Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

а)

.Ч.г

'	*		?	’
		б)
	*
I		W	4
	.
	$
				г

ЧА

	в	~
	)

л

*

Рис. 8.2	Перекрытие	русел рек Волги			и Енисея:
	а) в створе ГЭС		у г.Жигулёвска	;
	б) в створе	ГЭС	;
			у г. Волжский
		-Шушенской ГЭС
	в) в створе Саяно

	Перед началом			перекрытия	русло	реки		сужается
							скорости		воды
	возможной		величины (проран), менеекоторой
	отсыпать	камни мелкой и средней крупности.

до уже

минимально не позволяют

В отечественной практике

период от

перекрытия реки и

до

пуска

первого

агрегата {другой

важнейший

этап

периода основных работ) отличался

монтажных работ

и

привлечением

наибольшей

интенсивностью

строительно-

, так

максимального

количества

рабочих. Проектная

организация

разрабатывает

от

(доля

комплекс, которым определяется некоторый

, пусковой

называемый

монтажных

работ,

обеспечивающий

пуск первого

полного

) объем строительно-

получения

электроэнергии

на

агрегата. С

одной

стороны

это создает условия

объектов

в

,

а

с

другой

недостроенность

ранней

стадии строительства

годы XX века

почвой

для негативной

определенной

мере служит в

последние

строительства

в нашей стране

со

стороны

оценки

гидроэнергетического

мере в

в

значительной

.

Причина недостроенности

кроется

общественности

комплексы

содержали

нереальные

задания

по

том, что

пусковые

,

, Саяно-Шушенской

строймонтажным

работам

(например, на

Красноярской

первого

и

других крупных ГЭС,

к пуску

,

Бурейской

,

Зейской

Богучанской

комплексами

предписывалось

выполнить

70% и

более

от

агрегата пусковыми

перво

общей

стоимости

гидроузла).

Поэтому в процессе

строительства

¬

сокращались

начальные

объемы

пусковых

комплексов

очень

сильно

.

378

Минимизация объемов пусковых комплексов зачастую была запредельной. Чтобы этого не случалось в дальнейшем, нужна иная концепция по созданию

пусковых комплексов. Одна из них изложена выше - начинать стройки с первоначальных ГЭС. Другая в том. чтобы первая очередь строительства ГЭС изначально планировалась (проектировалась) с реальными для строительной

организации объемами строительно-монтажных работ, но с тем условием,

чтобы в пределах этих объемов была возможность нормально вводить и

эксплуатировать агрегаты, которые по своим техническим данным должны

соответствовать заданному этапу возведения сооружений.

Например, на Саяно-Шушенской ГЭС первая очередь могла бы быть

сооружена не из двух, а из большего числа временных турбин и на достаточно

продолжительный срок, но со всеми стопроцентно технологически готовыми для нормальной эксплуатации объектами, т.е. ГЭС с напором 60 м ( пусковой

напор при расчетном - 1 9 4 м ) могла бы работать полноценно столько лет,

сколько необходимо для достройки большой плотины и большого водохранилища до полного их завершения. При такой схеме энергетический эффект был бы не меньшим, чем при вводе в эксплуатацию постоянных турбин на промежуточных ( нерасчетных) напорах.

В таблице 8.2 приведены основные данные по перекрытию рек на строительстве некоторых ГЭС:

Таблица 8.2. Показатели условий, в которых происходило п ? рекрытие русел некоторых рек

Наименование

!

Дата

|

Расход

Ширина

Макси¬

мальный

Способ

|

пере¬

реки,

прорана,

|

строительства ГЭС

|

перепал.

перекрытия

крытия

мое

м

м

1

Горьковская ГЭС

Август

1300

280

0.88

Фронтальный

( р. Волга )

1955 г.

Волжская ГЭС г. Жпгулевск

1

Октябрь

3800

340

1.96

Тоже

: ( р. Волга )

1955 г.

