книги из ГПНТБ / Новиков И.Т. Развитие энергетики и создание единой энергетической системы СССР

Особенное значение, как это уже было указано, имеет разработка типов горизонтальных гидротурбин, размещаемых в теле плотины в закрытых металлических кожухах с автоматическим управлением. Наиболее обе­ щающим типом является гидроагрегат с передаточным механизмом (мультипликатором) от вала турбины к валу генератора для повышения числа оборотов послед­ него, что значительно уменьшает размеры генератора, ширину турбинного блока и объем бетона. Установка таких агрегатов намечена на строящейся Киевской ГЭС.

Опыт работы экспериментального горизонтального гидроагрегата Камской ГЭС показал его более высокую удельную пропускную способность и больший к.п.д. на 1—1,5% по сравнению с вертикальным.

Необходимо указать также на свойственный гидро­ агрегатам горизонтального типа важный фактор строи­ тельного порядка. Имея горизонтальную отсасывающую трубу, этот агрегат в сравнении с вертикальным типом резко снижает заглубление подошвы здания ГЭС, что экономит значительный объем земляных и бетонных работ. Вертикальный агрегат (рис. 11) имеет изогнутую под прямым углом отсасывающую трубу, что, естественно, связано со значительно большими высотными габари­ тами.

Освоение горизонтального типа гидроагрегатов (рис. 12) имеет большое техническое и экономическое значение.

Укрупнение мощности ГЭС и агрегатов уменьшает объемы работ и, следовательно, снижает стоимость и сроки строительства. Эти меры позволили довести протя­ женность здания ГЭС на каждые lOOyfcer установленной мощности до 0,115 м на Братской ГЭС и до 0,074 м — на Красноярской ГЭС, а на подземных гидростан­ циях—до 0,094 м на Чиркейской и до 0,092 м на строящейся Ингурской.

Для ряда горных гидростанций разработаны проек­ ты, в которых предусмотрено сооружение высоких ароч­ ных плотин, требующих для своего осуществления в 3— 4 раза меньше бетона, нежели для плотин гравитацион­ ного типа (Чиркейская ГЭС высотой 235 м, Ингурская ГЭС высотой 300 м).

Одновременно следует отметить, что применение вы­ соких плотин из местных материалов (камень, земля)

142

взамен арочных даже в узких створах, что является бла­ гоприятным топографическим фактором для арочных плотин, не увеличивает стоимости гидроузла, примером чему служит строящаяся Нурекская ГЭС, а в более широких створах дает существенное снижение стоимости (проект Зейской ГЭС). Поэтому такое направление в проектировании высоких плотин является прогрессив­ ным.

Проведены также большие проектные работы по зна­ чительному увеличению объема сборного железобетона

Р и с . 12. Разрез по ГЭС с горизонтальным гидроагрегатом.

в гидроэнергостроительстве. В настоящее время нет гид­ ростроек, где бы не применялся сборный железобетон. Однако внедрение его идет еще медленно.

В 1954 г., когда состоялось Всесоюзное совещание строителей, после которого ЦК КПСС и Советом Мини­ стров СССР было принято постановление «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства», сборность в гидросооруже­ ниях составляла лишь 0,7%. В 1956 г. она поднялась до

1,5%, в 1957 г .— до 2,4%, в 1958 г. — до 3% ив 1959г.— до 4,6%.

Эти цифры являются процентным отношением объема сборного железобетона к общему объему бетона, уложен­ ного в гидросооружения. Но такой метод определения

143

процента сборности в указанных сооружениях неправиль­ но характеризует уровень применения сборного железо­ бетона и носит формальный характер.

Дело в том, что значительные объемы бетона уклады­ ваются в основание гидросооружений, образуя плиту, на которой располагаются выше лежащие их части (здание ГЭС, стенки шлюза). В сооружениях, располагающихся на мягких грунтах, плита выполняет важную функцию необходимого рапределения нагрузки на грунт основа­ ния; для этого она значительно армируется металлом. Однако нахождение плиты на низких отметках позволяет соорудить ее наиболее дешевым способом — непосред­ ственным бетонированием с доставкой бетона автосамо­ свалами и с минимальным применением самого простого типа дешевой опалубки. В подавляющем числе случаев применение сборного железобетона для устройства плиты основания было бы экономически неоправданнымПоэ­ тому объем бетона, уложенного в основание гидросоору­ жений, не следует учитывать в общем объеме бетона при определении процента сборности гидросооружений.

