СНиП 2.06.09-84 от 1985-07-01 Туннели гидротехнические.

Туннели гидротехнические

Дата введения 1985-07-01

РАЗРАБОТАНЫ Гидропроектом им. С.Я. Жука (д-р техн. наук В.М. Мостков - руководитель темы; канд. техн. наук А.Н. Мордовина; д-р техн. наук Р.А. Резников, Л.М. Харькова; кандидаты техн. наук Г.Я. Гевирц, В.Ф. Илюшин), ГрузНИИЭГС (д-р техн. наук Г.П. Вербецкий), Гидроспецпроектом (Б.М. Володин) и СКБ Мосгидросталь (кандидаты техн. наук А.М. Шор, А.Р. Фрейшист) Минэнерго СССР с участием Оргэнергостроя Минэнерго СССР и МИСИ им. В.В. Куйбышева Минвуза СССР.

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главным управлением технического нормирования и стандартизации Госстроя СССР (И.Д. Демин, Д.В. Петухов).

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 14 ноября 1984 г. № 188.

С введением в действие СНиП 2.06.09-84 "Туннели гидротехнические" с 1 июля 1985 г. утрачивают силу "Указания по проектированию гидротехнических туннелей" (СН 238-73).

К СНиП 2.06.09-84 "Туннели гидротехнические" существуют поправки допущенных в  официальном издании/Госстрой СССР - М.: ЦИТП, 1985 опечаток. Исправления опечаток не внесены в электронный текст, так как в тексте поправок допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.     

Примечание юридическим бюро "Кодекс" по БСТ N 7 1988 г.

Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых гидротехнических туннелей, входящих в состав гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения.

При проектировании других аналогичных по назначению подземных сооружений допускается пользоваться требованиями настоящих норм.

При проектировании гидротехнических туннелей, располагаемых в особых условиях (в сейсмических районах, в районах распространения вечномерзлых грунтов и др.), следует соблюдать дополнительные требования, предъявляемые к таким туннелям соответствующими нормативными документами.

Основные буквенные обозначения и индексы к ним, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, а также формулы, написание которых изменилось в связи с переводом в единицы Международной системы (СИ), приведены в справочных приложениях 4 и 5.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Классы гидротехнических туннелей, входящих в состав сооружений гидроэлектростанций и мелиоративных систем, должны устанавливаться в соответствии со СНиП II-50-74. Классы гидротехнических туннелей, предназначенных для систем водоснабжения, должны соответствовать категориям надежности подачи воды, устанавливаемым СНиП 2.04.02-84.

1.2. В зависимости от назначения гидротехнические туннели подразделяются на:

основные, предназначенные для постоянного пропуска воды при эксплуатации гидроэлектростанций, мелиоративных систем и систем водоснабжения;

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

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

При проектировании крупных гидроузлов строительные туннели со сроком эксплуатации свыше 5 лет допускается относить к второстепенным сооружениям.

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

1.3. В зависимости от гидравлического режима гидротехнические туннели подразделяются на:

напорные, работающие при избыточном внутреннем давлении воды по сравнению с атмосферным;

безнапорные, работающие при неполном наполнении водой.

В гидротехнических туннелях допускается переменный режим работы при обеспечении постепенного перехода из безнапорного режима в напорный и наоборот. В этом случае проектное решение должно быть обосновано данными лабораторных исследований.

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

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

1.5. В проектах основных гидротехнических туннелей I и II классов должна предусматриваться установка контрольно-измерительной аппаратуры для проведения натурных наблюдений за работой сооружения в процессе строительства и в период его эксплуатации, для оценки состояния обделки туннеля, окружающего его грунта, гидравлического и фильтрационного режимов.

2. ТРАССА И ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ТУННЕЛЯ

2.1. При проектировании трассы гидротехнического туннеля надлежит по возможности избегать участков, находящихся в неблагоприятных для сооружения туннеля инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (значительные тектонические нарушения, газовыделения, приток подземных вод, оползни, карсты), а также участков, характеризующихся неблагоприятными санитарными условиями (скотомогильники, кладбища, свалки, поля фильтрации).

2.2. Трасса туннеля должна быть прямолинейной и минимальной длины. Непрямолинейную трассу допускается принимать в случаях, когда это вызывается требованиями компоновки гидроузла, необходимостью открытия дополнительных забоев или обеспечения достаточной глубины заложения туннеля, а также когда необходимо избежать расположения туннеля в неблагоприятных условиях, указанных в п.2.1.

