Книги / Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС. Брызгалов В.И. 1998 г

дующий ярус на высоту 20 м от нового уровня подкрановых путей, и цикл повторялся.

Этот метод и органично с ним сочетающаяся, показанная выше технология, обеспечили при строительстве необходимую трещиностойкость тела плотины.

В конечном итоге опыт строительства высокой бетонной плотины Красноярской ГЭС показал, что только целеустремлённая и бескомпромиссная работа, направленная на достижение надёжности сооружения, может привести к необходимому результату.

Плотина Саяно-Шушенской ГЭС проектировалась с некото-

рым учётом опыта обеспечения условий трещиноcтойкости бетона, полученного при возведении плотины Красноярской ГЭС. Отдельные требования ТП на производство бетонных работ были уточнены, как по ужесточению их, так и по снижению ограничений. Например, температура скального и остывшего бетонного основания на глубине 0,5 м не должна была быть ниже соответственно +50С и +20С (для Красноярской плотины допускалась 00С); скорость остывания бетона после достижения пика экзотермии не должна была превышать для М-250 0,90С в сутки и для М-300 10С в сутки, а спустя месяц после укладки бетонной смеси скорость остывания не должна была превышать 0,60С в сутки (таких ограничений для Красноярской плотины не вводилось). Наряду с этим, максимальный разогрев бетона в ядре блока за пределами прискальной зоны допускался +430С (выше, чем на плотине Красноярской ГЭС).

Вновь, как и на Красноярской ГЭС, вводилось требование по прекращению циркуляции воды, как только разогрев в ядре блока переходил максимум. Исследованиями, выполненными ещё на Красноярской ГЭС (А. П. Епифанов, А. П. Долматов), было показано, что характер распределения температуры по высоте блока при непрерывной циркуляции воды и расположении змеевиков с шагом по высоте 3 м и в плане 1,5 м (3х1,5) обеспечивал необходимое напряженное состояние в его контактной части, не вызывающее трещинообразования.

По настоянию строительной организации и СибВНИИГа в ТП было внесено изменение, отменяющее прекращение циркуляции воды при переходе пика температуры в центре блока через максимум. В связи с этим способ охлаждения бетонной кладки речной водой из глубоких слоёв водохранилища получил развитие на строительстве Саяно-Шушенской ГЭС, где охлаждение бетонной кладки плотины осуществлялось в основном непрерывно. Это потребовало увеличения производительности насосных станций, подача их была увеличена с 2300 м3/час до 4200 м3/час, что оказалось всё-таки недостаточным.

89

Из-за несвоевременности проектных проработок непрерывного способа охлаждения не было достигнуто и необходимого соответствия между объёмами бетона, нуждающимися в охлаждении, и мощностью, а также расположением насосных средств и их коммуникаций. Это в охлаждающей системе приводило к снижению параметров расхода и давления, чем снижался в ряде случаев эффект охлаждения. Кроме того, на это сильно влияла и неравномерность укладки бетона по высоте и профилю плотины. В некоторых случаях по указанным причинам, а также в результате недостатков организационного характера, непрерывное охлаждение бетонной кладки обеспечивать не удавалось.

Рис. 2.25 Бетоноукладочный кран КБГС-1000

90

а)

б)

Рис. 2.26 а) пакет вибраторов на пневмоходу; б) самосвал БелАЗ и бадья 8 м3

И тем не менее, более совершенная непрерывная технология охлаждения, начиная с момента укладки бетонной смеси, применение среднетермичных цементов, целесообразное варьирование марками укладываемого бетона, достаточно строгое соблюдение требований ТП,

91

устанавливающих последовательность и сроки бетонирования блоков – позволило существенно повысить трещиностойкость тела плотины Саяно-Шушенской ГЭС. Здесь было зафиксировано 300 сквозных трещин лишь во внутреннем массиве – это почти втрое меньше, чем на Красноярской плотине. Одной из основных причин температурного трещинообразования явилось несоблюдение сроков распалубки блоков. Преимущество непрерывного охлаждения было ещё и в том, что оно позволило, как правило, укладывать бетон на строительстве плотины Саяно-Шушенской ГЭС высокими блоками от 6 м до 18-24 м, длина блоков достигала 30 м. Около 60% от общего объёма плотины было уложено такими блоками.