Бххгарминская

Октябрь

460

80

2.0

Пионерный

! ( р. Иртыш )

1957 г.

Волжская ГЭС г. Волжский

Октябрь

4500

300

2.0

Фронтальный

( р. Волга )

1958 г.

I

;

Братская ГЭС

Июль

3500

100

3,5

То же

( р. Ангара )

1959 г.

Боткинская ГЭС

Октябрь

1000

175

1 ,2

Тоже

!

( р. Кама )

1961 г.

г

Красноярская ГЭС

Март

540

90

1

,

4

Пионерный

j

: ( р. Енисей)

1963 г.

i

Плявиньская ГЭС

Июль

260

[

17

1.55

Тоже

1

( р. Даугава )

1965 г.

Усть-Илимская ГЭС

Февраль

!

600

!

30

2.2

То же

( левая протока р. .Ангары )

1962 г.

Саяно-Шушенская ГЭС

Октябрь

|

1210

|

24

2.4

!

То же

( р. Енисей )

1975 г.

<

Майнская ГЭС

Ноябрь

j

700

9

2, 27

То же

( р. Енисей)

1984 г.

379

Основной		период строительства	характеризуется
темпами	и объемами строительно-монтажных работ.

наиболее

высокими

Значительным

моментом основного периода

перед

пуском

первого

впервые

под

гидротехнических

сооружений

агрегата

является

постановка

этап:

такой, как

затопление

не менее

значительный

напор, чему

предшествует

этапу

должна

этому

ГТС. Этому

к

котлованов

после

готовности

отверстий

по

инвентаризации

разного рода

предшествовать

трудоёмкая

работа

,

ГТС

с нижним и верхним

бьефами

и

помещения

связывающих

внутренние

это

очень важная

задача

локального

надёжная

заделка

отверстий

-

стройгенплана

. В

практике

строительства

не раз имели

место

исполнительного

неудов

в

результате

технологических

помещений

случаи

затоплений

¬

летворительно

проведённой

работы по отслеживанию

своевременной

заделки

которые

трубы

, колодцы и т.п. ).

коммуникаций

(

всякого

рода

временных

и

воздушных

( проходы кабельных

для

строительных нужд

использовались

откачки

воды, отверстия под бетоноводы.

для

коммуникаций

,

трубопроводов

системы

охлаждения и т.п. ).

Решение о затоплении подводной части	ГТС
	'

	на основании			акта	, подтверждающего				готовность
						созданной		комиссией
	затоплению		специально
										.
			заказчика и проектной				организации
	подрядчика	,

должно		приниматься лишь
? mii части			сооружений	к
из	состава		генерального

Готовность

сооружений

к

моменту

восприятия ими

гидростатической

поскольку

все

отклонения

высокой

нагрузки

должна

быть

особенно

,

,

состояние

ГТС

в

период

напряженно

-деформированное

ухудшающие

в

период

последствиями

начальной

нагрузки

, отразятся на них

необратимыми

под постоянной нагрузкой.

эксплуатации

от

пуска

первого

период

охватывает время

Заключительный

всеч элементов

R эксплуатацию,

г.е.

гидроагрегата

до

сдачи

ГЭС в целом

-

гидроузла. В

течение

этого

периода полностью

заканчиваются

лроительно

и освоение

-

оборудования

работы,

производится

доводка

,

монтажные

окончательная

планировка

и

благое с .

ройс: во

территории

завершается

,

предприятия

ликвидируются

,

переносятся

или передаются

временные

.

организации

строительства

способом

Наиболее

рациональным

это

строительство. В особенности

считается

каскадное

гидроэлектростанций

малых и

средних

ГЭС.

На реке

для строительства

является

целесообразным

- каскад

ГЭС. Это

позволяет

несколько

гидроэлектростанций

проектируется

строительства

первой ГЭС

созданную

во время

частично

использовать

базу

для строительства

последующих

, а

и

производственную

инфраструктуру

наилучшего

строительство

так.