2.3. По всей длине напорного туннеля под шелыгой свода должен быть обеспечен запас давления не менее 0,02 МПа (0,2 кгс/кв.см).

2.4. Углы поворота трассы туннеля в плане при скорости потока воды до 10 м/с следует принимать не более 60°, а радиусы закруглений - не менее суммарной ширины пяти пролетов (диаметров) туннеля в свету. Увеличение угла поворота и уменьшение радиуса закругления по сравнению с приведенными, а также допускаемые их значения при скорости потока воды свыше 10 м/с необходимо принимать на основании лабораторных исследований.

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

2.5. Формы поперечных сечений безнапорных туннелей (черт.1), а также соотношение их размеров следует принимать по табл.1.

 Таблица 1

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

При надлежащем обосновании допускается принимать другие формы поперечного сечения безнапорных туннелей.

Черт.1. Формы поперечных сечений безнапорных туннелей  в свету

2.6. Поперечное сечение напорных туннелей следует принимать кругового очертания. В устойчивых слаботрещиноватых скальных грунтах допускается принимать некруговое очертание напорного туннеля (см. черт.1, формы I, II, IV), если при этом удовлетворяются условия прочности обделки.

Примечание. Степень (модуль) трещиноватости скальных грунтов определяют в соответствии со СНиП II-16-76.

2.7. Размеры поперечного сечения туннелей следует определять на основании гидравлических и технико-экономических расчетов.

На начальных стадиях проектирования диаметр (или пролет) туннеля допускается принимать от 2 до 6 м - через 0,5 м, свыше 6 м - через 1 м длины.

В случае переменного гидравлического режима и при скоростях воды в туннеле свыше 10 м/с размеры поперечного сечения необходимо уточнять на основании лабораторных исследований с учетом опыта эксплуатации туннелей, находящихся в аналогичных условиях.

2.8. Высоту воздушного пространства над уровнем воды в безнапорном туннеле при установившемся движении потока со скоростью до 10 м/с следует принимать по гидравлическому расчету, но не менее 0,07 высоты туннеля в свету и не менее 40 см.

При скоростях течения воды в туннеле свыше 10 м/с достаточность указанного воздушного пространства должна быть обоснована данными лабораторных исследований.

2.9. Минимальные размеры поперечного сечения гидротехнических туннелей в свету необходимо принимать с учетом возможности размещения оборудования, коммуникаций, пропуска строительных механизмов и соблюдения требований "Правил безопасности при строительстве подземных сооружений", утвержденных Госгортехнадзором СССР и Минэнерго СССР.

2.10. Если гидротехнический туннель располагается в вечномерзлых грунтах, то при прочих равных условиях в проекте следует принимать туннель с напорным режимом работы.

3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ ТУННЕЛЕЙ

3.1. Бетон и арматура для бетонных и железобетонных конструкций туннелей (обделка, порталы и др.) должны удовлетворять требованиям СНиП II-56-77, СНиП 2.03.01-84 и настоящего раздела.

3.2. Классы бетона по прочности на сжатие должны назначаться не ниже для конструкций:

  монолитных бетонных и железобетонных.............В15

  сборных железобетонных...........................В30

  набрызг-бетонных.................................В25

При надлежащем обосновании допускается применение бетона более низких классов со специальными добавками, улучшающими его свойства, а также бетонов на алунитовом и других самонапрягающих цементах.

Возраст (срок твердения) бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение и маркам по водонепроницаемости и морозостойкости, принимается равным 180 дням. Если известны сроки фактического загружения конструкций, способы их возведения, условия твердения бетона, вид и качество применяемого цемента, допускается устанавливать класс и марку бетона в ином возрасте.

3.3. При назначении класса и марки бетона обделок туннеля, располагаемого в вечномерзлых грунтах, необходимо учитывать возможность периодического (сезонного) замораживания и оттаивания бетона.

3.4. Классы набрызг-бетона и торкрета следует назначать по прочности на осевое растяжение не ниже Вt 2,4. Значения нормативных и расчетных сопротивлений набрызг-бетона и торкрета должны приниматься, как и для бетонов, в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

Модули упругости набрызг-бетона и торкрета для классов Вt 2,4, Вt 2,8, Вt 3,2 необходимо принимать равными соответственно 3,25·, 3,6·и 3,9· МПа (3,32·, 3,67·и 3,98· кгс/кв.см).

3.5. Прочностные и деформационные характеристики монолитно-прессованного бетона следует назначать по данным экспериментальных исследований.

3.6. Для гидротехнических туннелей следует применять горячекатаную арматурную сталь периодического профиля классов А-II и А-III.