Для укладки бетона был создан комплекс высокопроизводительной техники (рис. 2.25, 2.26): специальные башенные бетоноукладочные краны КБГС-1000 грузоподъёмностью 25 т и с вылетом стрелы 40 м; бадьи объёмом 8 м3; бетоновозы БелАЗ-540А на эту грузоподъёмность; специальные манипуляторы на гусеничном ходу

снавесными пакетами мощных вибраторов ИВ-90 для уплотнения бетонной смеси в блоке; переставная консольная опалубка более чем

с50-разовой оборачиваемостью – это далеко не весь перечень техники, используемой на строительстве плотины.

Проектная укладка бетона в плотину и пуск агрегатов

*) Фактический объем бетона в теле плотины меньше за счет хорошей сохранности скалы и по- вышения из-за этого отметки подошвы плотины.

Рис. 2.27 Схема поперечного сечения плотины

1 – первая очередь строительства плотины по пусковой схеме; 2 – вторая очередь; 3 – третья очередь

На стройке была достигнута достаточно высокая интенсивность бетонных работ, но предполагаемые проектом темпы энерго-

92

отдачи всё-таки не могли быть выполнены. Проектная схема в определённой мере идеализировала технологические возможности стройки. Поэтому реальная схема возведения плотины складывалась в ходе строительства под влиянием ряда объективных и субъективных условий и не могла обеспечить проектных сроков.

Строительство плотины по проекту предполагалось осуществить в три этапа (рис. 2.27) с большой интенсивностью укладки бетона (около 3,2 млн. м3 в год) и, в целом, с огромным объёмом строительно-монтажных работ к пуску первого агрегата (76% от общего объёма), что не обеспечивалось достигнутым в гидростроительстве уровнем отечественной технологии производства работ. Позднее техническим проектом 1970 г. и первым пусковым комплексом 1975 г. предполагалось возведение плотины также тремя этапами (табл. 10), но уже с меньшей интенсивностью укладки бетона. Однако и это осуществить не удалось.

Фактически плотина возводилась условно в 9 этапов с организацией выштрабок для транспортировки бетона на отм. 344 по третьим столбам и на отм. 401, 444 по вторым столбам (рис. 2.28, таблица 10).

Недооценка технологических возможностей строительства плотины явилась следствием, в основном, волевых подходов к определению сроков ускоренной энергоотдачи гидроузла.

Фактические этапы возведения арочно-гравитационной плотины и технологическая схема охлаждения её бетонной кладки ввели ограничения и на период её омоноличивания, которое выполнялось с января до середины мая, в период сезонного снижения гидростатической нагрузки и температуры речной воды.

Использование речной воды, забираемой из нижних слоёв водохранилища, температура которой позволяла обеспечить снижение температуры тела плотины для омоноличивания лишь в течение 4,5 месяцев, и определяло в основном объём охлаждаемого ежегодно бетона к началу его омоноличивания. (За период омоноличивания цемен-

тировалось максимально 300-500 карт швов).

Амплитуда годовых колебаний температуры бетона напорной и низовой граней штрабленого профиля плотины достигала соответственно 7-10 и 10-150С. Активные температурные изменения в массиве бетона происходили в зоне 6-8 м от грани.

Внутри массива сезонные изменения температуры составляли 20С летом и 40С зимой.

Минимальные температуры бетона наблюдались в февралемарте, максимальные – в августе-сентябре, т.е. февраль-март и августсентябрь являлись экстремальными периодами для температурного

93

Таблица 10. Сопоставление фактических (Ф) этапов возведения Саяно-Шушенского гидроузла с проектными предположениями (П), м

*) Предполагалось, что к пуску агрегата в 1978 г. будет уложено в плотину 1592 тыс. м3, фактически – 1200 тыс. м3

состояния штрабленой плотины с характерными максимальными перепадами температур: зимой – между максимумом внутри массива и минимумом в наружной зоне, летом – между максимумом в наружной зоне и минимумом во внутренней.