чтобы

с

целью

также

организовать

увязать

по

срокам

и трудовых ресурсов взаимно

использования

механизмов

каскада.

,

после

выполнения

основных

периоды

строительства

ГЭС

Например

можно перебросить

гидроузле

каскада

земельно-

скальных

работ

на

первом

и

т.п.

на

второй гидроузел

технику

и

специалистов

380

Начинать

освоение

реки

целесообразно

с

верховьев

.

Это

позволяет

зарегулировать

сток

верховьев

реки

и

тем

самым

сократить

потребность

в

водосбросных

сооружениях

на

гидроузле,

расположенном

ниже

по

течению.

Для

крупных

ГЭС

.

удаленных

друг

от

друга

в

каскаде

на

сотни

километров

и

строящихся

достаточно

длительное

время

,

указанная

маневренность

в

использовании

инфраструктуры

может

быть

реализована

лишь

отчасти

,

например

,

для

изготовления

сборного

железобетона

или

металлоконструкций

.

8.2

.

Технология

возведения

гидротехнических

сооружений

Подготовка основания для

является очень важным этапом в

возведения технологии

гидротехнических сооружений

строительного производства.

Приемлемыми

естественными

основаниями

для

ГТС

считаются

такие

,

которые

обеспечивают	допустимые	для	принятых	конструкций
неравномерности осадок и горизонтальных смещений, а также их

сооружений прочность и

устойчивость

.

Если

неоднородность

основания

не

обеспечивает

этих

условий

,

ю

его

\

креп

ля

ют

путем

ряда

инженерных

мероприятий

(

инъекции

цементных

и

других растворов, дренирование грунтовых
крупных трещин	,	полостей и тектонических

вод. укрепление склонов,

зон бетоном и т. пд.

заделка

По

виду

слагающих

пород

(

грунтов

)

различают

скальные

,

полускальные и нескальные основания.	Скальные
породы с объемным весом в пределах 2.5	-3.1 т м \

это прочные горные
пористостью	до	1	%	и

временным

сопротивлением

в

во

юнасыщенном

состоянии

при

одноосных

ж а г и п	и	пасчижении. превосходящем соответственно 5 и
Полускальные			чо осадочные породы, известняки, раздробленные

1 МПа. скальные

породы

с

объемным

весом

2.2

-

2

.

б

г

м

'

,

пористостью

до

20

%

и

временным

сопротивлением

в

водонасыщенном

состоянии

при

одноосных

сжатии

и

растяжении обладающие

соответственно менее 5 и 1	МПа. Нескальные
силами внутреннего трения и	сцепления ( связные)

- и

это породы, обладающие

только

силами

внутреннего

трения

(

несвязные

)

,

несущая

способность

которых

в

подавляющем

большинстве

случаев

предопределяется

степенью

их

водонасыщения

и

плотностью

.

Связные

грунты

-

глины

,

суглинки

,

супеси

,

лессы.	Несвязные
	-
Сложное основание

пески, гравий, галечник, их смеси, дресва, щебень.

представляет собой чередование пород различных по

своемх

происхождению

,

строению

,

залеганию

и

гидрогеологическим

условиям

.

Характер целесообразный

ч Физические свойства грунтов	определяют наиболее
способ их выемки из котлованов	под строительство ГТС

I. экскаваиюами. (

скальных грунлов

рис. 8.3) земснарядами	,	с
путем буровзрывных работ

предварительным
и т.п.	)	.

рыхлением

Под земельно-скальными работами понимают

рабочих процессов по разработке, транспортировке и

качественные насыпи (тело плотин и перемычек, обратные

всю совокупность

укладке грунтов в

засыпки подпорных

стенок

и

т

.

п

.

)

или

в

отвал

,

выполняемые

с

помощью

землеройных

,

транспортных

и

вспомогательных

машин

и

механизмов

.

381

:

\

<Н

3

г

/ - Ч/

5

Г	:

ла	г ж
-		-
’
		г)

SQ

<?

