до 15 м (через 1 м). Высота воздушного пространства над уровнем воды в безнапорных Г. т. при установившемся движении должна быть не меньше 0,1 высоты тоннеля в свету, но не менее 40 см; при неустановившемся движении эта величина определяется в результате лабораторных исследований. Геом. уклон напорных Г. т. должен обеспечивать запас давления пьезометрич. линии не менее 2 м выше шелыги свода по всей длине тоннеля, а при наличии двухкамерной уравнит. шахты в конце тоннеля — такой же запас давления выше ниж. камеры. Стр-во Г. т. производят горн. способами, применяют также тоннельные бурильные машины. Крепление выработок при проходке выполняется деревянными или металлич. элементами, набрызг-бетоном, металлич. или железобетонной анкерной крепью.
В СССР и за рубежом безнапорные Г. т., проводимые в монолитных скальных г. п., оставляют без обделки. Напорные Г. т. в аналогичных условиях не облицовывают при глубине заложения их под равнинной дневной поверхностью не меньше половины внутр. напора, а вблизи склонов — при расстоянии от них (по горизонтали) не менее величины полного внутр. напора. Для сохранения естеств. несущих и водоупорных свойств скальных пород и уменьшения шероховатости внутр. поверхности проходка Г. т. без обделки ведётся с применением контурного взрывания. При стр-ве безнапорных Г. т. применяют гл. обр. следующие конструкции несущих обделок: монолитные из бетона, неармированного или армированного набрызг-бетона с анкерной крепью, сборные из бетонных или железобетонных блоков (при щитовом способе проходки). Для улучшения гидравлич. характеристик Г. т. и укрепления отд. участков тоннеля, пройденного без обделки в выветривающихся или водопроницаемых породах, сооружают выравнивающие обделки из бетона или набрызг-бетона, иногда с анкерной крепью. В напорных Г. т. применяют однослойные монолитные обделки из бетона, набрызг-бетона, армированного набрызг-бетона с анкерной крепью, железобетона; в сложных инж.-геол. условиях сооружают двухслойные обделки с наружным монолитным или сборным кольцом из бетона или железобетона и внутр. стальной оболочкой. В Г. т. с несущими обделками производится заполнит. цементация пространства между обделкой и породой, в напорных Г. т. — также укрепит. цементация; в практике совр. стр-ва при сооружении высоконапорных Г. т. в скальных г. п. широко применяется предварительно напряжённая бетонная обделка, значительно уменьшающая фильтрац. потери воды из Г. т. и повышающая сопротивляемость обделки внутр. давлению (табл.).
Литература: Mазур A. M., Исследования, проектирование и строительство подземных сооружений на гидроэлектростанциях, М., 1964; Руководство по инженерно-геологическим изысканиям для строительства подземных гидротехнических сооружений, М., 1978.