Вторым обстоятельством, неправильно отражающим размер сборности в гидросооружениях, является неучет бетона, приводящего в монолит сборный железобетон — так называемый омоноличивающий бетон. Если в про­ мышленном строительстве сборные железобетонные эле­ менты требуют небольшого объема бетона для омоноличивания главным образом в стыках элементов, то в гидросооружениях, основой устойчивости которых являет­ ся вес, необходимы значительные массы бетона, способ­ ные не только привести в монолит сборный железобетон, но и создать условия для последующей укладки чисто монолитного бетона, пока еще занимающего видное место в строительстве гидросооружений.

Для наглядности рассмотрим случаи, когда сборные железобетонные или бетонные элементы располагаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и подчерк­ нем в связи с этим роль омоноличивающего их бетона.

Образование верха отсасывающих труб в здании ги­ дростанций, начиная со строительства Волжской ГЭС им. В. И. Ленина, осуществляется из сборных железо­ бетонных балок, зачастую из предварительно напряжен­ ного железобетона, поверх которого укладывается боль­ шой объем монолитного бетона.

144

Без предварительного омоноличивания и притом слоем достаточной высоты (1 л и более) балки сборного железобетона не могут выдержать веса лежащего выше, не схватившегося еще бетона. Предварительное омоноличивание в данном случае создает достаточно прочное перекрытие над отсасывающей трубой, обеспечивающее возможность последующей укладки большой массы бе­ тона с необходимой интенсивностью.

Применение такого способа устройства верха отсасы­ вающих труб освобождает от сооружения дорогостоящих деревянных и металлических подмостей, не допускаю­ щих, как показал опыт строительства, многократного повторного использования.

Установка крупноразмерных пространственных об­ лицовочных бетонных блоков, типа применявшихся Кременчуггэсстроем (теперь они применяются на многих наших гидростройках), дает возможность весьма интен­ сивной укладки бетона в пространство, образованное та­ кими блоками-монолитами. Эти блоки являются одно­ временно опалубкой и лицевой стороной сооружения, не требующей какой-либо последующей обработки в архи­ тектурных целях, но для их работы как ограждающих конструкций необходим определенный слой бетона, куда заходят хвостовые части блоков, препятствующие их сдвигу. Омоноличивание осуществляется непрерывно в процессе укладки.

Из двух примеров вытекает, что для определения сборности железобетона в гидросооружениях нельзя учитывать только объем сборного железобетона как та­ кового, необходимо в какой-то мере учитывать объем и монолитного бетона, связанного с омоноличиванием сборного. На это обстоятельство Н. С. Хрущев также обратил внимание гидротехников.

Однако в настоящее время в гидростроительстве нет общепризнанного метода, который бы наряду с примене­ нием сборного железобетона и бетона бесспорным обра­ зом учитывал объем омоноличивающего бетона. Тем не менее не будет преувеличением считать, что в гидротех­ нических сооружениях сборный железобетон следует учитывать по меньшей мере в двойном объеме от объ­ ема примененных сборных железобетонных элементов, имея в виду омоноличивающий бетон. При этом следует исключать из общего объема бетона монолитный бетон,

уложенный в основания сооружений простейшими мето­ дами (автосамосвалы, автомобильные и гусеничные краны с небольшими вылетами стрел).

Медленное внедрение до недавнего прошлого массо­ вого сборного железобетона в гидроэнергетических со­ оружениях, помимо некоторого консервативного отноше­ ния к этому прогрессивному мероприятию, объясняется в значительной мере отставанием в разработке методов расчета прочности сборных конструкций на вибрационные нагрузки, в исследовании долговечности тонкостенных и предварительно-напряженных элементов из сборного же­ лезобетона, в способах монтажа и омоноличивания сборных элементов.

Между тем конструкции гидротехнических сооружений из сборных железобетонных элементов, работающие под напором воды и пропускающие через себя огромные ее массы, под воздействием динамических ударов воды, льда, возможных землетрясений и других факторов, должны быть в достаточной мере монолитны и устойчи­ вы для противодействия этим силам.

Для усовершенствования сборных железобетонных конструкций гидросооружений, разработки наиболее ра­ циональных конструкций стыков сборных элементов и ре­ шения других вопросов, связанных с применением сбор­ ного железобетона, в настоящее время значительно уси­ лены работы на экспериментальных полигонах.