,о; •О

е )

и	)

*

-		.•
	*
	'
• •	•

л )

а

) и

е)

Рис. 8.3	Одноковшовый экскаватор и его сменное			оборудование				:
							лопата;
		; в) - грейфер; д)	-		обратная
	; б) - драглайн
г) - прямая лопата
- струг; ж) - засыпатель канав; з) - скребок; и) - трамбовка грунта;
	к) - приспособление для забивания свай; л)				-	кран

1

-

ходовая

гусеничная часть: 2	- поворотная
	; 5	-	ковш	;	6
4 - рукоять

платформа - напорный

с электроприводом	;
механизм

3

-

стрела

:

При

залегании в основании иловатых

и переувлажненных

глинистых

их

грунтов, в которых возможно появление

порового

давления,

устраивается

невелик, их удаляют до коренных

дренирование

. Если слой таких грунтов

Грунты с неразложившейся корневой системой,

а также

прочных грунтов.

имеющие

ходы землеройных

животных

,

необходимо удалять.

Перед

готовность

укладкой бетона или земляного тела плотины

непосредственной

участием

комиссией с

грунтового основания

освидетельствуется

обязательным

что

грунт

основания

соответствует

геологов с

целью подтверждения,

382

проектным

требованиям

плотности

и

влажности

(

нескальные),

а

выветренные

участки

породы

(

скальные

)

удалены

.

На

нескальных

грунтах

часто

укладывают

после приемки	основания
(тонкий 20-25	см слой
	)

не	основные массивы бетона
	,
во	избежание разрушения

а бетонную подготовку

поверхностного слоя

основания

от

атмосферных

воздействий

за

период

подготовки

к

бетони

¬

рованию

основных

массивов

ГТС

.

Затем

на

бетонную

подготовку

укладывается

основной

бетон

массивов

.

Возведение

грунтовых

сооружений

.

В

состав

грунтовых

сооружений

гидроузла	входят			не только такие сооружения
перемычки		,	но и насыпи дорог		котлованы	под
				,

как плотины, туннели,	дамбы	,
бетонные сооружения,	каналы,

карьеры

.

Существует

два

принципиально

различных

способа

технологии

земельно-скальных

работ:

сухопутная

технология

и

технология

,

использующая

гидротранспорт.

Упрощенная схема

сооружений включает:

сухопутной

технологии

возведения

грунтовых

-

-

-

выем грунта			из природного массива в карьерах				(	или использование грунта
из полезных			выемок - котлованов) с помощью мощных землеройных
машин	-	экскаваторов:
транспортировку грунта					автосамосвалами из карьера (котлована					)	к месту
укладки:
разравнивание				грунта	бульдозерами	горизонтальными					слоями
определенной толщины и уплотнение их с						помощью			грунтоуплотняющих
машин		катков.

Принципиальная

включает:

схема

работ

с

применением

гидротранспорта

-

добычу грунтовых строительных материалов из-под воды	одним	из двух
способов: с помощью землечерпальных снарядов и с помощью грунтовых
насосов - земляных снарядов ( земснарядов);

-

транспортировку грунта с помощью автосамосвалов	и	барж
использовании землечерпалок и по трубам ( пульпопроводам) в
гидросмеси ( пульпы) при использовании земснарядов;

при виде

-

укладку гр\ нта с механическим уплотнением (или			в прудки	)	при
использовании для добычи землечерпалок или намыв	-		распределение
пульны по трубам на месте укладки при использовании		земснарядов			.

Гидромеханизацию

можно

применить

и

вне

воды

.

Для

этой

цели

используются

гидромониторы

(

водометы

)

-

аппараты

,

создающие

мощную

водяную

струю

,

разрушающую

и

перемещающую

горную

породу.

Они

напоминают

поворотный

мощный

пожарный

ствол

(

брандспойт

),

установленный

на

специальной

опоре.