Расчетные сопротивления арматурной стали для железобетона и анкерной крепи должны соответствовать требованиям СНиП II-56-77.

3.7. Марки стали для стальных оболочек комбинированных обделок необходимо принимать согласно обязательному приложению 1.

Расчетные сопротивления прокатной стали и материалы, применяемые для сварки стальных конструкций, следует принимать согласно СНиП II-23-81.

3.8. Обделки (или покрытия) гидротехнических туннелей с повышенной кавитационной стойкостью и стойкостью к истиранию необходимо предусматривать из высокопрочных бетонов со специально подобранным составом. Допускается также применение специальных бетонов (латексного и других бетонов на основе полимерных вяжущих) и покрытий (полимеррастворов, полимермастик).

4. КОНСТРУКЦИИ ТУННЕЛЕЙ

Общие конструктивные требования

4.1. При проектировании гидротехнических туннелей должна быть предусмотрена возможность их опорожнения на всем протяжении для осмотра и ремонта.

Допускается не предусматривать опорожнения начальных участков туннелей до затворов. Длина этих участков должна быть минимальной.

4.2. Входы и выходы гидротехнических туннелей должны быть оформлены в виде порталов, которые следует размещать таким образом, чтобы естественное равновесие склонов рельефа было нарушено минимально.

В сейсмических районах порталы не должны выходить за пределы склона. При этом конструкции порталов надлежит принимать простых геометрических форм.

Размеры и конкретные геометрические формы проточной части портальных участков следует определять расчетами или принимать на основании лабораторных гидравлических исследований.

4.3. При входе в туннель должны быть предусмотрены устройства, исключающие попадание в туннель плавающих и других посторонних предметов.

На водоприемниках подводящих туннелей гидроэлектростанций обязательна установка сороудерживающих решеток.

4.4. На выходных порталах следует предусматривать устройство безнапорных диффузоров, трамплинов или напорных диффузоров, расширяющихся в плане и уменьшающихся по высоте (для уменьшения размывающего действия водного потока), а также анкерных зубьев с цементацией грунта (для предотвращения подмыва выходных порталов).

Выходные порталы следует конструировать с учетом возможного размыва основания сооружения, русла реки и ее противоположного берега.

4.5. При проектировании гидротехнических туннелей должны быть предусмотрены воздухоподводящие устройства для предотвращения возможного образования вакуума в туннеле.

4.6. Следует предусматривать возможность удобного транспортирования в гидротехнические туннели материалов и оборудования, а также персонала, выполняющего ремонтные работы.

Для туннелей, подводящих воду к гидротурбинам или насосам, следует предусматривать возможность гидравлической промывки малыми попусками воды для очистки их от мелкого строительного мусора.

Туннели без обделки

4.7. Безнапорные туннели, а также напорные туннели при глубине их заложения не менее половины величины внутреннего напора воды (в метрах), проходящие в слаботрещиноватых скальных неразмываемых грунтах (включая материал заполнения трещин) или в вечномерзлых скальных грунтах, не теряющих устойчивости при изменении температурного режима, следует проектировать без обделки.

4.8. При скорости течения воды свыше 10 м/с проектирование туннелей без обделки должно быть обосновано данными лабораторных исследований с учетом гидравлических условий работы туннеля и состояния скальных грунтов.

4.9. Для улучшения гидравлического режима и условий ревизий туннелей без обделки следует, как правило, проектировать туннели с плоским бетонным лотком.

4.10. Начальный и концевой участки необлицованного (напорного или безнапорного) туннеля должны предусматриваться с обделкой на длине, равной пролету (диаметру) выработки, но не менее 6 м.

4.11. Подводящие туннели (или их участки) без обделки, в которых может нарушиться устойчивость отдельных блоков или участков скального массива, должны в этих местах закрепляться анкерами на цементном растворе и набрызг-бетоном. В лотке туннеля должны предусматриваться специальные ловушки для отслоившегося грунта.

4.12. При проектировании туннелей без обделки должно предусматриваться контурное взрывание зарядов для уменьшения шероховатости поверхности туннеля.

Обделка туннелей

4.13. Обделки гидротехнических туннелей подразделяются на:

выравнивающие (ненесущие), обеспечивающие улучшение гидравлических характеристик туннеля, а также предотвращение выветривания и размыва грунтов;

несущие, обеспечивающие восприятие нагрузок в строительный и эксплуатационный периоды, а также удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к выравнивающим обделкам.

4.14. Выравнивающие обделки следует предусматривать из монолитного бетона или набрызг-бетона.