Так, в составе гидроузла строящейся Заинской тепло­ вой электростанции сооружается опытная водосливная плотина напором 10 м. В этой плотине конструкции, рас­ положенные выше фундаментной плиты, делаются пол­ ностью из сборных железобетонных элементов. Здесь бу­ дут проверены конструкции подпорных стен, бычков и водослива, выполненных из сборных элементов швеллер­ ного и коробчатого сечений, пространственных блоков и разные типы стыков с омоноличиванием их обычным бе­ тоном и шприцбетоном.

На канале Днепр — Кривой Рог в соответствии с про­ ектом построены из сборного железобетона насосные станции и напорные водоводы диаметром 2,8 м.

Идя по пути внедрения в гидроэнергетическое строи­ тельство массового сборного железобетона, изготовленно­ го заводским способом, проектные организации к настоя­ щему времени добились известных положительных реше­

146

ний в этом трудном и беспрецедентном в мировой практике деле.

Отрешившись от старых привычных решений, проекти­ ровщики выработали новые конструкции, отвечающие массовому применению сборного железобетона. Были най­ дены такие габариты и очертания сборных конструктив­ ных элементов, что стала несомненной возможность их изготовления в простейших прямолинейных формах, при небольшом их разнообразии (6—7 типов) и таком весе элементов, что их легко можно транспортировать с поли­ гона к месту установки и монтировать кранами.

Для низконапорных гидростанций на равнинных реках разработано несколько типовых решений ГЭС, совмещенных с водосбросами, с вертикальными и го­ ризонтальными гидроагрегатами. Весь бетонный фронт сооружений, за исключением фундаментных частей, создается из сборных элементов с небольшим числом типоразмеров. Сборные элементы изготовляются либо на заводе (например, для строящейся Киевской ГЭС), либо на полигоне (строящаяся Саратовская ГЭС), до­ ставляются на место и монтируются.

Принятый проект Саратовской ГЭС предусматри­ вает значительные изменения привычных форм здания ГЭС. Подвод воды к турбине производится без слож­ ной по очертаниям спиральной камеры, а отвод воды от вертикальной турбины происходит не по криволиней­ но изогнутой отсасывающей трубе, а по прямолинейной конической трубе с раструбом.

Для сооружения этой гидростанции предложена и испытывается новая оригинальная система изготовле­ ния сборных железобетонных элементов весом около 60—70 т не на заводе или полигоне, а на железнодорож­ ных платформах, на которых установлены формы для заливки бетона. Процесс изготовления, транспорта и установки железобетонных элементов запроектирован цикличным, непрерывно-поточным методом. Для этого на трассе железнодорожного пути располагаются моеч­ ная, бетонный завод и пропарочная. Монтаж сборных элементов производится самоходным портальным кра­ ном грузоподъемностью 100 г, охватывающим всю ши­ рину здания ГЭС.

Водосливной плотины как специального сооружения в этом гидроузле нет. Вода, не используемая турбина­

ми в паводковый период, сбрасывается через специаль­ ные отверстия — водосливы в теле здания гидростан­ ции. Судоходный шлюз запроектирован также в сбор­ ном железобетоне. Сборность достигает по плотине

65% и по шлюзу — 79%.

Коренная переработка проекта Саратовской ГЭС

ГЭС на реке Немане разработан проект сооружения

этот гидроузел в 2 раза скорее, чем при обычном мето­ де проектирования и строительства.

Разработаны также конструкции шлюзов, высоких устоев, облицовок напорных туннелей, облицовок отко­ сов каналов и напорных откосов земляных плотин из сборного и предварительно напряженного железобето­ на. Эти конструкции опытные, применены на строитель­ стве Кременчугской, Чир-Юртской и Храмской-П ги­ дростанциях.

Разрабатываются методы строительства гидроузлов без перемычек, метод приплавного строительства ГЭС с изготовлением целых блоков на заводах и с доставкой их по воде на плаву до места погружения в створе гидроузла.

В отношении гидростанций приплотинного типа с напором более 40—50 м пока еще не найдены надежные решения для осуществления их в сборном железобето­ не. Для этих ГЭС применяются сборно-монолитные кон­ струкции облегченного типа.

Проведенная работа по пересмотру всех проектов и внедрению в них новых прогрессивных решений позво­ лила значительно улучшить технико-экономические показатели гидростанций, строящихся и намеченных к строительству в семилетке. Это видно из приводимых ниже данных (табл. 7).