Гидромониторы

применяются

не

только

для

разрыхления

и

добычи

грунтов

,

но

и

для

уплотнения

каменной

наброски

.

383

	В горных условиях для				возведения плотин, перемычек и особенно
	тоннелей	применяется		взрывной метод возведения; в			последние		годы
								тоннеля
			машины, режущие		скалу	достаточно точно по	диаметру
	разработаны
	без применения взрывов.

Способы свойств грунтов

возведения грунтовых сооружений
и природных условий	строительства

.

выбираются

,

исходя

из

Из	всех	грунтовых	сооружений	главными	являются	плотины
						,

приблизительно

80% всех плотин

в мире

составляют грунтовые.

При

возведении грунтовых плотин используются

только местные материалы с

минимальным

расстоянием от места выемки

до места укладки. Грунтовые

геологических

условиях,

и

в

плотины могут быть построены и в

сложных

основаниях

условиях вечной мерзлоты как на скальных, так и не на скальных

Одно из

достоинств этих плотин

их высокая

сейсмостойкость

.

-

.

Одними из

сложных и ответственных

элементов грунтовых плотин

являются противофильтрационные

устройства, отказ которых приводит

к

катастрофическому

по последствиям

очень быслром\ размыву

тела плотины

,

поэтому

тщательность строительства противофильтрационных устройств

-

это

надежности грунтовой плотины и безопасности района

её

обеспечение

местонахождения.

Возведение

бетонных

сооружений

.

	Сооружения из бетона в гидротехническом строительстве занимают					одно
		, совершенствование	бетонных работ имеет большое		значение
	из ведущих мест			производства
	для удешевления и ускорения возведения гидроузлов. Технология
						иных
	бетонных работ	на гидротехнических сооружениях более сложна, чем на
	промышленных	и гражданских объектах. Это объясняется тем, что:

-

к	гидротехническому	бетону	предъявляются	особые	требования
					-

водонепроницаемость		, морозостойкость, кавитационная					стойкость
наряду	с остальными	требованиями		,	предъявляемыми	к	обычным
	-гражданских		сооружений;
бетонам промышленно

-

	бетонные		гидротехнические сооружения		бывают столь массивны, что
	требуют	специальных мер по обеспечению их трещиностойкости						в
						разогревается	вследствие
	строительный период, когда бетонный массив
	гидратации			цемента (присоединение воды	к веществу); разогрев массива
	происходит			неравномерно; температура	внутри массива		выше, а на
	наружных гранях существенно ниже за счет					контакта с окружающим
		.
	воздухом

	Бетон		является композитным материалом и состоит из цемента и
	следующих основных составляющих (инертных материалов - заполнителей):
	мелкого заполнителя (песка), крупного заполнителя (гравия, щебня) и воды.
	Для повышения пластичности бетона и его			удобоукладываемости в него
	добавляют	различные пластифицирующие		добавки. В зависимости	от
			составляющих меняются свойства бетона как строительного
	соотношения

384

материала. Цемент и пластифицирующие добавки - материалы заводского
изготовления, остальные составляющие являются местными		строительными
материалами и заготовляются на близлежащих месторождениях - карьерах,
разведанных в процессе инженерных изысканий. Состав	гидротехнического
бетона, соотношение между отдельными его составляющими подбирается на

основе

лабораторных

исследований

свойств

бетона.

Для обеспечения должного качества бетона		-
однородности, прочности	заполнители сортируются по
фракции и промываются	на гравийно сортировочных
	-
сортировочных заводах.

его	плотности,
их крупности на
или	дробильно
	¬

Приготовление

бетонной

смеси

производится

в

бетоносмесителях

(бетономешалках) на бетонных заводах, куда поступают и

строго дозируемые фракции заполнителя, цемент и вода

перемешиваются . Бетономешалка

представляет
лопастями	на
лопастями.

собой, стенках

обычно,	вращающийся	барабан с	неподвижными
или неподвижную емкость с вращающимися				внутри

I

!

