В книге описывается технология возведения плотин на вечномерзлом основании; рассматриваются конструктивные решения: приводятся новые методы заготовки и укладки грунтов; даны практические рекомендации по проектированию и строительству гидротехнических сооружений в районе Крайнего Севера. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занятых в гидротехническом строительстве, а также может быть полезна студентам соответствующих специальностей высших и средних учебных заведений.

Предисловие

Глава первая. Общие сведения о гидроузле
1. Природно-климатические и инженерно-геологические условия строительства
2. Компоновка гидроузла

Глава вторая. Особенности конструкций плотин Усть-Хантайской ГЭС

Глава третья. Заготовка связных грунтов
3. Общие сведения по технологии заготовки
4. Летняя заготовка моренных грунтов
5. Зимняя разработка моренных грунтов при помощи электропрогрева

Глава четвертая. Возведение русловой плотины
6. Перекрытие русла Хантайки
7. Пропуск паводков поверх недостроенной русловой плотины
8. Зимняя укладка связных грунтов «насухо» в русловую плотину
9. Зимняя укладка переувлажненных моренных грунтов в тело плотины

Глава пятая. Возведение правобережной плотины
10. Подготовка основания плотины
11. Возведение временной перемычки с полиэтиленовым экраном
12. Технология укладки связных грунтов в воду
13. Подготовка карт для укладки моренных грунтов при длительных перерывах в возведении плотин

Глава шестая. Экономическая оценка производства земляных работ в условиях Крайнего Севера

Глава седьмая. Анализ состояния плотин Усть-Хантайской ГЭС
14. Особенности геотехнического контроля
15. Геотехнические характеристики уложенных моренных грунтов
16. Осадки сооружений в строительный период
17. Температурный режим сооружений
18. Фильтрационный режим сооружений

Глава восьмая. Рекомендации по строительству плотин талого типа

Список литературы

Предисловие

В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг., утвержденных XXV съездом партии, предусмотрено дальнейшее наращивание экономического потенциала восточных и северных районов и повышение их роли в общесоюзном производстве промышленной продукции.

По ряду энергоемких отраслей: производству меди, никеля, целлюлозы и алюминия — прирост за пятилетку составит от 50 до 100% общесоюзного прироста продукции.

Для обеспечения электроэнергией растущей промышленности в этих районах интенсивно развивается гидроэнергетическое строительство. Успешно эксплуатируются Братская, Красноярская, Вилюйская, Усть-Хантайская и другие гидроэлектростанции, строятся Саяно-Шушенская, Колымская, начато строительство Курейской, Богучанской ГЭС. Для отдаленных северных районов наиболее экономичным является сооружение гидроузлов с плотинами из грунтовых материалов.

По данным Гидропроекта, на большинстве проектируемых здесь гидроузлов подпорный фронт будет создан плотинами этого типа. Это свидетельствует о необходимости накопления и обобщения опыта возведения грунтовых плотин в своеобразных и крайне неблагоприятных условиях Крайнего Севера.

В 1975 г. было закончено строительство Усть-Хантайской ГЭС на р. Хантайке, притоке р. Енисея. Строительные условия при сооружении этого гидроузла были сложными в силу отдаленности стройплощадки от индустриальных центров, тяжелой транспортной схемы, а также в связи с чрезвычайно суровым климатом и неблагоприятной геологической, гидрогеологической и гидрологической обстановкой района строительства.

Совокупность этих факторов, усугубленная ограниченностью опыта возведения плотин в подобных условиях, привела к необходимости корректировки в ходе строительства ряда первоначальных проектных решений и созданию новых технологических способов, позволяющих при круглогодичном ведении работ сократить общий срок строительства сооружения, снизить стоимость и уменьшить потребность в людских и материально-технических ресурсах.

В процессе строительства была доказана техническая и экономическая целесообразность максимального применения в условиях сурового климата и районов распространения вечномерзлых грунтов подземных сооружений и плотин из грунтовых материалов, позволяющих свести к минимуму потребность в привозных материалах, максимально механизировать строительные и монтажные работы и создать более благоприятные условия для работающих людей.

Наибольшие технические трудности встретились при сооружении плотин. Классическая схема сооружения русловой плотины с отводом расходов реки на весь период строительства через два строительных туннеля в условиях крайне неравномерного стока оказалась неприемлема.