Улучшение технико-экономических показателей ги­ дростанций для периода 1959—1965 гг. в сравнении с 1952—1958 гг. непосредственно связано с уменьшением удельных объемов работ на 1 установленный кет, увеличением мощности гидростанций и гидроагрегатов.

148

В основе существенного улучшения технических и экономических показателей гидростанций находятся следующие факторы:

—перемещение центра тяжести гидростроительства на Восток, где для этого имеются наиболее благоприят­ ные природные условия, а также сооружение в первую очередь наиболее эффективных гидростанций с наи­ меньшими потерями ценных земель от затопления;

—увеличение мощности гидростанций и единичной мбщности гидроагрегатов;

—применение новых прогрессивных конструкций гидросооружений с использованием местных строитель­ ных материалов;

—повышение степени индустриализации строи­ тельства за счет широкого применения сборного желе­ зобетона;

—совершенствование методов строительно-монтаж­

ных работ, применение высокопроизводительных машин и механизмов, внедрение новых строительных материа­ лов, а также автоматизация некоторых производствен­ ных процессов.

Строительство ряда наиболее эффективных гидро­ станций значительно улучшает технико-экономические показатели, приближая их к соответствующим показа­ телям современных тепловых электростанций, что вид­ но из приводимых ниже данных (табл. 8),

149

роль в объединении энергосистем и в создании Единой энергетической системы. Так, сооружение Днепрогэса им. В. И. Ленина создало возможности для объедине­ ния энергосистем Донбасса и Приднепровья; строи­ тельство Мингечаурской ГЭС ускорило объединение энергосистем Азербайджана, Грузии и Армении; Уг­ личская и Рыбинская ГЭС явились основой для объ­ единения Московской и Ярославской энергосистем; Волжские ГЭС им. В. И. Ленина и им. XXII съезда КПСС явились основными звеньями в созданной объ­ единенной энергосистеме Центра, Поволжья, Юга и Урала и таким образом обеспечили наилучшие условия для создания Единой энергетической системы Европей­ ской части СССР; Братская и Красноярская ГЭС вме­ сте с мощными тепловыми электростанциями являются основой создаваемой в настоящее время объединенной энергосистемы Центральной Сибири.

3. Методы коренного совершенствования энергетического строительства

В годы, предшествовавшие XX и XXI съездам КПСС, достигнуты серьезные успехи в индустриализа­ ции строительно-монтажных работ при сооружении электростанций и сетей.

150

Однако для выполнения заданий по дальнейшему мощному развитию энергетического хозяйства, устаноновленных XX съездом партии и в особенности XXI съездом КПСС, требовался решительный переход к новым смелым проектным решениям, организации и методам производства работ, позволяющим обеспечить наибольшую возможную индустриализацию строитель­ ства-замену строительных процессов, осуществляе­ мых на площадке, монтажом конструкций, доставляе­ мых с заводов.

Только в результате этих мероприятий можно было достигнуть резкого сокращения сроков строительства электростанций и сетей и снижения их стоимости.

В решении задачи максимальной индустриализации строительства ведущая роль отведена сборному желе­ зобетону. Конечным результатом его внедрения дол­ жно быть достижение полносборного сооружения элек­ тростанций, линий электропередачи и электроподстан­ ций.

Большая работа по индустриализации энергетиче­ ского строительства, проведенная за 3 года семилетия, в настоящее время начинает уже сказываться на ходе энергостроительства. Взятое направление на система­ тическое наращивание сборности строительных конст­ рукций, изготовленных на районных заводских базах стройиндустрии, оправдывает себя экономически и в производственном отношении.

Опыт строительства в сборном железобетоне Киров­ ской ТЭЦ в Ленинграде и особенно Симферопольской ГРЭС, все сооружения которой, включая подземное хо­ зяйство, построены из сборного железобетона, а позднее Засилевичской, Добротворской, Прибалтийской и дру­ гих ГРЭС и ТЭЦ показал, что изготовление железобе­ тонных конструкций на специализированных заводах и базах, находящихся от площадок строительства на рас­ стоянии даже 800—1000 км, с последующей доставкой их на место работ выгоднее, чем изготовление этих конструкций на временных подсобных предприятиях непосредственно на стройке.

О размахе применения сборного железобетона в строительстве тепловых электростанций можно судить по тому, что в сборном железобетоне Министерство

151