/

;

	!
HTjfx
-
Чл	ч
	п

ж

Рис.

8.4

Бетоноукладочный

кран

КБГС-1000

грузоподъёмностью

25

т,

с

максимальным

вылетом

стрелы

40

м

на

строительстве

плотины

Саяно-Шушенской

ГЭС

385

Приготовленную бетонную смесь от бетонного завода транспортируют
						,
на строительную площадку специальным транспортом (автосамосвалы
	, железнодорожные бадьи и т.п.), соответственно					оборудованным
транспортеры			смесь	бетона	от замерзания зимой и от
	, защищающими
устройствами						бетон подается,
солнечной радиации летом. Непосредственно к месту укладки
,	разного	рода кранами (рис. 8.4) и в			специальных бадьях разных
как правило
конструкций	(рис. 8.5).

'

	/	г.	ш
	<
			V
			*
			*

-		я
ч	"
		С
Рис. 8.5		Автосамосвал БелАЗ грузоподъёмностью 25	т

и

бадья

8

м

3

на

строительстве

плотины

Саяно-Шушенской

ГЭС

	При небольших объемах бетона и производительности бетонных работ
	и достаточно больших расстояниях от бетонного завода до места укладки
				,	у которых емкость		для
	применяются специальные автомобили-миксеры					приема
				; она от момента
	перевозки бетона выполнена в виде бетономешалки				, перемешивает
	бетона и до	выгрузки его на месте работ, постоянно
					вращаясь
		, предотвращая ее расслоение		и преждевременное схватывание.
	бетоннуюсмесь							и
	После доставки бетонной смеси к месту укладки ее разравнивают
	уплотняют	с помощью вибраторов (рис. 8.6). Вибрирование удаляет из
	бетонной смеси		пузырьки воздуха и повышает её плотность. Укладка бетона в
	сооружение	производится в специальные формы-ограждения- опалубку.

	После укладки бетонной
состояния в твердое и в течение
бетона	(рис. 8.7, кривая (1) по оси
шкале), а также		увеличивается

смеси происходит переход её из		жидкого
нескольких	месяцев идет набор прочности
абсцисс отложено время в логарифмической
его водонепроницаемость (уменьшается

386

водопроницаемость

),

поэтому

учет

водонепроницаемости

во

времени

может

позволить	существенно
предъявляемых к нему

снизить	стоимость	бетона	без	снижения
других технических требований. На рис. 8.7

представлена

кривая

(

2

)

-

зависимость

водопроницаемости

от

времени

в

процентах

от

30-дневной

её

величины.

Рис.

8.6

Специальный манипулятор на пневмоходу с пакетом вибраторов

е блоке бетонирования плотины Саяно-Шушенской ГЭС

Мероприятиям по вызреванию бетона трещинообразования придается особое значение.

с целью предотвращения

Главными из них являются:

применение

низкотермичных

гидротехнических

цементов,

приготовленных

по

специальным

техническим

условиям;

искусственное

охлаждение

заполнителей

и

воды

на

бетонном

заводе;

охлаждение

бетонной

кладки

с

первого

момента

поступления утепленными

бетонной смеси в гранями (состояние

блок, а также выдерживание

термоса) в течение длительного

блоков с

времени.

Иногда

охлаждение

с

момента

укладки

бетона

не

прекращают

и

ведут

его

непрерывно,

в

течение

определённого

времени;

массив

тела

плотины

в

результате

одновременного

охлаждения

многих

блоков

может

достигать

значительного

объёма. Так, на строительстве	плотины	Саяно-Шушенской		ГЭС объём
одновременно охлаждаемого бетона достигал 800			тыс. м , что создавало
			3

благоприятные

условия

по

снижению

температуры,

обеспечивающей

раскрытие

швов для их омоноличивания на

строительства последних крупных

широком фронте.

массивных плотин

При этих условиях опыт

в суровых климатических

условиях

в

нашей

стране

показал,

что

период

с

момента

приготовления

бетонной

387