Допускается применять выравнивающие обделки свода и стен туннеля из набрызг-бетона без заглаживания их поверхности при скоростях воды в туннеле не более 10 м/с; при больших скоростях их применение должно быть обосновано данными лабораторных исследований.

Лоток при выравнивающих обделках следует предусматривать бетонным.

Выравнивающие обделки в напорных туннелях следует применять при глубине заложения туннелей не менее половины величины внутреннего напора воды (в метрах).

4.15. Основные виды несущих обделок напорных и безнапорных туннелей и область их применения должны соответствовать указанным в табл.2.

Таблица 2

При щитовом способе проходки туннеля допускается применять обделки из монолитно-прессованного бетона.

Применение обделки из набрызг-бетона с анкерной крепью допускается для туннелей при глубине их заложения не менее половины величины внутреннего напора воды (в метрах). В сильнотрещиноватых грунтах набрызг-бетон необходимо выполнять по металлической сетке.

Сцепление набрызг-бетона с грунтом должно быть не менее 0,5 МПа (50 тс/кв.м). При соответствующем экспериментальном обосновании допускается применять обделки из набрызг-бетона при меньшем сцеплении и в грунтах с коэффициентом крепости = 3. При наличии давления от грунтовых вод или при цементации грунта требуемая величина сцепления определяется расчетом, но должна быть не менее величины двойного напора воды, действующего на обделку.

В грунтах с коэффициентом крепости от 4 до 8 для комбинированной обделки из внутренней железобетонной оболочки и наружного сборного железобетонного кольца взамен железобетонной оболочки допускается применять железоторкретную.

4.16. Несущие обделки туннелей надлежит проектировать как нетрещиностойкими (рассчитываемыми по величине раскрытия трещин), так и трещиностойкими (рассчитываемыми по образованию трещин).

Бетонные и железобетонные обделки туннелей следует, как правило, предусматривать нетрещиностойкими.

Трещиностойкими должны быть обделки туннелей, сооружаемых в грунтах, подверженных суффозии, выщелачиванию, при гидрокарбонатной щелочности воды в туннеле менее 0,25 мг·экв/л, а также в случаях, когда фильтрация воды может вызвать снижение долговечности обделки и устойчивости грунтового массива.

4.17. Толщина бетонной или железобетонной несущей обделки должна быть не более 0,15 внутреннего радиуса  поперечного сечения туннеля при круговом его очертании или 0,15 половины ширины сечения  при некруговом очертании.

Если по условиям трещиностойкости требуется увеличение толщины обделки напорных туннелей, следует рассмотреть возможность применения материала обделок с меньшими значениями модулей упругости, чем у тяжелых бетонов, или улучшения деформационных характеристик грунтов путем их укрепительной цементации, или применения предварительно напряженной железобетонной обделки туннеля на напрягающем цементе.

4.18. Минимальную толщину обделок гидротехнических туннелей следует принимать, см:

монолитных бетонных и железобетонных.................. 20

внутренней монолитной железобетонной

оболочки комбинированных обделок......................10

сборных железобетонных ...............................10

из набрызг-бетона:

     несущих.........................................10

     выравнивающих....................................5

     из железоторкрета................................5

4.19. Проценты армирования нетрещиностойких железобетонных обделок напорных туннелей следует определять из условия ограничения раскрытия трещин (согласно табл.7) и фильтрационных потерь, но принимать не менее 0,5%.

Для трещиностойких обделок напорных туннелей, сооружаемых в грунтах с коэффициентом крепости < 4, минимальное армирование необходимо принимать 0,3%, в грунтах с   4 - 0,15%.

Для обделок безнапорных туннелей минимальный процент армирования не ограничивается.

Минимальное армирование железоторкретных оболочек следует принимать не ниже 1%.

4.20. В железобетонных обделках напорных туннелей при двухрядном расположении арматуры основную часть расчетной арматуры (60 - 70%) следует располагать у внутренней поверхности обделки.

В прочных однородных грунтах, а также при использовании временной крепи из металлических арок допускается установка однорядной арматуры, располагаемой у внутренней поверхности обделки.

Продольную распределительную арматуру следует размещать с внутренней поверхности от рабочей с шагом не более 25 см.

В неоднородных грунтах, при карстовых пустотах, тектонических и других нарушениях грунтового массива надлежит предусматривать конструктивные мероприятия, исключающие образование трещин с раскрытием более допустимого.

В железобетонных обделках безнапорных туннелей размещение арматуры определяется расчетом по предельным состояниям первой группы.