Эта закономерность определила правила омоноличивания штрабленого профиля плотины. Было учтено, что при охлаждении напорной грани I столб поворачивается в её сторону. Цементация шва I-II, которая способствовала технологическому обжатию напорной грани, производилась при максимальном температурном повороте

94

возведения

Рис. 2.29 Приращение напряжений на напорной грани плотины

а) – расположение измерительных точек 1-5; б) – температура наружного воздуха Тнв и температура воды водохранилища

у плотины на середине его глубины Тв; в), г) – арочные и консольные напряжения в соответствующих точках без учета

деформаций; за “нулевое” принято состояние на 1. 04 каждого года

I столба. При последующем сезонном разогреве бетона первый столб, положение которого было зафиксировано в результате проведенной цементации, не мог занять первоначального положения – до цемен-

96

тации. В результате сжатие напорной грани в последующий период возрастало с ростом её температуры и становилось необратимым, поскольку бетон напорной грани оказывался под водой и уже не охлаждался до температуры окружающего воздуха.

Осуществленное таким образом температурное преднапряжение арочно-гравитационной плотины (рис. 2.29) (обжатие напорной грани было не менее, чем на 1 МПа) позволило в ходе строительства частично компенсировать влияние ослабления профиля, вызванного его штраблением [75].

В таблице 11 показаны некоторые этапы фактического омоноличивания плотины. Из неё видно и фактическое нагружение плотины, разрешенное благодаря предварительному напряжению верхних поясов её штрабленого профиля.

Таблица 11. Некоторые этапы омоноличивания плотины Саяно-Шушенской ГЭС

К 1989 г. строительство плотины Саяно-Шушенской ГЭС было завершено, она представляла собою монолитную конструкцию, что подтверждалось проектной организацией, поэтому в 1990 году плотина была поставлена под проектный напор при НПУ 540 м.

2.2.2.3 Качество бетона

На Красноярской ГЭС соответствие свойств бетона, уложенного в плотину, требованиям проекта проверялось путём испытания контрольных образцов, отобранных при укладке, и кернов, выбуренных из массива, а также по водопоглощению скважин, пробуренных в теле плотины.

97

Распределение бетона, уложенного в основные сооружения Красноярской ГЭС, по маркам приведено в таблице 12.

Таблица 12. Объёмы бетона, уложенного в Красноярский гидроузел (по маркам)

Данные результатов испытаний контрольных образцов с целью определения прочности на сжатие показывают, что для всех марок бетона за весь период строительства прочность бетона превышала проектную.

Для наиболее распространенной марки бетона М-200, В-6 (8) и М-200, МРЗ-100 средняя прочность на сжатие составила 31 МПа, что получено на основе испытаний 6416 образцов [1].

Модуль упругости бетона плотины составляет около 2,5.104 МПа.

Высокая прочность бетона подтверждается и результатами испытаний кернов, выбуренных из массива плотины. Для марки М-200, В-6 средняя прочность бетона на сжатие, по данным испытаний 5144 шт. кернов, составила 30,4 МПа.

Было обследовано 22 блока станционной и 14 блоков водосливной части плотины по определению прочности бетона на сжатие с помощью ультразвука. Средняя прочность для марки М-200, В-6 (8) составляла 24,2-36,2 МПа в возрасте от 44 до 220 суток. Коэффициенты вариации при этом составляли 0,11-0,20.

Из таблицы 13 видна хорошая сходимость результатов определения прочности на сжатие бетона бычков отсасывающих труб здания Красноярской ГЭС по всем трём методикам [1].

Прочность бетона на растяжение составляет 2,0 МПа.

Одновременно с регулярным осмотром распалубливаемых поверхностей и документированием результатов освидетельствования были проведены натурные исследования бетона путём его осмотра наблюдателями, спускавшимися непосредственно в скважины большого диаметра, заглублённые в основание. Для этого было пробурено три скважины глубиной 40-50 м диаметром 1220 мм. Осмотр поверхности скважин показал высокое качество уложенного

98