На строительстве Усть-Хантайской ГЭС впервые в СССР удалось успешно осуществить новую схему пропуска расходов реки в период возведения плотины — с отводом в туннель только межпаводковых расходов и допущением перелива воды во время паводка поверх недостроенной каменнонабросной плотины.

Такая схема наиболее оптимальна для северных рек с резкими колебаниями расходов.

Благодаря целому ряду разработанных технологических приемов удалось осуществить строительство правобережной плотины на слабом водонасыщенном основании, чередующемся с сильнольдистыми просадочными многолетнемерзлыми грунтами, что является большим достижением отечественной строительной практики.

Холодное, короткое лето с обильными дождями потребовало существенно улучшить технологию заготовки связных грунтов для их зимнего хранения. Местные условия позволили применить искусственные грунтовые смеси, технология приготовления которых была разработана строителями.

Отличительной особенностью сооружения плотин Усть-Хантайской ГЭС является уникальный опыт возведения ядер плотин из переувлажненных глинистых грунтов текучей и текучепластичной консистенции при уплотнении их тракторами. Около 70% грунтов было уложено в зимнее время при низких, до —40°С, температурах наружного воздуха. Вследствие этого значительные зоны ядра плотин оказались промороженными, что существенно замедлило процессы консолидации влажного грунта, уложенного с меньшей плотностью. Это вызвало многочисленные споры относительно использования влажных грунтов в таких суровых климатических условиях, так как были опасения относительно нарушения статической и фильтрационной устойчивости грунтов при их оттаивании в процессе эксплуатации.

Однако опыт шестилетней эксплуатации подтвердил правильность принятой технологии. Принятые в проекте конструктивные и технологические приемы обеспечили статическую и фильтрационную устойчивость сооружения. Плотины успешно эксплуатируются, деформации основания и тела плотины находятся в допустимых пределах, фильтрационные расходы меньше расчетных.

Этим особенностям проектирования и строительства плотин Усть-Хантайской ГЭС, теоретическим, лабораторным и натурным исследованиям, выполненным в процессе ведения работ, посвящена настоящая книга. Основной задачей авторы считали объективное подробное описание особенностей технологии возведения сооружений в суровых климатических условиях.

На основе данных, полученных на строительстве и при эксплуатации плотин, возведенных па Крайнем Севере, авторы попытались дать некоторые общие рекомендации по компоновке гидроузлов, конструкциям плотин и методам их возведения в суровых климатических условиях. В дальнейшем эти рекомендации по мере накопления опыта строительства и эксплуатации смогут быть уточнены.

В 1976 г. коллективу строителей, проектировщиков и исследователей за разработку и внедрение новых технических решений при сооружении самой северной в Сибири гидроэлектростанции была присуждена премия Совета Министров СССР.

Успешное сооружение плотин Усть-Хантайской ГЭС (проект Сибирского филиала Гидропроекта, общая компоновка гидроузла разработана Ленгидропроектом) является результатом творческого труда большого коллектива инженерно-технических и научных работников.

Для обоснования проектных решений и принятых способов ведения работ исследования проводились во ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева и его Сибирском отделении, ЛПИ имени М.И. Калинина, МЭИ, МИСИ имени В.В. Куйбышева, НИС Гидропроекта имени С.Я. Жука, ГИСИ имени В.П. Чкалова, Оргэнергострое и других научно-исследовательских организациях.

В течение всего периода строительства плотин Усть-Хантайской ГЭС и разработки технологии зимней укладки грунтов проектировщики и строители гидроузла встречали неизменную поддержку и помощь со стороны руководства Минэнерго СССР и его главных управлений.

Особо ценный вклад в разработку технологии зимней укладки переувлажненных глинистых грунтов внесли И.Л. Сапир и сотрудники Хантайгэсстроя В. И. Борисов, А.Г. Бруссе, А.С. Мысник, Г.П. Маспак, В.Е. Бажанов, А.Г. Опарко, В.И. Савицкий, Л.Г. Сосков и др. Большая творческая работа была проведена Сибирским филиалом Гидропроекта (Н.А. Тен, Н.С. Калашников, А.П. Якушкин, Л.И. Фрадков и др.), МИСИ (Я.А. Кроник, С.Г. Лосева), ВНИИГ (К.Г. Юшкова, В.И. Жиленков, В.Е. Ляпин, Н.А Мухетдинов и др.).

Авторы признательны инж. В.А. Макарову за замечания, сделанные им при просмотре рукописи, и приносят глубокую благодарность инж. Л.И. Торопову за большую работу по редактированию рукописи.