4.21. Толщину защитного слоя для рабочей арматуры монолитных железобетонных обделок следует принимать не менее:

  30 мм при толщине обделки до 30 см;

  40 мм "     "      "      св. 30 до 50 см;

  50 мм "     "      "      св. 50 см.

В агрессивной воде-среде толщина защитного слоя увеличивается на 10 мм.

Минимальную толщину защитного слоя для распределительной арматуры следует принимать на 10 мм меньше, чем для рабочей.

Для сборных элементов обделки толщину защитного слоя допускается уменьшать на 10 мм по сравнению с установленной для монолитных обделок.

Толщину защитного слоя лотка туннеля необходимо устанавливать с учетом его истирания наносами.

4.22. Для обеспечения водонепроницаемости строительных и деформационных швов обделок напорных туннелей необходимо предусматривать в швах установку диафрагм, шпонок или других уплотнений.

4.23. Деформационные швы следует располагать в местах примыкания к камерам и на участках туннеля, где элементы обделки могут смещаться.

4.24. Заполнительная цементация в туннелях с обделкой должна предусматриваться во всех случаях, за исключением туннелей с обделками из набрызг-бетона или прессованного бетона, а также наклонных и вертикальных водоводов с обделкой из литого бетона.

4.25. При проектировании обделок напорных туннелей, располагаемых в трещиноватых грунтах, для улучшения деформационных характеристик и снижения водопроницаемости грунтов следует предусматривать укрепительную и противофильтрационную цементацию при ее технической возможности и экономической эффективности.

4.26. Для улучшения условий работы конструкции обделки, воспринимающей давление подземных вод, следует рассматривать целесообразность применения дренажных устройств и анкеровки обделки в грунт.

4.27. При проектировании безнапорных туннелей, располагаемых в вечномерзлых грунтах, необходимо предусмотреть мероприятия, исключающие обледенение сводовой части, а также морозное пучение из-за сезонного оттаивания и замерзания грунтов выше уровня протекающей воды.

4.28. В вечномерзлых сильнольдистых грунтах следует применять податливые конструкции обделок (из железобетонных анкеров, набрызг-бетона), а также другие конструкции, способные перераспределять усилия в своих элементах без нарушения их целостности.

4.29. При проектировании туннелей, располагаемых в вечномерзлых грунтах, необходимо учитывать возможность осадки туннеля и поверхности над ним, связанной с образованием зоны оттаивания грунтов.

5. НАГРУЗКИ, ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ

5.1. Нагрузки и воздействия разделяются на постоянные и временные - длительные, кратковременные и особые.

5.2. К постоянным нагрузкам и воздействиям относятся:

горное давление;

вес обделки;

воздействия предварительного напряжения.

5.3. К временным длительным нагрузкам относятся:

внутреннее давление воды в туннеле при нормальном подпорном уровне воды в водохранилище;

давление подземных вод.

5.4. К кратковременным нагрузкам и воздействиям относятся:

давление пульсации потока воды;

внутреннее давление воды, возникающее от гидравлического удара при нормальной эксплуатации туннеля;

температурные климатические воздействия (для стальных оболочек);

давление раствора на обделку при цементации;

давление от механизмов при производстве работ.

5.5. К особым нагрузкам и воздействиям относятся:

сейсмические и взрывные воздействия;

внутреннее давление воды в туннеле при форсированном подпорном уровне в водохранилище или от действия гидравлического удара при полном сбросе нагрузки;

усилия, возникающие вследствие изменения температуры, набухания и усадки бетона, ползучести грунтов;

давление раствора на стальную оболочку при цементации;

давление на стальную оболочку от свежеуложенного бетона;

давление гидравлического испытания (для стальных оболочек).

5.6. В статических расчетах туннельных обделок нагрузки и воздействия надлежит принимать в следующих сочетаниях:

основные, составляемые из постоянных, временных (длительных и кратковременных) нагрузок и воздействий;

особые, составляемые из постоянных, временных (длительных, некоторых кратковременных) и одной из особых нагрузок и воздействий.

5.7. Нагрузки и воздействия следует принимать в наиболее неблагопрятных, но возможных сочетаниях отдельно для строительного, эксплуатационного и ремонтного периодов.

5.8. Коэффициенты надежности по нагрузкам  при расчете обделок туннелей на прочность и устойчивость (предельные состояния первой группы) следует принимать по табл.3.

Таблица 3

При расчетах по предельным состояниям второй группы коэффициент надежности по нагрузкам следует принимать равным 1.